Verso il completamento di Antares, il telescopio sottomarino a caccia di neutrini

Antares il telescopio sottomarino per lo studio dei neutrini di alta energia di origine cosmica è quasi completo. Sono ormai attive 10 delle 12 torri mobili sottomarine previste. I dati raccolti hanno già consentito di osservare le particelle prodotte dall'interazione dei neutrini, i muoni, ad una frequenza di circa 6 al giorno. L'entrata in funzione a pieno regime è prevista per la prossima primavera.

Antares il più grande telescopio sottomarino per lo studio dei neutrini di alta energia di origine cosmica è quasi completo. Sono infatti state installate cinque nuove torri mobili sottomarine di fotomoltiplicatori, portando così a 10 il numero di quelle in funzione. Lo strumento lavorerà a pieno regime dalla prossima primavera quando le torri saranno portate a dodici. La lunga e delicata operazione subacquea si è svolta con l'appoggio della nave oceanografica “Pourquoi pas ?” attrezzata con il veicolo sottomarino teleguidato (ROV) “Victor”.

Antares è il più grande telescopio sottomarino attualmente in funzione e l'unico grande esperimento di neutrino-astronomia realizzato a grandi profondità nell’emisfero boreale (un esperimento analogo è in funzione sotto i ghiacci del polo sud). Antares è installato al largo di Tolone, in Francia, alla profondità di 2500 metri.

Questo grande “occhio elettronico” studia fenomeni che accadono in zone remote dell’Universo attraverso l'osservazione di neutrini di alta energia che, dopo aver attraversato la Terra, “sbucano” dal fondale marino per continuare la loro corsa. In particolare il telescopio ci darà importanti informazioni su fenomeni lontanissimi quali Galassie con Nuclei Attivi, Quasars e Lampi di raggi gamma che gli scienziati ritengono essere all’origine dei neutrini di alta energia. È proprio negli abissi che Antares con i suoi 750 fotomoltiplicatori (rivelatori per neutrini) puntati verso il basso “cattura” i piccoli lampi causati da particelle generate dall’impatto dei neutrini con l’acqua (i muoni). I dati vengono poi inviati alla stazione di controllo attraverso un cavo elettro-ottico. Con l’installazione delle ultime due torri mobili, prevista per la prossima primavera, il numero totale dei fotomoltiplicatori passerà da 750 a 900.

L'esperimento, a cui L'istituto Nazionale di Fisica Nucleare ha contribuito in modo sostanziale, è frutto di un'ampia collaborazione internazionale, che comprende oltre all'Italia, la Francia, Germania, Olanda, Spagna, Romania e Russia. Nel nostro paese partecipano all'impresa le Sezioni INFN e i Dipartimenti di Fisica di Bari, Bologna, Catania, Genova, Pisa, Roma-1 oltre ai Laboratori Nazionali del Sud dell'INFN (Catania). L'INFN è impegnato anche in un'altra ambiziosa iniziativa simile ad Antares: l'esperimento Nemo. Si tratta di un prototipo di osservatorio sottomarino per neutrini in corso di installazione ad una profondità di circa 3500 metri, al largo delle coste Siciliane.

I gruppi europei attualmente impegnati in ANTARES, in NEMO ed in altre iniziative analoghe, hanno di recente costituito un consorzio (Km3Net) per lo sviluppo di un progetto comune di un rivelatore sottomarino di grandi dimensioni che è fortemente supportato e finanziato anche dall'Unione Europea. In contemporanea viene pubblicata oggi la newsletter mensile di Aspera, il network europeo sulla fisica delle astroparticelle, completamente dedicata al progetto Km3Net.

Link: aspera

APPROFONDIMENTI

Come è fatto Antares

L'esperimento è costituito da 12 torri mobili alte circa 450 metri su cui si trovano complessivamente 900 “occhi elettronici”, i fotomoltiplicatori, distribuiti in 25 tripletti su ciascuna linea. I fotomoltiplicatori registrano i lampi luminosi prodotti dal passaggio dei neutrini che attraversando l’acqua danno origine a particelle chiamate muoni. L'emissione del lampo di luce è dovuta a un fenomeno noto come Effetto Cerenkov. Secondo la teoria della relatività nessuna particella può viaggiare nel vuoto ad una velocità superiore a quella della luce. In un mezzo denso però, come ad esempio l'acqua, le particelle possono viaggiare ad una velocità maggiore di quella della luce nello stesso mezzo.

Quando ciò accade vengono emessi piccoli impulsi di luce. Il fenomeno è analogo al “bang” acustico emesso da un aereo che viaggi a velocità supersonica. Gli occhi di Antares fotografano i lampi luminosi emessi dai muoni originati dall'impatto tra i neutrini e l'acqua, che in mare viaggiano a una velocità superiore a quella della luce emettendo bagliori luminosi. Il rivelatore si trova a una profondità di 2500 metri per poter schermare i fotomoltiplicatori dal flusso di particelle di altra natura che costantemente raggiunge la terra e interferirebbe con gli studi in corso. Per questo motivo gli esperimenti sono realizzati in condizioni estreme, sotto montagne, in miniere, sotto l'acqua del mare o il ghiaccio del Polo sud.

Attualmente le torri funzionanti sono 10 e il completamento della struttura del telescopio è previsto per la prossima primavera. Con la costruzione di ANTARES, l'INFN e gli altri Enti di Ricerca Europei coinvolti danno inizio ad un ambizioso programma di sviluppo di una nuova tecnica di osservazione dei processi astrofisici, che promette grandi potenzialità. In aggiunta a ciò i progetti ANTARES e NEMO costituiscono delle infrastrutture sottomarine permanenti e multidisciplinari, con promettenti sviluppi nel campo della Biologia Marina, dell'Oceanografia e della Geofisica.

Data comunicato stampa: febbraio 2008

Per informazioni:

INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Emilio Migneco, Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN, Catania (Italy)
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Vincenzo Flaminio, sezione INFN di Pisa (Italy)
Office: +39 050 2214236
Mobil: +39 348 0937501
E-mail: vincenzo.flaminio@pi.infn.it

Romeo Bassoli capo ufficio stampa Istituto Nazionale Fisica Nucleare
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Eleonora Cossi Ufficio comunicazione Istituto Nazionale Fisica Nucleare
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