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In piscina a Montegrotto Terme un ulteriore passo verso nuove scoperte sui neutrini

Tra il 23 e il 25 maggio 2021 i ricercatori dell'università di Padova e dell'INFN hanno condotto degli esperimenti in una piscina profonda 40 metri, per testare le componenti per il rilevamento dei neutrini nell'ambito del progetto JUNO.

Categorie Fisica

È stata posta un’altra pietra miliare allo sviluppo del progetto JUNO, volto alla caratterizzazione delle oscillazioni dei neutrini. Alcune componenti elettroniche di rilevamento dati sono state testate riproducendo un ambiente simile a quello in cui verranno effettivamente utilizzate in futuro: una profondissima piscina.

Cos’è l’esperimento Juno?

Il progetto Jiangmen Underground Neutrino Observatory, meglio noto come JUNO, nasce da una cooperazione internazionale tra i più grandi centri di ricerca del mondo, fra i quali l’INFN. Della collaborazione JUNO, oltre a Cina e Italia, fanno parte anche Repubblica Ceca, Francia, Finlandia, Germania, Russia e Stati Uniti. L’accordo, siglato all’Istituto di Fisica delle Alte Energie (IHCP) di Pechino, darà il via alla costruzione di un enorme rivelatore sotterraneo di neutrini.

JUNO, modello 3d del rilevatore di neutrini
Modello 3D del sito dell’esperimento: il rilevatore verrà immerso in un liquido e cercherà di catturare i livelli di energia dei neutrini emessi da reazione di fusione di due vicine centrali nucleari. Credits: Neutrino Telescopes XVII.

Il fine ultimo di JUNO è quello di studiare le oscillazioni e le variazioni di massa dei neutrini, indagando la questione ancora aperta delle cosiddette “gerarchie di massa” dei neutrini.

Cosa sono i neutrini?

Il termine neutrino risale agli anni 30 del Novecento e fu coniato da uno dei ragazzi di Via Panisperna. Fu infatti Edoardo Amaldi a denominare questa particella neutrino. La spiegazione è semplice: essendo infinitamente più piccola del neutrone, Amaldi pensò di sfruttare la desinenza italiana del diminutivo per dare un nome simpatico alla particella. Tuttavia, chi ne ipotizzò per primo l’esistenza, fu il fisico Wolfgang Pauli.

edoardo amaldi, padre dei neutrini
Il fisico italiano Edoardo Amaldi, padre del nominativo “neutrino”.

Tralasciando i dettagli storici, il neutrino è una particella subatomica elementare a carica elettrica nulla, proprio come il neutrone. Essi subiscono solo forza nucleare debole e forza gravitazionale, quindi non interagiscono con campi elettromagnetici o con forze nucleari forti. Una supernova collassante, ad esempio, emette energia anche sotto forma di neutrini, e ciò fu dimostrato sperimentalmente nel 1987.

I tre diversi tipi di neutrini

Un’importante questione è legata alla caratterizzazione della massa dei neutrini. Il Modello Standard prevede che siano privi di massa, il che è stato dimostrato essere falso. Grazie al progetto JUNO i fisici e gli scienziati sperano di riuscire finalmente a caratterizzare il comportamento dei neutrini rispetto alla loro massa. È noto infatti che esistono tre tipi diversi di neutrini:

  • Neutrino elettronico;
  • Neutrino muonico;
  • Neutrino tauonico.

I tre diversi tipi di neutrini sono stati già rilevati sperimentalmente nel corso di numerosi progetti. Tuttavia, ancora non esiste una teoria che ne descrive l’oscillazione. Obiettivo dei fisici è quindi quello di costruire un modello, basato su osservazioni sperimentali, che descriva quando, come e perché un neutrino passa da un tipo ad un altro.

Il test presso Montegrotto Terme

Per verificare il corretto funzionamento dell’elettronica di acquisizione del rilevatore JUNO, tra il 23 e il 25 maggio 2021 sono stati effettuati dei test. Il sito in cui hanno avuto luogo è l’impianto Y40 di Montegrotto Terme, in provincia di Padova. Y-40 è la piscina termale più profonda del mondo e costituiva l’ambiente ideale per testare la strumentazione, giacché il rilevatore lavorerà in condizioni identiche nel sito in Cina.

Il test è stato completato con successo e ha garantito il corretto funzionamento della strumentazione anche soggetta alla pressione di una colonna di liquido alta oltre 40 metri. Il prossimo step è quello della costruzione in larga scala della componentistica, che verrà usata in condizioni simili in Cina. L’esperimento condotto dai ricercatori dell’università di Padova e dell’INFN testimonia il ruolo chiave degli scienziati e fisici italiani nell’ambizioso progetto JUNO. In aggiunta, avere a disposizione una piscina profonda 40 metri, come quella di Montegrotto Terme, rende possibile, senza troppi sforzi, la realizzazione di ogni esperimento che verifichi il comportamento in immersione di qualsiasi tipo di sistema elettronico o informatico, costituendo un incredibile valore aggiunto per la ricerca scientifica italiana ed internazionale.

FONTI VERIFICATE

INFN – Neutrino Physics.