Lo strano caso di brillamenti solari e di elementi radioattivi

Quando i ricercatori hanno scoperto un legame insolito tra brillamenti solari e la variazione della costante di decadimento  degli elementi radioattivi sulla Terra  é partita una ricerca scientifica  che potrebbe finire per  riscrivere alcune delle leggi della fisica.

Di DAN STÖBER

E’ un mistero che si è presentato inaspettatamente: Il decadimento radioattivo di alcuni elementi nei laboratori sulla Terra sembrava essere influenzato dall’attività  solare, a 150 milioni di chilometri.

Peter Sturrock, professor emeritus of applied physics
Peter Sturrock, professore emerito di fisica applicata

Com’é possibile?

I ricercatori dell’ Università di Stanford e di Purdue credono che sia davvero possibile. Ma la loro spiegazione di come ciò possa avvenire é un altro mistero.

C’ è la possibilità che questo effetto inaspettato sia causato da una particella sconosciuta emessa dal sole.  “Sarebbe davvero notevole”, ha detto il professore Peter Sturrock della Stanford, esperto di fisica solare.

La storia inizia, in un certo senso, nelle aule di tutto il mondo, dove si insegna agli studenti che il tasso di decadimento di uno specifico materiale radioattivo è  costante.  Questa proprietà degli isotopi radioattivi, è utilizzata  per esempio, dagli  antropologi per datare manufatti antichi con il  carbonio-14, oppure quando i medici devono calibrare la giusta dose di radioattività per curare i malati di cancro.

Numeri casuali

Ma il fatto che, “il tasso di dimezzamento sia costante”,  è stato contestato in modo inaspettato da un gruppo di ricercatori della Purdue University, che al tempo erano più interessati a trovare un buon generatore  numeri casuali che a studiare il decadimento nucleare degli isotopi radioattivi.(Gli scienziati usano lunghe sequenze di numeri casuali per una serie di calcoli, ma sono difficili da produrre, in quanto il processo utilizzato per produrre i numeri ha una influenza sul risultato).

Ephraim Fischbach, professore di fisica presso la Purdue, stava utilizzando il tasso di decadimento radioattivo di diversi isotopi,  come possibile fonte di numeri casuali generati in modo da non richiedere alcun intervento umano. (Per fare un esempio, un certo quantitativo di cesio radioattivo-137, decade con un tasso costante nel complesso, ma i singoli atomi all’interno della massa decadranno in modo imprevedibile, con un pattern casuale. In questo modo la differenze di tempo tra i “tick”  casuali di un contatore Geiger posto vicino al cesio potrebbe essere utilizzate per generare numeri casuali.)

In definitiva i ricercatori hanno trovato che i tassi di decadimento misurati, non sono in linea con dati pubblicati relativi agli isotopi specifici e questo é molto strano per presunte costanti fisiche.

Controllando i dati raccolti al Brookhaven National Laboratory di Long Island e al Federal Physical and Technical Institute in Germania, é venuto fuori qualcosa di ancora più sorprendente: l’ osservazione a lungo termine del tasso di decadimento di silicio-32 e radio-226 sembra mostrare una piccola variazione stagionale .

Il tasso di decadimento è  stato leggermente più veloce in inverno che in estate.

Questa é vera e propria fluttuazione?  Oppure é solo un problema tecnico negli equipaggiamenti utilizzati per misurare il decadimento radioattivo … forse causato dal cambiamento delle stagioni, con i cambiamenti che accompagnano di temperatura e umidità.

Sturrock ha commentato così l’ accaduto:  ” Eravamo tutti convinti che i tassi di decadimento fossero costanti e quindi  pensavamo  che fossero solo errori sperimentali “.

Il sole si fà sentire.

Il 13 dicembre 2006, il sole stesso ha fornito un indizio cruciale, quando un brillamento solare ha inviato un flusso di particelle e radiazioni verso la Terra.

Jere Jenkins ingegnere nucleare dell’ Università di Purdue durante la misurazione del tasso di decadimento di manganese-54, un isotopo con breve emivita, che viene utilizzato nella diagnostica medica, notò che il tasso di decadimento calò leggermente durante il flare, una diminuzione che è iniziata circa un giorno e mezzo prima del flare.

Se questa relazione apparente tra flares  e i tassi di decadimento é vera, si potrebbe utilizzare come  metodo di previsione dei brillamenti solari prima del loro verificarsi, che potrebbe aiutare a prevenire danni ai satelliti e reti elettriche, oltre a salvare la vita degli astronauti nello spazio.

