Neutrini Solari Cenni sul Sole Il flusso e

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Neutrini Solari Cenni sul Sole Il flusso e lo spettro di energia dei neutrini

Neutrini Solari Cenni sul Sole Il flusso e lo spettro di energia dei neutrini Gli esperimenti sui neutrini solari

Due obbiettivi: Studiare la natura del Sole Studiare le proprieta’ dei neutrini Qualche numero:

Due obbiettivi: Studiare la natura del Sole Studiare le proprieta’ dei neutrini Qualche numero: Massa 1 Energia T raggio Orbita terrestre

La produzione di energia nel Sole Chimica Gravitazione Etot=G M 2/R Durata= Etot/Luminosita’ 6.

La produzione di energia nel Sole Chimica Gravitazione Etot=G M 2/R Durata= Etot/Luminosita’ 6. 6710 -11 x (1. 99 1030)2/ (6. 96108 x 3. 841027)= 1015 s

Le reazione di fusione • Il Sole (le stelle) sono ricche di idrogeno •

Le reazione di fusione • Il Sole (le stelle) sono ricche di idrogeno • Grossolanamente, l’Universo e’ costituito da 75% H e 25% He (elio primordiale, prodotto nei primi minuti di vita dell’Universo) • Nel Sole, l’energia viene prodotta dalla fusione di idrogeno: 4 p -> 4 He + 2 e+ + 2 νe E ≈ 27 Me. V (compresa annichilazione)

Le sezioni d’urto di fusione ( vedi Broggini) Le reazioni sono sotto soglia: Eb=

Le sezioni d’urto di fusione ( vedi Broggini) Le reazioni sono sotto soglia: Eb= Z 1 Z 2 e 2/r. N ~ Z 1 Z 2 Me. V T qualche ke. V σ= S(E)/E X exp(-2 η) S(E) fattore astrofisico fortemente dipendente dalla reazione, poco dipendente dall’energia La frequenza di reazione r= ninj <σv> (diviso 2 se i=j)

Il ciclo dell’idrogeno p p -> d e+ νe 0< E v < 420

Il ciclo dell’idrogeno p p -> d e+ νe 0< E v < 420 ke. V S =4. 07 10 -22 p p e -> d νe X 2 Eν = 1. 442 Me. V D p -> 3 He +γ E γ = 5. 5 Me. V S =2. 5104 Tre diramazioni

3 He -> 4 He + p+p S=5. 15 103 3 He p ->

3 He -> 4 He + p+p S=5. 15 103 3 He p -> 4 He e+ ve Q= 12. 560 Me. V Q =19. 8 Me. V Fine pp I (hep) 3 He 4 He -> 7 Be + γ Eγ =1. 59 Me. V S=0. 54 7 Be e- -> 7 Li +ve 7 Be p -> 8 B +γ Eve = 7 Li p -> 4 He+4 He Eγ = 0. 137 Me. V Q= 17. 347 Me. V S= 52 Fine pp II 8 B ->8 Be* e+ ve 4 He Q= 17. 980 Me. V Fine pp III

Cenno ai modelli solari I cosiddetti modelli solari standard devono riprodurre lo stato attuale

Cenno ai modelli solari I cosiddetti modelli solari standard devono riprodurre lo stato attuale del Sole ( R, massa, luminosita’) I parametri di ingresso: Composizione chimica Sezioni d’urto Opacita’ Utilizzando le leggi classiche della termodinamica producono: L’evoluzione temporale, La densita’, temperatura e produzione di energia in funzione del raggio Lo spettro energetico dei neutrini

Il ciclo CNO condizioni indispensabili: presenza di Carbonio… e temperatura Le reazioni principali sono

Il ciclo CNO condizioni indispensabili: presenza di Carbonio… e temperatura Le reazioni principali sono 12 C +p -> 13 N +γ 13 N -> 13 C + e + + v e Ev < 1. 199 Me. V 13 C +p -> 14 N +γ 14 N+p -> 15 O+ γ 15 O -> 15 N + e+ + v e Ev < 1. 732 Me. V 15 N +p -> 12 C +

