Risolto un paradosso di 20 anni nella fisica solare

Nel 1998, la rivista Nature pubblicò una lettera in cui si sosteneva che un misterioso segnale, scoperto durante l'analisi della polarizzazione della luce solare, implicava che la cromosfera solare, (un importante strato dell'atmosfera solare), sia praticamente smagnetizzata, in netta contraddizione con il comune sapere

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Nel 1998, la rivista Nature pubblicò una lettera in cui si sosteneva che un misterioso segnale, scoperto durante l’analisi della polarizzazione della luce solare, implicava che la cromosfera solare, (un importante strato dell’atmosfera solare), sia praticamente smagnetizzata, in netta contraddizione con il comune sapere.

Questo paradosso ha motivato esperimenti di laboratorio e indagini teoriche, che invece di fornire una soluzione, ha sollevato nuovi dubbi e ha persino portato alcuni scienziati a mettere in discussione la teoria quantistica dell’interazione materia-radiazione.

Oggi i ricercatori dell’Istituto Ricerche Solari (IRSOL) di Locarno-Monti (affiliato all’USI Università della Svizzera italiana) e dell’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) di Tenerife, hanno trovato la soluzione a questo intrigante paradosso, aprendo un nuova finestra per esplorare i campi magnetici sfuggenti della cromosfera solare nell’attuale nuova era dei telescopi solari di grande apertura. I loro risultati sono stati pubblicati su Physical Review Letters.

Venticinque anni fa, durante l’analisi della polarizzazione della luce solare è stato scoperto un segnale enigmatico con un nuovo strumento, lo Zurich Imaging Polarimeter (ZIMPOL), sviluppato all’ETH di Zurigo e successivamente installato all’IRSOL.

Questo misterioso segnale di polarizzazione lineare, prodotto da processi di scattering, appare alla lunghezza d’onda di una linea di sodio neutra (la cosiddetta linea D1), dove, secondo la meccanica quantistica, tale polarizzazione di dispersione non dovrebbe essere presente. Questo segnale era quindi del tutto inaspettato, e la sua interpretazione aprì subito un intenso dibattito scientifico.

Il mistero aumentò ulteriormente due anni dopo, quando la rivista Nature pubblicò una spiegazione che implica che lo strato dell’atmosfera solare noto come cromosfera sia completamente smagnetizzato, in apparente contraddizione con i risultati stabiliti.

I ricercatori credevano che (al di fuori delle macchie solari), questa regione fosse permeata da campi magnetici nell’intervallo gauss. Le nuove scoperte hanno aperto un serio paradosso che ha messo alla prova i fisici solari per molti anni e ha persino portato alcuni scienziati a mettere in discussione la teoria quantistica disponibile dell’interazione materia-radiazione.

Ora, in un articolo pubblicato su Physical Review Letters, Ernest Alsina Ballester (IRSOL, IAC), Luca Belluzzi (IRSOL) e Javier Trujillo Bueno (IAC) mostrano la soluzione a questo intrigante paradosso.

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I risultati sono stati ottenuti realizzando la più avanzata modellazione teorica della polarizzazione della linea solare D1 mai tentata, che ha richiesto tre anni di lavoro svolto attraverso una stretta collaborazione tra l’Istituto Ricerche Solari (IRSOL) di Locarno-Monti (affiliato all’USI Università della Svizzera italiana) e il gruppo POLMAG dell‘Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) di Tenerife.

I ricercatori spiegano: “Questo risultato ha conseguenze molto importanti. I segnali di polarizzazione di dispersione, come quello osservato nella linea D1 del sodio, sono estremamente interessanti poiché codificano informazioni uniche sui campi magnetici sfuggenti presenti nella cromosfera solare”.

“Questo strato di interfaccia chiave dell’atmosfera solare, situata tra la sottostante fotosfera più fredda e la sovrastante corona di milioni di gradi, è al centro di numerosi problemi duraturi nella fisica solare, inclusa la comprensione e la previsione dei fenomeni eruttivi che possono avere un forte impatto sulla nostra società dipendente dalla tecnologia”.

Il campo magnetico è noto per essere il principale motore della spettacolare attività dinamica della cromosfera solare, ma la nostra conoscenza empirica della sua intensità e geometria è ancora largamente insoddisfacente”.

“La soluzione del paradosso di vecchia data della polarizzazione della riga D1 solare dimostra la validità dell’attuale teoria quantistica della polarizzazione della riga spettrale e apre una nuova finestra per esplorare il magnetismo dell’atmosfera solare nell’attuale nuova era di grande apertura dei nuovi telescopi”.

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