Il più grande rivelatore di neutrini ad argon liquido del mondo ha appena registrato il passaggio della prima particella dando inizio a un nuovo capitolo nella storia dell’esperimento internazionale DUNE.
Il più grande rivelatore di neutrini ad argon liquido del mondo ha appena registrato il passaggio della prima particella dando inizio a un nuovo capitolo nella storia dell’esperimento internazionale DUNE.
DUNE-Deep Underground Neutrino Experiment
DUNE è l’acronimo di Deep Underground Neutrino Experiment ed è una missione scientifica dedicata alla scoperta dei misteri che riguardano i neutrini, le particelle di materia più abbondanti nell’universo. I ricercatori impegnati nell’esperimento pensano che i neutrini potrebbero rispondere a una delle questioni più pressanti della fisica: perché viviamo in un universo dominato dalla materia.
Il rivelatore gigante ProtoDUNE è stato costruito dal CERN, laboratorio europeo per la fisica delle particelle, come primo di due prototipi di quello che sarà il molto più grande progetto DUNE, ospitato dal Fermi National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. Questa è la prima volta che il CERN investe nello sviluppo di infrastrutture e rivelatori per un progetto di fisica delle particelle negli USA.
Per costruire ProtoDUNE ci sono voluti due anni e il suo riempimento con 800 tonnellate di argon liquido alla temperatura di -184 °C è durato ben otto settimane. Il detector ha registrato tracce di particelle provenienti dai raggi cosmici e da un fascio creato presso il complesso dell’acceleratore del CERN. Ora che è stata vista la prima traccia, gli scienziati testeranno la tecnologia maniera più approfondita nei prossimi mesi.
“Solo due anni fa abbiamo completato, presso il CERN, l’edifico per ospitare due rivelatori prototipi a grande scala che formano i blocchi costituenti per DUNE” ha affermato Marzio Nessi, a capo della Fermi National Accelerator Laboratory del CERN. “Ora abbiamo il primo rivelatore che sta raccogliendo dati magnifici e il secondo, il quale utilizza un approccio differente dalla tecnologia dell’argon liquido, sarà attivo entro pochi mesi”. La tecnologia del primo ProtoDUNE è la stessa adoperata per il primo modulo di DUNE negli Stati Uniti, il quale sarà costruito sottoterra, a un miglio dalla superficie, presso il Sanford Underground Research Facility, in South Dakota. Come funziona un rivelatore di neutrini ad argon liquido?
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Quando i neutrini entrano nel rivelatore e si scontrano con i nuclei di argon, producono delle particelle cariche. Quest’ultime lasciano tracce di ionizzazione nel liquido che possono essere viste da sistemi sofisticati di tracciamento, capaci di creare immagini tridimensionali di processi subatomici altrimenti invisibili.
Un primo risultato
“Guardare la prima traccia di una particella è un grande successo per l’intero progetto DUNE”, ha confermato Stefan Soldner-Rembold dell’Università di Manchester (Regno Unito), vice-portavoce di DUNE. “DUNE è la collaborazione più estesa di scienziati che stanno lavorando nella ricerca sul neutrino nel mondo con l’intenzione di creare un esperimento all’avanguardia che possa cambiare il modo in cui osserviamo l’universo”.
“Il CERN è orgoglioso del successo della Neutrino Platform ed entusiasta di essere partner in DUNE insieme a istituzioni e università dei suoi stati membri e non solo”, ha spiegato Fabiola Gianotti, direttore generale del CERN. “Questi primi risultati raggiunti da ProtoDUNE sono un buon esempio di cosa si possa raggiungere quando laboratori di tutto il mondo collaborano. La ricerca legata a DUNE è complementare a quella portata avanti da LHC (Large Hadron Collider) e da altri esperimenti del CERN; insieme hanno un grande potenziale per rispondere ad alcune delle domande rilevanti della fisica delle particelle odierna”
Non solo neutrini
Più di 1000 scienziati e ingegneri provenienti da 32 paesi appartenenti ad Africa, Asia, Europa, Nord America e Sud America, stanno lavorando allo sviluppo, alla progettazione e alla costruzione dei rivelatori di DUNE.
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Il progetto non studierà unicamente i neutrini ma anche la loro controparte nell’antimateria. Gli scienziati cercheranno le differenze nel comportamento di neutrini e antineutrini, le quali potranno fornire indizi sul motivo per cui l’universo visibile sia dominato dalla materia. DUNE osserverà anche i neutrini prodotti dall’esplosione di stelle, che potrebbero spiegare la formazione di stelle di neutroni e buchi neri e cercherà di scoprire se i protoni vivono per sempre o, prima o poi, decadono. Osservare il decadimento dei protoni ci potrebbe portare un passo più vicini realizzazione della teoria di grande unificazione, il sogno di Albert Einstein.
“DUNE è il futuro della ricerca sul neutrino”, ha confermato Nigel Lockyer, direttore del Fermilab, “Il Fermilab è emozionato di ospitare un esperimento internazionale con un così vasto potenziale per nuove scoperte e di proseguire la lunga collaborazione con il CERN, sia per il progetto DUNE, sia per il Large Hadron Collider”.
Il neutrino, questa misteriosa particella, continua a essere la protagonista nel romanzo “Il neutrino anomalo” di Gianfranco D’Anna, pubblicato da edizioni Dedalo.
Immagine di copertina: interno di ProtoDUNE. Credits: CERN
