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  08-04-2003: ANTARES: UN RIVELATORE IN FONDO AL MARE 
 ELENCO COMPLETO 
Immagine artistica del rivelatore Antares
Immagine artistica del rivelatore Antares

© ANTARES - F. Montanet CPPM/IN2P3/CNRS-Univ. Mediterranee


© ANTARES - F. Montanet CPPM/IN2P3/CNRS-Univ. Mediterranee

In funzione il rivelatore di neutrini Antares, un pionieristico telescopio sottomarino sviluppato con la collaborazione di ricercatori dell’Infn

Si chiama Antares, come la grande e luminosa stella omonima, ed ? un telescopio sottomarino che studia le stelle e le galassie andando a caccia di neutrini. La sua attivit? ? iniziata nei giorni scorsi nel mare al largo di Tolone, in Francia. Antares ? il frutto di una collaborazione internazionale tra scienziati italiani dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e ricercatori francesi, tedeschi, olandesi, inglesi, spagnoli e russi. Lo strumento ha lo scopo, da una parte, di dimostrare la fattibilit? di innovative ricerche di neutrino-astronomia, cio? di astronomia fatta attraverso l'osservazione di neutrini di alta energia e, dall'altra, di permettere lo sviluppo delle necessarie tecnologie.

Antares, acronimo di "Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss Environmental RESearch", ? un sofisticato rivelatore di neutrini, in fase di realizzazione a 50 chilometri dalle coste francesi, a una profondit? di circa 2.400 metri. L'apparato ? composto da un lungo cavo sottomarino che collega la sala di controllo dell'esperimento, posta a terra, a una vasta rete di 1.000 sensori subacquei la quale, quando sar? completata entro 2-3 anni, si estender? su una superficie di 100.000 metri quadrati, tenendo d'occhio un volume d'acqua di 35 milioni di metri cubi. Nei giorni scorsi ? stato ultimato il montaggio, all'estremit? del cavo sottomarino, dei primi 15 di questi sensori, costituiti da sfere del diametro di 40 centimetri contenenti un rivelatore di luce e tutta l'elettronica necessaria al suo funzionamento. "Questi primi mattoni dell'apparato", spiega Carlo De Marzo, il fisico italiano che coordina gli oltre 40 ricercatori dell'Infn coinvolti in Antares, "hanno gi? iniziato a trasmettere a terra dati, utili, in questa fase, soprattutto per diagnosticare il funzionamento del sistema ed eliminare eventuali difetti nella strumentazione. Una volta ultimato, lo strumento potr? verificare sul campo che il flusso di neutrini astrofisici rivelabili sia quello previsto dai calcoli teorici."

Il cuore dell'esperimento Antares ? il sistema che permette di "vedere" i neutrini. Poich? queste particelle non possono essere osservate direttamente, per rivelarle si sfrutta il fatto che esse, interagendo con l'acqua delimitata dai sensori sottomarini, producono delle particelle secondarie dette muoni. Questi muoni si propagano nell'acqua a una velocit? superiore a quella che la luce ha in tale mezzo e, per un meccanismo fisico noto come effetto Cerenkov, generano una scia luminosa lungo la loro traiettoria. Perci? il rivelatore presente in ogni sfera di Antares ? costituito da un tubo fotomoltiplicatore capace di captare la debolissima luce generata dall'interazione fra un neutrino e la materia. Le sfere, che sono trasparenti, sono interconnesse fra loro e al laboratorio di terra attraverso un cavo elettro-ottico e sono disposte in modo tale da formare delle lunghe catene, o stringhe, di rivelatori. Disponendo tali stringhe in modo da delimitare un grosso volume d'acqua, a forma di parallelepipedo con base ottagonale e molto schiacciato in altezza, e analizzando al computer i dati ricevuti, ? possibile identificare la traccia del muone, che ha una traiettoria allineata con quella del neutrino che lo ha generato.

L'obiettivo di Antares ? quello di dimostrare la possibilit? di fare astronomia dei neutrini, ma per svolgere ricerca vera e propria in questo campo occorre un apparato sottomarino ben pi? grande. Uno strumento del genere non esiste ancora, ma dovrebbe essere realizzato in Italia, al largo delle coste siciliane, da una costituenda collaborazione internazionale guidata dai Laboratori Nazionali del Sud dell'Infn. Si tratta del telescopio Nemo, che potrebbe essere operativo entro il 2010, e sar? composto da una schiera di 64 "antenne" (stringhe verticali di rivelatori lunghe 700 metri ciascuna) che permetteranno di tenere sotto osservazione un volume d'acqua complessivo di ben 1 chilometro cubo (pari a un miliardo di metri cubi, da confrontarsi con i 35 milioni di metri cubi di Antares). Di questo rivoluzionario strumento ? gi? stata realizzata una stazione di prova, situata 25 chilometri al largo del porto di Catania, a circa 2.000 metri di profondit?. La stazione ha lo scopo di effettuare i test sui sensori e sui prototipi di Nemo ed anche studi multi-disciplinari di geofisica, oceanografia, biologia marina ed altro. Nemo potr? osservare solo i neutrini provenienti dall'emisfero australe, ma sar? affiancato nelle sue ricerche da un rivelatore sottomarino americano, che coprir? invece l'emisfero boreale: ? il telescopio Icecube, di cui esiste per il momento solo il primo nucleo, Amanda, affondato nei ghiacci antartici.

Le ricadute scientifiche e tecnologiche della neutrino-astronomia effettuata con rivelatori sottomarini sono notevoli. Infatti quasi tutte le informazioni che abbiamo sull'Universo derivano dall'osservazione delle onde elettromagnetiche che provengono dagli strati esterni dei corpi celesti, ma quasi nessuna informazione ci giunge dal loro interno. I neutrini, invece, hanno una bassissima probabilit? di venire assorbiti dalla materia e dunque possono arrivare indisturbati direttamente dal cuore delle sorgenti, chiarendocene la struttura e il funzionamento, che siano stelle di neutroni, buchi neri, nuclei galattici attivi o altri oggetti di interesse astrofisico, compreso lo stesso centro della Via Lattea. Inoltre la necessit? di realizzare i rivelatori in ambienti del pianeta schermati il pi? possibile dai rumori di fondo, quali le profondit? marine, visto che costruire i medesimi strumenti in laboratori situati sotto terra avrebbe costi proibitivi, impone lo sviluppo di nuove tecnologie o il miglioramento di quelle esistenti: dagli apparati di trasmissione via cavo di grandi masse di dati all'hardware e al software necessari per la loro gestione e analisi, dai robot impiegati per la messa in opera e la connessione delle strutture sul fondo marino ai sistemi di controllo remoto.


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http://antares.in2p3.fr/

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