L’ anomalia del tasso di  decadimento  registrata  in quella  notte in Indiana , provava che qualcosa prodotto dal sole, aveva viaggiato nello spazio e attraversato la Terra per raggiungere   i rivelatori di Jenkins .

Che cosa  può essere stato emesso dal flare per  avere un effetto del genere?

Jenkins e Fischbach hanno ipotizzato che che i colpevoli di questo  disturbo nel tasso di decadimento erano probabilmente i neutrini solari, le fantomatiche particelle quasi senza peso,  veloci  quasi quanto la luce e che possono  attraversare il mondo fisico, ovvero  gli esseri umani, rocce, oceani e pianeti  praticamente senza interazione.

In una serie di articoli pubblicati in Astroparticle Physics , Nuclear Instruments and Methods in Physics Research and Space Science Reviews, Jenkins, Fischbach e i loro colleghi hanno dimostrato che  difficilmente le variazioni osservate nei tassi di decadimento, potessero provenire  da influenze ambientali sul sistema di rilevazione.

Motivo di sospetto

Le loro scoperte rafforzano la tesi secondo cui le oscillazioni dei tassi di decadimento strano sono stati causati da neutrini dal sole. I tassi di decadimento altalenanti,  sembravano  essere in sintonia con l’orbita ellittica della Terra, e questi variano quando la Terra si avvicina al Sole  ( perché esposta a più neutrini ) e poi quando si allontana.

Quindi c’era una buona ragione per sospettare il sole, ma potrebbe essere dimostrata?

A questo punto  un  aiuto viene da Peter Sturrock della Stanford. Durante una visita alla National Solar Observatory, in Arizona, Sturrock viene informato della scoperta fatta dai ricercatori della Purdue.

Sturrock sapeva per lunga esperienza che l’intensità del bombardamento di neutrini verso la Terra, varia in maniera regolare seguendo la rotazione del  sole. Il suo consiglio ai ricercatori della Purdue: cercare le prove che la variazione nel decadimento radioattivo della Terra cambia con la rotazione del sole.”Questo è quello che ho suggerito. E questo è quello che abbiamo fatto.”

Una sorpresa

Controllando i dati sul decadimento radioattivo  dal laboratorio di Brookhaven, i ricercatori hanno trovato uno schema ricorrente di 33 giorni. E ‘stata una sorpresa, dato che la maggior parte delle osservazioni solari mostrano un modello di circa 28 giorni – il tasso di rotazione della superficie del sole.

La spiegazione? Il nucleo del sole  a quanto pare gira più lentamente della superficie che vediamo ed é qui che avvengono le reazioni nucleari che producono neutrini. “Può sembrare illogico, ma tutto fa pensare che il nucleo ruoti più lentamente rispetto al resto del sole”, ha detto Sturrock.

Tutte le evidenze indirizzano verso una conclusione che é il Sole a “comunicare” con isotopi radioattivi sulla Terra, ha detto Fischbach.

Ma c’è una domanda piuttosto grande rimasta senza risposta. Nessuno sa come i neutrini possano interagire con i materiali radioattivi e riuscire  cambiare la loro velocità di decadimento.

“Non ha senso in base alle idee convenzionali”, ha commentato  Fischbach.Jenkins  ha aggiunto: “Quello che stiamo suggerendo è che un qualcosa che in realtà non interagisce con nulla sta cambiando qualcosa che non può essere cambiata”.

Sturrock concorda: “E ‘un effetto ancora inspiegabile “. “I teorici stanno cominciando a dire: ‘Che cosa sta succedendo?’ Ma è quello che i dati indicano. E ‘una sfida per i fisici e una sfida anche per il popolo solare “.

Se la particella misteriosa  non è un neutrino, “Dovrebbe  essere qualcosa che non conosciamo, una particella sconosciuta  emessa dal sole che  ha questo effetto sugli isotopi radioattivi, e questo fatto  sarebbe ancora più notevole”, ha detto Sturrock.

Articolo scritto da Chantal Jolagh,  “science-writing intern at the Stanford News” .

