La terra è bombardata equamente in tutte le direzioni dai neutrini?

Forse è difficile da sapere con certezza perché i neutrini sono molto difficili da rilevare, anche se attraversano la terra in gran numero. Ma stanno attraversando la terra allo stesso modo da tutte le direzioni o dipende davvero da eventi particolari nell'universo. È probabile che il sole ne generi molti, quindi forse di giorno ne riceviamo più che di notte. Ma oltre alle radiazioni solari, i neutrini provengono da ogni parte? O è possibile che la maggior parte di essi provenga da una direzione, e forse abbia anche un'influenza sul movimento della terra?

universe neutrinos

— Marijn
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Risposte:

Esistono solo due tipi di sorgenti di neutrini sufficientemente "luminose" per essere rilevate in modo affidabile. Il sole e le supernovae vicine.

La fonte dei neutrini solari è la fusione nucleare, che è anche la fonte della maggior parte dell'energia della stella. Anche i neutrini si diffondono in tutte le direzioni, quindi la loro intensità segue una legge quadrata inversa. Quindi la quantità di neutrini è proporzionale alla luminosità della stella. Con i rilevatori di corrente nessuna stella è abbastanza luminosa da poter essere osservata ad eccezione del sole. Altre stelle producono neutrini e neutrini stellari provengono da ogni parte (probabilmente più dalla via lattea) ma non ce ne sono abbastanza per essere rilevati.

Le supernovae nella Via Lattea e le galassie vicine producono quantità ridicole di neutrini e un picco di neutrini è stato osservato da SN1987A la supernova recente più vicina.

Poiché il sole è la fonte più luminosa di neutrini, potresti pensare che la Terra bloccherebbe i neutrini durante la notte. Tuttavia, i neutrini passano attraverso la Terra quasi senza accorgersene. La Terra è trasparente ai neutrini. Quindi rileviamo tanti neutrini di notte come durante il giorno.

Una cosa è certa, non c'è assolutamente alcun effetto sulla rotazione della Terra o su qualsiasi altra cosa dai neutrini , che passano proprio attraverso.

— James K
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Aggiunta: Perché è una buona domanda come possiamo rilevare i neutrini se passano attraverso qualsiasi questione anche così spessa come il pianeta terra: A volte fare reagiscono con la materia. I rivelatori di neutrini sono alla ricerca di reazioni e includono solo reazioni provenienti dal basso. Anche la radiazione cosmica più penetrante può penetrare nella terra solo per alcuni chilometri, quindi le particelle che arrivano dal sottosuolo devono essere neutrini.

— Thorsten S.

Per mettere in prospettiva le supernova: i neutrini reagiscono a malapena con la materia normale, come si nota. Tuttavia, se una supernova di collasso del nucleo si verificasse lontano da noi come il Sole, anche il flusso di neutrini sarebbe sufficiente per ucciderti. Le supernovae sono enormi . Certo, non sarebbe la cosa che ti uccide - la luce ti ucciderà molto più velocemente.

— Luaan,

@Luaan Per favore, spiega. I neutrini arrivano considerevolmente (ore) prima della luce.

— Rob Jeffries,

@MasonWheeler, ci vogliono ore perché la luce dell'esplosione del crollo del nucleo raggiunga la superficie a causa di tutto l'idrogeno in mezzo. I neutrini, d'altra parte, interagiscono a malapena con la materia normale, quindi raggiungono la superficie quasi immediatamente.

— Segna il

@ 2012rcampion In parole povere ci vuole un Sievert per ucciderti e 100 Sievert per ucciderti in poche ore. Sembra che la dose di neutrini a 1 au in una supernova potrebbe ucciderti solo poche settimane dopo e quindi il commento di Luaan è corretto.

— Rob Jeffries,

Oltre ai neutrini del Sole e ad altre fonti discrete nell'Universo (vedi la risposta di James), ci si aspetta anche uno sfondo di neutrini cosmici . Anche se questo deve ancora essere rilevato (gli sforzi sono in corso), le sue proprietà attese sono ragionevolmente ben comprese. I neutrini "disaccoppiano" dall'universo pochi secondi dopo il big bang a temperature K. Man mano che l'universo si espande, la lunghezza d'onda di de Broglie di questi neutrini (che non sono privi di massa) si allunga con esso, in modo che i neutrini siano dovrebbe avere una temperatura di K oggi. Esistono 112 di questi neutrini cosmici per centimetro cubo per sapore di neutrino (probabilmente 3). $>10^{10}$ $<2$

Il C B è analogo al fondo cosmico a microonde in diversi modi, ma (a) non è stato rilevato; (b) è più freddo; (c) poiché i neutrini hanno una massa piccola ma diversa da zero, i neutrini C B sono probabilmente oggi non relativistici . $\nu$ $\nu$

Quest'ultimo punto è importante per la tua domanda. Su larga scala ci aspettiamo che lo sfondo dei neutrini abbia un'asimmetria dovuta al movimento della Terra attraverso l'universo rispetto allo standard di riposo in movimento. Questa è esattamente la stessa asimmetria dipolo globale vista sullo sfondo cosmico a microonde. Tuttavia, anche i neutrini non relativistici sono anisotropi perché sono molto più colpiti dai campi gravitazionali. In particolare dovrebbero essere focalizzati gravitazionalmente dal Sole, in modo tale che la Terra riceva più flusso di neutrini quando la Terra è "sottovento" del Sole rispetto al suo movimento rispetto al telaio di riposo in movimento. Ciò produrrà una modulazione annuale in qualsiasi ampiezza di flusso di neutrino non direzionale di alcuni decimi di un percento (Safdi et al. 2014 ) e potrebbe consentire la conferma di una sezione del C B. $\nu$

Inoltre, potrebbero esserci altre anisotropie causate dall'accelerazione dei neutrini C B da parte di enormi galassie e ammassi di galassie, che dovrebbero indurlo a essere molto più disomogeneo e anisotropo rispetto allo sfondo cosmico a microonde. Sono possibili overdensità rispetto alla media di fattori di 10 o più (vedere la sezione 2.2 di Yanagisawa 2014 ), ma dipende esattamente dalla massa del neutrino. $\nu$

— Rob Jeffries
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