Caccia (grossa) ai neutrini

Nella fisica moderna esiste una vera e propria «competizione» tra le tecnologie che consentono di portarla avanti: lo abbiamo visto ad esempio con LHC, la più grande macchina costruita dall’uomo che ormai ha «sconfitto» il leggendario Tevatron. Ora sembra proprio che sia la volta dei neutrini, anche se, superluminali o meno, il loro studio anima da decenni tanto i fisici teorici quanto i cosmologi. Abbiamo già visto che l’esperimento Borexino rappresenta lo stato dell’arte per lo studio dei neutrini solari a bassa energia, il suo omologo per i neutrini ad alta energia provenienti dallo spazio potrebbe diventare KM3Net, sigla (non proprio accattivante) di Cubic Kilometre Neutrino Telescope (telescopio per neutrini di chilometri cubici). 

Modello della rete KM3Net (Immagine: Propriety KM3NeT Consortium)

Così simili, così diversi
I principi basilari di funzionamento non sono diversi da quelli di Borexino. Al posto dei chilometri di roccia del massiccio del Gran Sasso a fare da schermo alle radiazioni elettromagnetiche che interferirebbero con la rilevazione delle evasive particelle, in questo caso provvederanno chilometri di acqua marina, poiché il rilevatore sarà costruito sul fondale del Mar Mediterraneo, e come al Gran Sasso i neutrini saranno «fotografati» grazie a fotomoltiplicatori che cattureranno le radiazioni (in particolare la radiazione Cherenkov) che derivano dalle rare interazioni di questo tipo di particelle con la materia.

Nonostante ciò, sia tecnologicamente che logisticamente, KM3Net sarà completamente diverso. Le semplici dimensioni sono da capogiro: circa 12.000 sfere di vetro resistenti fino a 600 atmosfere di pressione, ognuna dotata di 31 fotomoltiplicatori, distribuite su chilometri cubi (appunto) e disposte lungo 300 «torri», cioè strutture verticali semi-rigide che vanno così a coordinare la matrice in una struttura regolare (la figura infatti ricorda vagamente un reticolo cristallino). Naturalmente i dati raccolti dalla strumentazione non possono essere analizzati in loco, e infatti viaggeranno lungo uno speciale cavo a fibre ottiche fino agli elaboratori sulla terraferma, a decine di chilometri di distanza. In pratica, come si legge in questa breve presentazione per il pubblico, le sfere sono gli «occhi» di KM3Net, il cavo sottomarino invece contiene i «nervi».

Esperienza e multidisciplinarietà
La costruzione di un un apparato così immenso a migliaia di chilometri dalla superficie e a decine di chilometri dalla costa richiederà la costruzione di una piattaforma dedicata e l’impiego di robot sommergibili. Superfluo dire che si preannuncia una sfida titanica per gli ingegneri e diversi anni (almeno otto) di lavoro, ma i tre progetti pilota ANTARES, NESTOR e NEMO, rispettivamente al largo di Tolone (Francia), di Pylos (Grecia), e a Capo Passero della nostra Sicilia, hanno fornito l’esperienza necessaria per realizzarlo. 

Modello di NEMO (Immagine: NEMO/INFN)

KM3Net sarà inoltre uno strumento multidisciplinare: osservazione dei neutrini a parte, nell’infrastruttura rimane spazio in abbondanza per strumentazioni dedicate a studi di biologia marina, oceanografia e geofisica. La progettazione e la costruzione di KMN3Net impegna un consorzio internazionale di 40 istituzioni formato da Cipro, Francia, Grecia, Germania, Irlanda, Romania, Olanda, Spagna, Gran Bretagna e naturalmente Italia. Per l’Italia il progetto è coordinato da CNR, INFN e INGV, oltre alla società Tecnomare (ENI) per la parte ingegneristica.

Per la lezione

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