Note :

L’articolo originale ha una vena vagamente poliziesca e si nota lo sforzo dell’autore di renderlo digeribile anche ai profani  …

http://news.stanford.edu/news/2010/august/sun-082310.html

P.S. Spero di aver fatto una traduzione decente …

Luci0 gabsan Gabriele Santanché

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54 pensieri su “Lo strano caso di brillamenti solari e di elementi radioattivi

  1. @Bernardo Mattiucci
    Se fosse vero diventa davvero difficile stimare la vera età con le datazioni perchè nessuno conosce nel dettaglio l’attività solare del passato.
    In oltre tieni conto del fatto che ogni elemento radioattivo ha un’emivita specifica e presumo che la velocità cambia da elemento a elemento

      (Quote)  (Reply)

  2. @Luci0
    … …. … Eh però…. … …
    Magari non tanto istantaneo ma….
    ,,, ,,, ,,, Se fosse confermato….

    Si sa mica di “QUANTO” varia il decadimento (se mi dicono … lo 01% … allora ciccia…)

    Ciao
    Luca

      (Quote)  (Reply)

  3. Ho letto quest’ottima traduzione riportata dal nostro Luci0 !
    Due considerazioni, la prima di stampo spazio-temporale la seconda irrazionale.

    Citazione :
    “notò che il tasso di decadimento calò leggermente durante il flare, una diminuzione che è iniziata circa un giorno e mezzo prima del flare.”

    Cio fatemi capire prima che arrivi un flare c’è già un decadimento ?!!?
    Ma se non sono ancora partiti ?

    Questa frase mi ha fatto ricordare la mia ricerca:
    http://daltonsminima.altervista.org/?p=13899
    Il campo magnetico interplanetario e l’oscillazione artica

    Ricordi Luci0 questa tua osservazione:
    http://daltonsminima.altervista.org/?p=13899&cpage=1#comment-45471

    I picchi 1 e 2 dell’ attività solare mi sembrano ritardo rispetto alla variazione dell indice AO e le variazioni d’intensità del campo magnetico dell’eliosfera.
    Non é che la cosa funziona la contrario?

    Prima faccina
    😎

    2° Osservazione

    Questo articolo mi ha fatto ricordare questo spezzone di film….
    La fantasia che rincorre la realtà ?
    Sole-neutrini-geologia….

    Seconda faccina
    😎

      (Quote)  (Reply)

  4. Scusate ragazzi… A quale inverno state pensando??? L’inverno dell’emisfero N corrisponde al punto più vicio al sole, , nell’emisfero S a quello più lontano (o almeno mi ricrdo di aver studiato così…) … ma badate che la terra ha un’ orbita molto poco ellittica….

    Ciao
    Luca

      (Quote)  (Reply)

  5. Cioè fatemi capire prima che arrivi un flare c’è già un decadimento ?!!?
    Ma se non sono ancora partiti ?

    Una cosa e’ il flare, che si produce in superficie…. tutt’altra cosa i neutrini, che vengono generati dal nucleo del Sole e sparati fuori.
    Se consideriamo che il numero dei neutrini diminuisce con la distanza… possiamo immaginare che a brevissima distanza provocano qualche scombussolamento che dopo 1 giorno e mezzo si manifesta all’esterno con i ben noti Flares Solari!

    Per cui… se venisse tutto confermato… si… circa 36 ore prima di un flare solare, il numero di neutrini aumenta e a questa distanza (Sole-Terra) il loro numero diventa sufficiente per provocare un calo del tasso di decadimento del manganese-54.

    La fantasia che rincorre la realtà ?
    Forse no… semplicemente l’ennesima testimonianza che da decine di anni “Hollywood” cerca di comunicarci delle “scomode verità” che la scienza non vuole fornirci in modo diretto.

      (Quote)  (Reply)

  6. #nitopi… inverno inteso come perielio… cioe’ il punto dell’orbita piu’ vicino al sole. inverno o estate conta poco… ma considerando che i ricercatori vivono e lavorano tutti nell’emisfero boreale… credo si riferiscano al Nord! 🙂

      (Quote)  (Reply)

  7. quindi in “inverno” dovrebbero aver visto una diminuzione dell decadimento….

    Come se un maggior flusso di “neutrini” “schermasse” la “forza nucleare debole” (… tante virgolette… tante… stiamo camminando sulle uova… e non sono neppure sode…)

    Comunque , si sa che TIPO di decadimento viene influenzato?
    Giusto per farsi un’idea…

    Poi la controprova si dovrebbe fare in condizioni ripetibili (so che la prima interazione misurata di neutrini con la materia ordinaria e’ stata fatta piazzando il rilevatore vicino a una centrale nucleare “veloce”, da cui si sapeva teoricaamente “QUANTI” neutrini avrebbero dovuto uscire…)

    Ciao
    Luca
    Ciao
    Luca

      (Quote)  (Reply)

  8. Contrariamente a quello che succede nel film ai brillamenti corrisponde un rallentamento nel decadimento.
    Inoltre anche se sembra fantascienza … non lo é! La Stanford e di Purdue mi sembrano università importanti.

