CUORE: COMPLETATA L'INSTALLAZIONE DEL RIVELATORE

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L’esperimento CUORE (acronimo per Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) che si trova ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare ha completato l’installazione delle 19 "torri" che compongono il rivelatore. L’operazione, delicatissima e di estrema precisione, ha richiesto la collaborazione di un team di scienziati, ingegneri e tecnici e si è conclusa il 26 agosto.

“Tutte le 19 torri che costituiscono il rivelatore, composto da 988 cristalli di ossido di Tellurio e con un peso di quasi 750 kg, sono ora sospese al punto più freddo del criostato dell'esperimento “ commenta Oliviero Cremonesi spokesperson dell'esperimento – “Ora la Collaborazione si sta preparando per gli ultimi ritocchi al sistema per poi procedere, nei prossimi mesi, alla chiusura del criostato, al suo raffreddamento e all'inizio delle operazioni scientifiche”. CUORE è un esperimento ideato per studiare le proprietà dei neutrini, in particolare, l’esperimento cerca un fenomeno raro chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini.

Rivelare questo processo consentirebbe, non solo di determinare la massa dei neutrini, ma anche di dimostrare la loro eventuale natura di particelle di Majorana fornendo una possibile spiegazione alla prevalenza della materia sull’antimateria nell’universo. L’esperimento è una collaborazione internazionale formata da circa 157 scienziati provenienti da trenta istituzioni in Italia, USA, Cina e Francia. Per l’INFN partecipano le sezioni di Bologna, Genova, Milano Bicocca, Padova e Roma oltre ai Laboratori Nazionali di Frascati, Gran Sasso e Legnaro. (Credit: Yury Suvorov/ UCLA, LNGS; and CUORE Collaboration)

XENON1T, al via la trappola per la materia oscura

https://www.lngs.infn.it/it/news/inaugurazione-xenon

Si inaugura ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN l'esperimento coordinato dall'italiana Elena Aprile, della Columbia University di New York. L'obiettivo è decifrare uno dei misteri della fisica contemporanea:

di che cosa è fatta la materia che compone un quarto dell'universo

L'esperimento

Per catturare le particelle di materia oscura, i fisici di XENON1T hanno bisogno di condizioni particolari. A partire dal luogo in cui ospitare l'esperimento: le viscere del Gran Sasso, che schermano dai raggi cosmici, preservando così quello che i fisici chiamano “silenzio cosmico”. Ma la schermatura della sola montagna non è sufficiente. Anche l’esperimento dev'essere realizzato in modo idoneo a rivelare i rarissimi eventi di interazione della materia oscura con quella ordinaria. I fisici di XENON1T hanno scelto di utilizzare un gas nobile ultrapuro, lo xenon per l'appunto, raffreddato a una temperatura molto bassa, -95 0C, per mantenerlo allo stato liquido. Il rivelatore (la Camera a Proiezione di Tempo, TPC), cuore dell'esperimento, è in grado di dare un segnale quando le particelle interagiscono al suo interno. Il rivelatore è immerso in un criostato, un thermos, in acciaio inossidabile a bassa radioattività, contenente circa 3500 kg di xenon liquido. Ma non solo: per garantire una schermatura dalla radioattività ambientale,e dai muoni cosmici che possono produrre un ulteriore fondo all’interno del rivelatore,il thermos è a sua volta immerso in 700 m3 d'acqua ultrapura, all'interno di un contenitore alto circa 10 m, come un palazzo di tre piani, attrezzato con 84 fotomoltiplicatori che servono per rivelare il passaggio dei muoni cosmici.

La tecnica

Secondo i modelli teorici più accreditati, il vento di particelle prodotto dal movimento della Terra nell’alone di materia oscura che avvolge la Via Lattea può occasionalmente colpire i nuclei atomici di un materiale rivelatore, depositando una piccola quantità di energia, che solo uno strumento di grande sensibilità consente di osservare. In XENON1T le rare interazioni con le particelle di materia oscura producono nello xenon liquido due segnali: un lampo di luce primario e un segnale di carica che genera un secondo segnale di luce ritardato. I segnali luminosi sono catturati da 248 fotomoltiplicatori, sofisticati occhi capaci di rivelare ogni singolo fotone. Dall’analisi dei segnali i fisici di XENON1T possono poi misurare l'energia e la posizione dell'interazione, e la natura della particella.

“L’inizio della presa dati di XENON1T è previsto per la fine dell’anno, - spiega Walter Fulgione, dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso - e ci sono tutte le premesse non solo per verificare altri modelli di materia oscura, oltre a quello che prevede che sia costituita da WIMP (Weakly Interacting Massive Particle), ma soprattutto per riuscire finalmente a rivelarla. La raccolta dei dati durerà due anni - prosegue Fulgione -, ma i fisici di XENON1T stanno già guardando oltre. "L'esperimento - aggiunge Sartorelli - è concepito per ospitare 7,6 tonnellate di xenon, più del doppio della capacità di XENON1T, perché nel prossimo futuro vogliamo essere preparati ad aumentare la sua sensibilità con un rivelatore di massa più grande", conclude Sartorelli.

Dalle viscere del Gran Sasso al cuore delle Giganti Rosse

https://www.lngs.infn.it/it/news/dalle-viscere-del-gran-sasso-al-cuore-delle-giganti-rosse

Nel silenzio cosmico dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, L’esperimento LUNA ha osservato una rara reazione nucleare che avviene nelle stelle,

in particolare nelle giganti rosse: si è scoperto che l’ossigeno-17, un raro isotopo dell’ossigeno, viene distrutto ad una velocità doppia rispetto a quanto finora ritenuto. Il processo di produzione del raro isotopo ossigeno-17, più pesante dell’ossigeno che ogni giorno respiriamo in atmosfera, è una delle reazioni nucleari che contribuiscono alla produzione degli elementi chimici nell’universo. Il risultato è pubblicato su Physical Review Letters.

“Questo esperimento ha prodotto dati con precisione mai raggiunta in precedenza e rappresenta una tappa fondamentale della ricerca condotta dalla collaborazione LUNA sull’origine degli elementi” commenta Paolo Prati, spokesperson di LUNA.

LUNA (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics) è una struttura di ricerca basata su un piccolo acceleratore lineare, l’unico al mondo installato in un laboratorio sotterraneo, ed è schermato da 1600 metri di roccia che proteggono il laboratorio dai raggi cosmici e che permettono quindi l’osservazione di processi estremamente rari. Il suo obiettivo è studiare le reazioni nucleari che avvengono nel cuore delle stelle dove da miliardi di anni, e ancora oggi, vengono prodotti gli elementi che compongono la materia dell’Universo.

LUNA ricrea in laboratorio le energie che i nuclei hanno al centro delle stelle, riportando, con il suo acceleratore, l’orologio indietro nel tempo fino a cento milioni di anni dopo il big bang, quando si formavano le prime stelle e si innescavano quei processi che hanno dato origine a misteri che non abbiamo ancora completamente compreso come ad esempio l’enorme variabilità nella quantità degli elementi presenti nell’Universo.

LUNA è una collaborazione internazionale di circa 40 ricercatori italiani, tedeschi, scozzesi ed ungheresi a cui partecipano l’istituto Nazionale di Fisica Nucleare per l’Italia, l’Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf per la Germania, il MTA-ATOMKI per l’Ungheria, la School of Physics and Astronomy, dell’Università di Edimburgo per il Regno Unito. In Italia collaborano all’esperimento: i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, le sezioni INFN e le università di Bari, Genova, Milano, Napoli, Padova, Roma La Sapienza, Torino e l’Osservatorio INAF di Teramo.

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