Icarus: neutrini in 3D sotto il Gran Sasso

Il Giornale Online
a cura di Gabriella Bernardi

Oggi viene inaugurato ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN l’esperimento ICARUS (Imaging Cosmic and Rare Underground Signals), progettato dal Premio Nobel Carlo Rubbia. ICARUS è entrato in funzione il 27 maggio 2010. Vanta una tecnologia unica al mondo ed è stato costruito in stretta collaborazione con le aziende italiane.

Oggi, 29 marzo, viene ufficialmente inaugurato nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, l’esperimento ICARUS. L’esperimento è collocato nella Sala B dei laboratori sotterranei.
ICARUS ha iniziato a funzionare gradualmente dal 27 maggio dello scorso anno e fin dai primi istanti ha registrato dati, catturando le tracce dei rari raggi cosmici che raggiungono le profondità del laboratorio, ma soprattutto gli eventi delle interazioni dei neutrini del fascio proveniente dal CERN, che attraversa la crosta terrestre per oltre 700 chilometri e viene infine intercettato dal rivelatore dell’esperimento sotto la montagna abruzzese. L’esperimento, rivelando i neutrini artificiali, che dal CERN raggiungono i Laboratori del Gran Sasso studierà il fenomeno dell’oscillazione del neutrino, congiuntamente all’esperimento OPERA.

Oltre ai neutrini provenienti dal CERN di Ginevra, l’esperimento studierà anche quelli atmosferici e quelli prodotti dal Sole ed eventi straordinari che avvengono nel cosmo quali le esplosioni di supernovae e il collasso di stelle di neutroni. ICARUS ha inoltre un altro ambizioso obiettivo: l’osservazione del decadimento dei nucleoni (protoni e neutroni), fenomeno mai osservato finora ed inseguito dai fisici di tutto il mondo.
ICARUS è il più grande rivelatore ad argon liquido mai realizzato al mondo, che permette di disporre di immagini ad alta risoluzione degli eventi di interazione in tempo reale misurando le caratteristiche fisiche delle particelle prodotte negli eventi. Per costruirlo e metterlo in funzione ci sono voluti 20 anni di lavoro in ricerca e sviluppo che hanno prodotto una tecnologia unica nel suo genere di cui l’INFN è leader nel mondo, che permetterà di aprire nuovi orizzonti nella conoscenza dell’universo. L’installazione, il funzionamento e controllo continuo dell’apparato in sotterraneo testimoniano l’elevato livello tecnologico delle infrastrutture tecniche e di sicurezza del Laboratorio del Gran Sasso.

La Collaborazione ICARUS è costituita da fisici di numerose sedi INFN e Dipartimenti universitari italiani (L’Aquila, LNGS, Milano, Napoli, Padova, Pavia) nonché da gruppi di fisici polacchi, americani e russi.
Per Roberto Petronzio, presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, “La scienza lavora sempre di più attraverso strumenti che ricostruiscono i dati, ma niente, alla fine, può sostituire l’osservazione diretta degli eventi, dove è possibile. ICARUS, in questo senso, è un rivelatore che, per così dire, scatta delle foto ai neutrini con un livello altissimo di visualizzazione elettronica. In qualche modo, è una versione ultramoderna delle prime camere a bolle, quelle che servivano per studiare i raggi cosmici”. Carlo Rubbia, portavoce e ideatore dell’esperimento sottolinea che ” ICARUS permetterà di studiare in modo innovativo ed originale le interazioni dovute ai neutrini, queste straordinarie particelle di fondamentale importanza per la conoscenza dell’Universo.

Abbiamo oggi appreso che i neutrini non sono una semplice copia delle particelle elementari, ma che contengono delle caratteristiche uniche e ad essi specifiche. In particolare, i neutrini potrebbero essere la causa principale dell’esistenza della materia oscura, una delle più grandi scoperte degli ultimi anni. La materia oscura ci indica che ciò di cui siamo fatti, la materia adronica generata all’istante della cosmogenesi, non è la forma principale della materia dell’Universo. il 95% dell’ universo è ancora da scoprire!”

Per Lucia Votano, direttore dei LNGS “ICARUS è un apparato innovativo in grado di ricostruire in 3D qualunque interazione di particelle al suo interno.La capacità di operare in un laboratorio sotterraneo un apparato così grande e complesso costituisce un decisivo passo avanti verso la realizzazione di futuri esperimenti di decine di migliaia di tonnellate di Argon Liquido e insieme testimonia l’elevatissimo livello della tecnologia utilizzata nei Laboratori del Gran Sasso.”

Come funziona

ICARUS utilizza l’argon liquido per rilevare le tracce delle particelle ionizzanti prodotte dai raggi cosmici e dai neutrini. Questa tecnologia rappresenta concettualmente l’evoluzione della famosa camera a bolle, strumento costituito da un volume riempito con idrogeno o deuterio liquidi, in cui il passaggio delle particelle veniva rivelato fotografando le microbolle generate per ionizzazione. Le bolle permettevano di ricostruire con grande dettaglio le tracce delle particelle ionizzanti. ICARUS è un rivelatore a fili immerso in 600 tonnellate di argon liquido che permette di registrare elettronicamente il passaggio delle particelle, leggendo le cariche elettriche rilasciate lungo la traccia dal processo di ionizzazione, con velocità estremamente maggiore della camera a bolle conservando la stessa risoluzione spaziale ed energetica. Questo rivelatore si può considerare a pieno titolo il capostipite di una nuova serie di apparati sempre più evoluti con cui osservare l’Universo per studiarne le componenti fondamentali.
L’esperimento è stato realizzato in stretta collaborazione con l’industria nazionale. La meccanica estremamente raffinata del rivelatore (circa 54.000 fili d’acciaio tesi su grandi telai di dimensioni di circa 4 x 18 m2) è stata realizzata dalla Cinel Strumenti Scientifici. L’elettronica è stata costruita e ingegnerizzata in collaborazione con la CAEN Spa. Il criostato e l’impianto criogenico sono stati realizzati in cooperazione con Air Liquide Italia e Stirling (azienda olandese).

Immagine in alto: Mappa tridimensionale della materia oscura elaborata da NASA, ESA e R. Massey (CALTECH) -Wikipedia
Fonte: http://www.astronomia.com/2011/03/29/icarus-neutrini-in-3d-sotto-il-gran-sasso/

Icarus: neutrini in 3D sotto il Gran Sasso ultima modifica: 2011-03-31T10:11:46+00:00 da Richard
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Noi siamo l'incarnazione locale di un Cosmo cresciuto fino all'autocoscienza. Abbiamo incominciato a comprendere la nostra origine: siamo materia stellare che medita sulle stelle. (Carl Sagan)