      (Quote)  (Reply)

  9. A parte datato o no, l’articolo è molto interessante, Luci0, ed è scritto in modo lineare e comprensibile. Complimenti per il tuo lavoro.

    Bernardo Mattiucci :
    La fantasia che rincorre la realtà ?Forse no… semplicemente l’ennesima testimonianza che da decine di anni “Hollywood” cerca di comunicarci delle “scomode verità” che la scienza non vuole fornirci in modo diretto.

    Io ci andrei piano con l’affermare certe cose…potrei citarti migliaia di film che hanno visto cose che non sono mai accadute, e che mai accadranno…ad Hollywood, per caso, i registi sono tutti degli esseri illuminati che prevedono e capiscono come funziona l’universo? Se sì, allora smettiamo di studiare e guardiamo solo TV…

      (Quote)  (Reply)

  10. Abbiamo uno dei più grandi osservatori di neutrini qua in Italia, sotto il Gran Sasso, e ci votiamo ai film con gli osservatori in India… mah.
    I neutrini reagiscono con qualcosa altrimenti non sarebbero nemmeno misurabili.
    Se volete saperne di più:

    http://www.lngs.infn.it/lngs_infn/index.htm?mainRecord=http://www.lngs.infn.it/lngs_infn/contents/lngs_it/public/educational/physics/experiments/past/gno/

    nonchè:

    http://en.wikipedia.org/wiki/GALLEX

    Tornando a Sturrock, le sue utlime pubblicazioni risalgono al 2002:
    http://www.stanford.edu/group/Sturrock/

    Leggendo molto velocemente le conclusioni, si evince che qualcosa del sole ancora non ci torna, ma la dietrologia sulla scienza che rifiuta la fantasia o viceversa lasciamola ad Hollywood o al bar. 😉

    Ciao
    Fano

      (Quote)  (Reply)

  11. sui neutrini solari le reazioni che li generano e che potrebbero implicarli aveva parlato Elmar nella sua serie di articoli sulle reazioni che tengono “acceso” il sole….

    Certamente il neutrino interagisce… il fatto e’ che l’interazione e’ rarissima… Siamo immersi in un mare di neutrini ma ne vediamo pochissimi!

    Per questo viene in mente che ci sia un’interazione che non si ha considerato, per perturbare il periodo di decadimento (nota : alcuni decadimenti implicano l’emissione di neutrini…)
    Ciao
    Luca

      (Quote)  (Reply)

  12. Ricordo gli interessanti articoli di Elmar, è che mi aspettavo di trovare qualche pubblicazione in più a tal proposito, soprattutto negli ultimi anni.

    Ciao
    Fano

      (Quote)  (Reply)

  13. Ci sono, Fano, ci sono… e creco che Luca Nitipi possa avere ragione….

    Ad esempio la Cornell University pubblica 2 articoli nei quali si spiega, piu’ o meno, che non sono stati rilevate variazioni significative del tasso di decadimento dei vari isotopi testati.

    Questi sono del 2008…:
    http://arxiv.org/abs/0810.3265 (esperimenti in Laboratorio)
    http://arxiv.org/abs/0809.4248 (test sulla potenza dei generatori a radioisotopi della Sonda Cassini)

    Chi ha ragione?
    L’argomento e’ certamente interessante e da approfondire…. Ma bisognerebbe capire cos’e’ che ci sta sfuggendo del funzionamento del Sole.
    Forse la risposta e’ sempre la solita via di mezzo… ovvero che i responsabili sono i Neutrini… in particolari condizioni!

    E se ci fosse qualcosa che, teoricamente, non proviene dal Sole ma che questo in qualche modo riesce a schermare?

    Guardate qua:
    http://arxiv.org/abs/physics/0412007

    E’ del 2004… ma quello che si capisce dall’abstract e’ impressionante!

    Per quanto riguarda le variazioni… forse in questo PDF (http://redshift.vif.com/JournalFiles/V08NO2PDF/V08N2FAL.pdf) c’e’ la risposta!

      (Quote)  (Reply)

  14. mah… ho controllato ed i tre elementi sospetti emettono anti-neutrini…
    Ma non ho idea di cosa possa significare….
    Non ho certo la competenza per metterci becco.
    Se son rose… fioriranno…
    Ciao
    Luca

      (Quote)  (Reply)

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