Lo strano caso dei brillamenti solari e della radioattività scomparsa

Espulsione di massa coronale. Imagecredit: Wikimedia Commons

Sembra proprio che i libri di fisica necessitino di una piccola revisione. Almeno questo è quanto emerge dopo che un gruppo di ricercatori scopre un’inaspettata influenza dei brillamenti solari nel decadimento radioattivo di alcuni campioni conservati in laboratorio.

Questo è ciò che affermano gli scienziati delle Università di Stanford e Purdue, ma la loro spiegazione apre le porte ad un altro insolito mistero.

L’emivita di un isotopo radioattivo, ovvero il tempo occorrente affinché la metà degli atomi di un campione puro dell’isotopo decadano in un altro elemento, è una costante nota per essere poco o nulla influenzata da effetti ambientali, a meno di piccoli errori tipicamente dovuti a questioni di sensibilità strumentale.

150 milioni di chilometri, la distanza media che ci separa dal sole, adottata convenzionalmente dagli astronomi  come unità astronomica, anche se non ancora inserita tra le unità ufficiali di misura del sistema internazionale (SI), potrebbero non essere sufficienti ad impedire una variazione nei tempi di decadimento dei radionuclidi instabili.

Peter Sturrock. Imagecredit: Università di Stanford

Dunque, come è possibile questa inattesa alterazione? Potrebbe essere l’effetto di una particella sconosciuta emessa dal sole? Peter Sturrock, professore emerito di fisica applicata alla Stanford ed esperto del funzionamento interno del sole, ritiene che sia un fenomeno davvero notevole.

La storia inizia in un certo senso, nelle aule di tutto il mondo, dove si insegna agli studenti che il tempo di dimezzamento di uno specifico materiale radioattivo è una costante. Questo concetto è importante, per esempio, quando gli antropologi sfruttano il carbonio-14 per la datazione, radiometrica, oppure in campo medico per determinare la dose corretta di radioattività nella radioterapia per curare un malato di cancro.

Tale assunto è stato contestato in modo inaspettato da un gruppo di ricercatori della Purdue University, che all’epoca erano più interessati a risolvere un problema matematico piuttosto che alla fisica nucleare. I matematici sfruttano lunghe stringhe di numeri casuali per una serie di calcoli, ma questi sono difficili da produrre, dal momento che il processo utilizzato per randomizzare i numeri influisce sul risultato.

Schema di decadimento del cesio-137. Imagecredit: Wikimedia Commons

Ephraim Fischbach, professore di fisica alla Purdue, stava rovistando tra i tempi di dimezzamento di alcuni isotopi alla ricerca di una possibile fonte di numeri casuali generati senza alcun intervento umano. Ad esempio, una barretta di cesio 137, decade complessivamente in 30,07 anni trasformandosi per metà della sua massa in bario 137, ma i singoli atomi contenuti nella barretta possono trasmutarsi in qualunque momento, in modo del tutto imprevedibile e soprattutto casuale. Di conseguenza un contatore Geiger può diventare un opportuno generatore di numeri casuali indipendente dalle interferenze umane.

Tuttavia, la verifica dei dati raccolti al Brookhaven National Laboratory di Long Island e dal Federal Physical and Technical Institute in Germania, ha portato alla luce qualcosa di sorprendente: l’osservazione a lungo termine del tasso di decadimento di silicio-32 e radio-226 sembrano mostrare una piccola variazione stagionale. Il tasso di decadimento è risultato leggermente più veloce nella stagione invernale piuttosto che in estate.

Naturalmente all’inizio si attribuì questo differenziale a un mero errore sperimentale, dato che il tempo di decadimento viene considerato universalmente come una costante immutabile.

Il 13 dicembre 2006, è proprio il sole a fornire un indizio decisivo, quando un’eruzione solare inviò un flusso di particelle e radiazioni verso la Terra. Jere Jenkins, mentre era intento alla misurazione del tasso di decadimento di manganese-54, un isotopo caratterizzato per la sua “effimera vitalità”, utilizzato nella diagnostica medica, si accorse che il tasso era leggermente diminuito nel corso del flare, con un calo iniziato circa un giorno e mezzo prima del brillamento.

Se questo rapporto apparente tra i brillamenti e i tassi di decadimento si fossero dimostrati reali, sarebbe possibile arrivare alla previsione dei brillamenti prima del loro verificarsi, e ciò potrebbe aiutare a prevenire danni ai satelliti e reti elettriche, ma potrebbe addirittura salvare la vita degli astronauti che si trovano nello spazio.

Jenkins e Fischbach ipotizzarono che i responsabili di questa aberrazione nel  tempo di decadimento, erano probabilmente i neutrini solari, particelle quasi senza peso note per l’attraversamento alla velocità della luce di qualsiasi oggetto, praticamente senza alcuna interazione.

Successivamente, in una serie di pubblicazioni, Jenkins, Fischbach e altri dimostrano che è altamente improbabile che le misure fossero influenzate da fattori ambientali sui sistemi di rilevazione.

Sempre più indizi, quindi, portavano a rivolgersi al nostro astro, ai suoi cicli di rotazione e alla posizione della Terra nella sua rotta ellittica intorno al sole.

Simbolo che indica pericolo radiazioni. Sostituisce il classico simbolo giallo solo in alcune situazioni.

Riesaminando i dati di decadimento del laboratorio di Brookhaven, i ricercatori hanno riscontrato uno schema ricorrente di 33 giorni. Sorprendente, dato che le osservazioni mostrano che il tasso di rotazione della superficie del sole segue un modello di circa 28 giorni.

La spiegazione? Il nucleo del sole, in cui le reazioni nucleari producono neutrini, a quanto pare gira più lentamente della superficie, anche se ciò potrebbe essere poco intuitivo, secondo Sturrock.

Tutti gli indizi portano alla conclusione che il sole sia, in qualche modo, in collegamento diretto con gli isotopi radioattivi sulla Terra, Fischbach parla  addirittura di “comunicazione” fra il sole e la materia terrestre! Ma c’è ancora una questione importante che rimane senza risposta. Nessuno sa come i neutrini possano interagire con i materiali radioattivi per alterare il loro tasso di decadimento.

Non ha alcun senso in base alle teorie convenzionali, come afferma Fischbach. E il Dr. Jenkins, con un tono quasi impertinente, ha aggiunto:

“Quello che stiamo suggerendo è che qualcosa che in realtà non interagisce con nulla, sta modificando qualcosa che non può essere cambiato”.

Decisamente, sembra aprirsi un nuovo varco in ciò che pensavamo ormai una conoscenza acquisita, e senza dubbio queste ricerche porteranno a sviluppi interessanti, oltre all’indubbio vantaggio di una maggiore consapevolezza della nostra sconfinata ignoranza.

Fascinating!

Fonti: Stanford University, Astrobiology Magazine, PopSci.com, PhysOrg

3 thoughts on “Lo strano caso dei brillamenti solari e della radioattività scomparsa

    • Certo, la questione è controversa, e io ci sguazzo, si sa! Tuttavia le ultime osservazioni sembrano dare conferma all’ipotesi dei solar flares, nonostante si tratti di oscillazioni di entità infinitesimale, (si parla di circa lo 0,1%) e tali misurazioni sono altamente sensibili ad errori sistematici come quelli strumentali. Naturalmente si attendono ulteriori sviluppi!🙂

  1. Pingback: L’impercettibile mutevolezza dei pesi atomici « Il chimico impertinente

Cosa ne pensi?

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...