Recent developments of the SSM Model pp 1010 pep 108 7 Be 8 B

Recent developments of the SSM Model pp 1010 pep 108 7 Be 8 B 13 N 15 O 17 F BS 04 5. 94 BS 04(14 N) 109 106 108 106 1. 40 4. 88 [12%] 5. 87 [23%] 5. 62 4. 90 5. 99 1. 42 4. 89 5. 83 3. 11 BS 05 (OP, GS 98) 5. 99 1. 42 4. 84 [10%] 5. 69 [16%] BS 05(OP, AGS 05) 6. 06 1. 45 4. 34 BPS 08(AG S 08) 6. 04 1. 45 4. 55 [6%] 1. 2. 3. 4. Ysurf RCZ/RSun 6. 01 0. 0169 0. 7148 2. 38 5. 97 0. 0170 0. 7153 3. 07 2. 33 5. 84 0. 0170 0. 7138 4. 51 2. 01 1. 45 3. 25 0. 0126 0. 7280 4. 72 [11%] 1. 89 1. 34 3. 25 BS 04(14 N) accounts for new S 1, 14 for 14 N(p, )15 O by LUNA BS 05(OP, GS 98) accounts for new opacities BS 05(OP, AGS 05) accounts for new calculations of surface abundances BPS 08 accounts for better determination of S 34 by LUNA

Dove viene prodotta l’energia densita’ ecc

Dove viene prodotta l’energia densita’ ecc

Qualche commento Lo SSM si e’ dimostrato accurato nel calcolo dei neutrini solari, ma,

Qualche commento Lo SSM si e’ dimostrato accurato nel calcolo dei neutrini solari, ma, oltre a qualche incertezza nei parametri iniziali ( es. opacità che dipende dai dettagli della composizione) Non da conto rotazioni, campi magnetici, periodicita’ …

Eliosismologia • Il sole e’ continuamente sotto osservazione e molti fenomeni e parametri vengono

Eliosismologia • Il sole e’ continuamente sotto osservazione e molti fenomeni e parametri vengono misurati. • Le oscillazioni proprie (onde stazionarie) del Sole sono misurate tramite effetto Doppler; esse forniscono informazioni sulla struttura del Sole • E’ quindi possibile un confronto tra MSS e i dati eliosimologici.

 • Analizzando lo “spettro” delle frequenze di oscillazione si puo’ studiare l’interno del

• Analizzando lo “spettro” delle frequenze di oscillazione si puo’ studiare l’interno del sole In particolare si determinano: • inizio della zona convettiva (0. 711 R) • L’andamento della velocità del suono • Abbondanza in massa di He (24. 5%) alla superficie • La rotazione dell’interno solare

SSM conflict with helioseismology Taken from W. Haxton and A. Serenelli, ar. Xi. V:

SSM conflict with helioseismology Taken from W. Haxton and A. Serenelli, ar. Xi. V: 0902. 0036

1964 Primi dati esperimento del Cloro (R. Davis et al. ) 1978 B. Pontercorvo

1964 Primi dati esperimento del Cloro (R. Davis et al. ) 1978 B. Pontercorvo e Bilenky -Prime ricerche agli acceleratori (e. g. Gargamelle Δm 2~ 1 e. V 2 ) -Instabilita’ del protone (IMB, Kamiokande, Nusex, …. ) -Neutrini da SN 1987 A visti chiaramente da Kamiokande ( IMB e M. nt Blanc) -Neutrini solari in Kamiokande -GALLEX a SAGE -Superkamiokande -SNO ( deuterio) -Borexino -Kamland

Oscillazioni di neutrino • • • Condizioni: Il numero leptonico di famiglia e’ violato

Oscillazioni di neutrino • • • Condizioni: Il numero leptonico di famiglia e’ violato I neutrini hanno massa Due sapori e nel vuoto Figura di merito

Due sapori nel vuoto P(a->a) = 1 -sin 2 2θ sin 2 (Δm 2

Due sapori nel vuoto P(a->a) = 1 -sin 2 2θ sin 2 (Δm 2 L/4 E) = 1 -sin 2 2θ sin 2 1. 27 (Δm 2 L/E) Δm 2 e. V 2 ; L metri, E Me. V I neutrini solari sensibili anche a differenze di massa molto piccole (10 -11 e. V 2 ) Meno accurati sull’angolo di mixing

Effetto della materia sin 22θm = sin 22θ / [ ( cos 2θ -

Effetto della materia sin 22θm = sin 22θ / [ ( cos 2θ - 2½ G N E / Δm 2 )2 + sin 22θ ] Si ha un effetto risonante quando: cos 2θ =2½ G N E / Δm 2 10 -7 E(Me. V) δ (g/cm 3) / Δm 2 (e. V 2) cos 2θ ~ 0. 4 Attivo per E ≈ 10 Me. V; trascurabile per E < 1 Me. V