Diciotto nuove unità di rivelazione e un avanzato sistema acustico di posizionamento a lungo raggio: la più recente campagna in mare della collaborazione KM3NeT, condotta nelle ultime due settimane al largo di Capo Passero, in Sicilia, si è conclusa con pieno successo, segnando un nuovo record operativo per il progetto.
KM3NeT è il grande telescopio che studia l’universo dagli abissi del Mar Mediterraneo e che a febbraio 2023 ha rivelato il neutrino cosmico più energetico mai osservato, di circa 220 PeV. La sua gigantesca infrastruttura è distribuita su due rivelatori – ARCA, in Sicilia, per lo studio dei neutrini di più alta energia e delle loro sorgenti nell’universo; e ORCA, in Francia, al largo della costa di Tolone, ottimizzata per studiare le proprietà fondamentali dei neutrini – e arriverà a occupare, nella sua configurazione finale, un volume di oltre un chilometro cubo, da cui il nome, KM3NeT.
Grazie all’installazione delle 18 nuove unità di rivelazione (detection unit, DU), ARCA è salita a quota 51 unità dispiegate, quasi un quarto del totale previsto. Ogni unità, alta 700 metri e distante circa 100 metri dalle altre, ospita, disposti in 18 moduli ottici distribuiti verticalmente lungo ogni stringa, 560 fotomoltiplicatori: rivelatori di luce che sono gli “occhi” ultrasensibili di KM3NeT. Questi “occhi” registrano i segnali provenienti dal cosmo e li inviano alla terraferma tramite un sistema di cavi elettro-ottici a lunga distanza e junction box (scatole di collegamento) sottomarine.
“La rete siciliana comprende attualmente due cavi elettro-ottici di 100 chilometri di lunghezza e cinque junction box realizzate con tecnologie avanzate, che richiedono un lavoro di integrazione particolarmente complesso”, ha commentato Nunzio Randazzo, tecnologo della Sezione INFN di Catania.
“Finora l’installazione nell’intera infrastruttura sottomarina è avvenuta con un tasso di successo superiore al 99%, con un numero molto esiguo di moduli ottici che hanno presentato problemi dopo il posizionamento”, ha aggiunto Emanuele Leonora, tecnologo della Sezione INFN di Catania e coordinatore dell’integrazione dei moduli ottici di KM3NeT. “Questo è il risultato di un grande lavoro di squadra che coinvolge otto diversi siti di integrazione”.
“Al lavoro corale internazionale che rende possibile l’impresa di KM3NeT l’Italia ha dato un contributo fondamentale in ogni fase, mettendo a disposizione un’ampia rete di laboratori che lavorano in forte sinergia”, ha sottolineato Marco Circella, ricercatore della Sezione INFN di Bari e già technical project manager della collaborazione.
L’operazione in mare conclusasi all’inizio di questa settimana ha richiesto l’impegno di un gran numero di ricercatori, tecnici e operatori, ed è stata condotta a bordo della nave Optimus Prime, partita da Malta e gestita dalla società Fugro-Derinsu. Le attività sottomarine sono state eseguite con il supporto di un ROV (Remotely Operated Vehicle) di Observe, che ha fornito assistenza nel posizionamento delle unità di rilevamento sul fondale marino, nel collegamento delle unità alle junction box sottomarine, nell’ispezione e misurazione della posizione delle strutture installate, e nell’azionamento del meccanismo di rilascio che consente all’unità di rilevamento di aprirsi dal veicolo di lancio. Mentre l’installazione del nuovo sistema di posizionamento acustico è stata curata da EXAIL, utilizzando emettitori (beacon) acustici autonomi di ultima generazione.
Rosa Coniglione, ricercatrice dei Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN e physics coordinator di KM3NeT, ha spiegato: “Il sistema costituito dai tre nuovi beacon e da un quarto precedentemente installato consentirà, in combinazione con il sistema di triangolazione già operativo, di raggiungere una precisione sub-metrica nel posizionamento assoluto del telescopio, migliorandone ulteriormente la capacità di puntamento”.
“Questa operazione ha permesso di completare un numero straordinario di attività con un’efficienza senza precedenti, stabilendo un nuovo record di prestazioni nelle operazioni in mare aperto della collaborazione”, ha affermato Pasquale Migliozzi, ricercatore della Sezione INFN di Napoli e responsabile nazionale dell’esperimento. “L’aumento del volume del telescopio apre inoltre a scenari nuovi nell’esplorazione dell’universo attraverso i neutrini cosmici, accrescendo il potenziale scientifico di KM3NeT”.
Giacomo Cuttone, responsabile scientifico del progetto per i Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN, ha poi evidenziato l’importanza strategica dell’operazione a livello nazionale: “Il successo di questa operazione rappresenta un passo decisivo verso il completamento del progetto KM3NeT4RR, dedicato al potenziamento del rilevatore ARCA e finanziato con 67 milioni di euro dal MUR (Ministero dell’Università e della Ricerca) nell’ambito del PNRR (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza)”.
Il traguardo appena raggiunto è solo il primo passo verso il prossimo, che consisterà nell’avvio della presa dati del telescopio nella sua nuova configurazione. Come dichiarato da Francesco Benfenati, tecnologo della Sezione INFN di Bologna, la collaborazione è già impegnata nello svolgimento di tutti i test necessari, con l’obiettivo di rendere l’apparato operativo nella nuova configurazione nel più breve tempo possibile.
La collaborazione KM3NeT riunisce oltre 360 scienziate e scienziati, ingegneri, tecnici e studentesse e studenti di 68 istituzioni da 21 paesi di tutto il mondo. Il contributo dell’Italia è coordinato dall’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, che vi partecipa con gruppi di ricerca attivi presso i Laboratori Nazionali del Sud e le Sezioni di Bari, Bologna, Catania, Firenze, Genova, Napoli, Padova e Roma e il gruppo collegato di Salerno, in collaborazione con i corrispondenti atenei: Politecnico di Bari, Alma Mater Studiorum Università di Bologna, Università di Catania, Università degli Studi di Genova, Università Federico II di Napoli, Università degli Studi di Firenze, Università della Campania Luigi Vanvitelli, Università degli Studi di Padova, Sapienza Università di Roma e Università degli Studi di Salerno.
