SCIENZA

Neutrini, Icarus lascia i laboratori del Gran Sasso e vola negli Stati Uniti

L’esperimento italiano, il più grande del mondo nel suo genere, al centro della ricerca a Chicago

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Neutrini, Icarus lascia i laboratori del Gran Sasso e vola negli Stati Uniti

L’AQUILA. Un viaggio transoceanico è nei prossimi programmi dell’esperimento Icarus: il più grande rivelatore di neutrini ad Argon liquido del mondo sarà, infatti, trasportato negli Stati Uniti, attraverso l’Oceano Atlantico, sotto la supervisione di un team di scienziati guidati dal premio Nobel Carlo Rubbia.
Dopo essere stato operativo dal 2010 al 2014 nei Laboratori sotterranei del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Icarus troverà così nuova dimora al Fermi National Accelerator Laboratory di Chicago.
Tra il 2010 e il 2014, il rivelatore, con le sue 760 tonnellate di massa e i 20 metri di lunghezza, è stato utilizzato per raccogliere dati nell'ambito dell'esperimento Icarus nei laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, osservando un fascio di neutrini inviati dal Cern attraverso la crosta terrestre. Il rivelatore in questo momento è in fase di manutenzione e collaudo al Cern, dove è stato trasferito con un trasporto eccezionale lo scorso dicembre.

Al suo arrivo nel Fermilab, il rivelatore sarà integrato in una serie di tre esperimenti in loco, dedicati allo studio dei neutrini, particelle evanescenti che pervadono lo spazio, ma che hanno rivelato ai fisici ancora poco dei loro segreti. Tutti e tre i rivelatori saranno riempiti con Argon liquido, che consentirà di utilizzare una tecnologia estremamente sofisticata, per catturare immagini tridimensionali, attraverso piani di sottilissimi fili, delle tracce lasciate dalle particelle cariche prodotte dall’interazione dei neutrini. Ognuno dei rivelatori fornirà risultati differenti ma complementari, fondamentali per la caccia a un possibile quarto tipo di neutrino, oltre ai tre già noti.
«La camera a proiezione temporale ad Argon liquido è una nuova tecnologia molto promettente che abbiamo originariamente sviluppato con la collaborazione Icarus, iniziando da un esperimento da tavolo, fino ad arrivare all'enorme cacciatore di neutrini» ha dichiarato Rubbia. «Ci aspettiamo che diventi la tecnologia leader nei grandi rivelatori ad Argon liquido grazie alla sua abilità nel registrare con precisione millimetrica le tracce ionizzanti».

«Icarus T600 è l'unico rivelatore al mondo con più di 600 tonnellate di Argon che sia stato in grado di funzionare con successo», spiega Antonio Masiero, vicepresidente dell'INFN: «usa una tecnica ad alta precisione e innovativa per individuare i neutrini prodotti artificialmente in un acceleratore. Questa tecnica, sviluppata dall'INFN e utilizzata inizialmente per il funzionamento dell'esperimento ICARUS nei Laboratori del Gran Sasso dell’INFN, contribuirà in modo sostanziale alla ricerca sui neutrini nella nuova struttura sperimentale del Fermilab».

IN ATTESA DI NUOVE RISPOSTE

Al Fermilab sono in funzione al momento due fasci di neutrini ad elevata potenza e se ne sta sviluppando un terzo per consentire di realizzare le condizioni ottimali in cui Icarus possa continuare la sua ricerca. Gli scienziati prevedono di trasferire il rivelatore negli Stati Uniti nell'arco del 2017. Il progetto della serie di tre rivelatori ad Argon liquido consentirà di acquisire nuove conoscenze sui tre tipi di neutrini noti e, seguendo gli indizi di esperimenti svolti negli ultimi venti anni, di continuare la ricerca di un quarto tipo di neutrino, attualmente sconosciuto.
Molte teorie nella fisica delle particelle, infatti, ipotizzano l'esistenza di un cosiddetto neutrino "sterile", con un comportamento diverso dai tre tipi di neutrini noti, e che, se esistesse, potrebbe aiutarci nella comprensione della misteriosa materia oscura che forma ben il 25% dell'universo. La scoperta di un quarto tipo di neutrino rivoluzionerebbe la fisica cambiando l'intera concezione scientifica dell'universo e del suo funzionamento.
«L'arrivo di Icarus e la realizzazione di questo programma di ricerca in loco è già un enorme risultato per noi» ha detto Nigel Lockyer, direttore del Fermilab. «Esso rappresenta inoltre un ulteriore passo del Fermilab nella progettazione di strutture di ricerca di neutrini dal carattere realmente internazionale grazie alla cooperazione con i nostri partner mondiali. La ricerca sui neutrini è destinata a brillare negli Stati Uniti»

LA COLLABORAZIONE GLOBALE PER LO STUDIO DEI NEUTRINI

La serie di esperimenti proposti dal Fermilab include un nuovo rivelatore di neutrini "short baseline" da 260 tonnellate collocato vicino alla sorgente del fascio di particelle. Questo rivelatore è attualmente in costruzione grazie alla collaborazione di un team di ingegneri e scienziati di università e laboratori nazionali statunitensi ed europei.
Il fascio di neutrini incontrerà quindi il rivelatore già pronto MicroBooNE da 170 tonnellate (http://www-microboone.fnal.gov) che comincerà a funzionare già il prossimo anno. L'ultimo pezzo è proprio il rivelatore ICARUS che sarà collocato in un edificio di nuova costruzione. I fabbricati che ospiteranno Icarus e Sbnd saranno iniziati verso la fine di questo anno e i tre esperimenti saranno completamente operativi nel 2018. I tre progetti di collaborazione coinvolgono scienziati di 45 istituzioni distribuite in sei paesi.
«Il viaggio di Icarus dall'Italia agli Stati Uniti rappresenta un eccellente esempio di pianificazione globale in fisica delle particelle», spiega Rolf Heuer, direttore generale del Cern: «La partecipazione degli Stati Uniti in LHC e quella europea al programma sullo studio dei neutrini del Fermilab sono parte integrante delle strategie sia dell’ Europa che degli Stati Uniti. Sono lieto che il Cern abbia contribuito a far uscire Dune dal sottosuolo grazie al trasporto di Icarus».