Kamiokande e l'effetto Cherenkov

La ricerca dei neutrini solari presso il Kamiokande si basava su meccanismi alquanto differenti da quelli con cui invece funzionava l'esperimento svolto in South Dakota da Davis. Come mezzo rivelatore in questo caso si usava l'acqua distillata al posto del detersivo e si sfrutta l'effetto Cherenkov.

L'effetto Cherenkov consiste nel fatto che quando una particella si muove in un mezzo ( acqua nel nostro caso) a velocità superiore rispetto a quella della velocità della luce nel mezzo ( v=c/n) la particella emette luce.

Così come avviene per effetto Doppler quando la sorgente si muove a velocità superiore a quella del suono, l'onda, luminosa in questo caso, propaga formando un angolo di apertura ( angolo di Cherenkov) che può essere calcolato mediante la seguente relazione \( cos \Theta = \frac{1}{n} \frac{c}{v} \)  dove:

n = indice di rifrazione del mezzo

v = velocità della particella

c = Velocità della luce.

Nel caso di Kamiokande i neutrini elettronici interagendo con l'acqua producono elettroni che , se sufficientemente veloci emettrono luce Cherenkov. Questa viene rivelata da fotomoltiplicatori , disposti tutto attorno. 

Attraverso queste misure:

1) è possibile rilevare il singolo evento

2)dall'angolo di apertura del cono si misura la velocità dell'elettrone e quindi l'energia del neutrino che l'ha prodotto

3) la direzione del cono di luce permette di risalire alla direzione della particella.

Nell'estate 1989 il team di Kamiokande riferì i primi dati ottenuti in questa caccia ai neutrini solari, I loro risultati rendevano giustizia a Ray Davis: il rivelatore Kamiokande non solo confermò che i neutrini provenivano effettivamente dalla direzione del Sole, ma ritrovò anche lo stesso deficit rispetto al numero predetto da Bahcalll, proprio come i risultati ottenuti alla Homestake. Inoltre, negkli anni successivi, la squadra del Kamiokande confermò che lo spettro energetico dei neutrini misurati coincideva con quello previsto dall'analisi di Bahcall. Insomma sembrava che Davis e Bahcall avessero entrambi ragione ma che  il deficit dei neutrini solari rimanesse reale.

Sempre più forte si faceva la convinzione tra i fisici che la teoria di oscillazione del neutrino sviluppata da Bruno Pontecorvo fosse corretta e che il deficit dei neutrini misurati si spiegasse assumendo che una parte dei neutrini elettronici prodotti nel Sole oscillasssero durante il tragitto Terra - Sole mutando di sapore. Poichè tutti gli esperimenti effettuati misuravano solo i neutrini elettronici il deficit era quindi il risultato di tutti quei neutrini che, avendo mutato di sapore non potevano venire rilevati.