ICARUS (Imaging Cosmic and Rare Underground Signals)
- Dettagli
|
Nome: Icarus (Imaging Cosmic and Rare Underground Signals) Che cos’è: rivelatore per neutrini Dove: Sala B, Laboratori Nazionali del Gran Sasso Quando: in funzione dal 27 maggio 2010 |
INFOGRAFICA |
IMMAGINI
|
VIDEO |
L’esperimento
Icarus è il più grande rivelatore ad argon liquido mai realizzato al mondo e permette di disporre di immagini ad alta risoluzione degli eventi di interazione in tempo reale, misurando le caratteristiche fisiche delle particelle prodotte negli eventi. Osserva i neutrini artificiali che dal CERN raggiungono i Laboratori del Gran Sasso, allo scopo di indagare il fenomeno dell’oscillazione del neutrino. Oltre ai neutrini del CERN, Icarus studia anche quelli atmosferici e quelli prodotti dal Sole e da eventi straordinari che avvengono nel cosmo, come le esplosioni di supernovae e i collassi di stelle di neutroni. L’esperimento ha anche un altro ambizioso obiettivo: l’osservazione del decadimento dei nucleoni (protoni e neutroni), fenomeno mai osservato finora e inseguito dai fisici di tutto il mondo.
Come è fatto
Icarus utilizza l'argon liquido per rilevare le tracce delle particelle ionizzanti prodotte dai neutrini e dai raggi cosmici. 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. 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.
Obiettivi scientifici
Icarus è dedicato allo studio dei neutrini, particelle dotate di massa, ma quasi nulla, molto abbondanti ma prive di carica per cui interagiscono pochissimo con la materia. Studiare i neutrini quindi è difficile e li conosciamo ancora poco. Dei neutrini sappiamo che ne esistono tre tipi: elettronico, muonico, e del tau, associati rispettivamente all’emissione di un elettrone, di un muone e di una particella tau nei decadimenti deboli. I neutrini possono trasformarsi da un tipo in un altro: ci sono evidenze sperimentali di questo fenomeno, detto “oscillazione”. Ora al Gran Sasso i fisici stanno cercando con Icarus e altri esperimenti la conferma diretta definitiva di questo fenomeno studiando il fascio di neutrini che arriva dal CERN. Ma Icarus studia anche i neutrini cosmici. Il fatto che i neutrini interagiscano pochissimo con la materia ne fa degli ottimi messaggeri cosmici: sono infatti in grado di percorrere enormi distanze senza che la loro traiettoria venga influenzata e portano così fino a noi informazioni dirette sui fenomeni astronomici che li hanno prodotti e quindi sul nostro universo.
Tecnologia
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. 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. L’esperimento è stato realizzato in stretta collaborazione con l’industria nazionale. La meccanica raffinata del rivelatore (circa 54.000 fili d’acciaio tesi su grandi telai di dimensioni di circa 4 x 18 mq) 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).
Partecipanti/ collaborazione
La collaborazione Icarus è costituita da fisici di numerose sedi INFN e dipartimenti universitari italiani: L’Aquila, LNGS, Milano, Napoli, Padova, Pavia, da gruppi di fisici di laboratori polacchi, americani e russi.