La rete per pescare i neutrini
Posted by Antonio Giampaoli
| 2012-01-21 | Commenti: 3 | Letto 988099 volte
(Il Sole24ore) - I neutrini sono in questo momento le grandi star della scienza moderna. Ancora non si è spenta l'eco dell'esperimento dei laboratori di Ginevra e del Gran Sasso, in cui un fascio di neutrini è sembrato muoversi più velocemente della luce, contraddicendo i fondamenti della fisica: finora non esiste una spiegazione dell'evento, e nessuno è ancora riuscito a dimostrare che si tratta di un errore di misurazione. Anche al di là di questo, lo studio dei neutrini provenienti dallo spazio è fondamentale per risolvere importanti problemi di fisica e cosmologia. Ed è a questo scopo che, con un importante contributo da parte della scienza italiana, sta per essere costruito un osservatorio sul fondo del Mediterraneo. Un progetto colossale che produrrà la seconda più grande struttura mai costruita dall'uomo, il cui scopo principale sarà quello di studiare i neutrini, ma darà anche l'opportunità di studiare gli abissi marini.
Perché un osservatorio sul fondo del mare? Per osservare i neutrini bisogna guardare non verso il cielo, ma verso la Terra. In cielo, infatti, l'abbondanza di radiazioni disturberebbe l'osservazione. Il nostro pianeta, con migliaia di chilometri di roccia, costituisce un possente schermo, mentre i neutrini lo attraversano senza difficoltà. Ma come osservare delle particelle che attraversano come fantasmi qualunque ostacolo? È necessario circondarsi di una grande quantità di materia. In questo modo, anche se gran parte dei neutrini l'attraversa senza danno, ce ne saranno alcuni che lasceranno traccia del loro passaggio generando onde elettromagnetiche, la cosiddetta radiazione Cherenkov. Osservandola, possiamo capire che un neutrino è passato e dedurre la sua velocità ed energia. È questo il motivo per cui il laboratorio del Gran Sasso si trova sotto una montagna, e un altro, soprannominato 'Ice Cube', è in costruzione sotto i ghiacci dell'Antartide. Serviva una struttura che potesse osservare regioni del cielo inaccessibili da Ice Cube. Da qui, l'idea di un osservatorio circondato non da roccia o ghiaccio, ma dall'acqua.
Il progetto è stato battezzato Km3NeT, perché si tratta di una rete di sensori le cui dimensioni abbracciano letteralmente chilometri cubi di mare: sarà la più vasta struttura mai costruita dall'uomo dopo la Grande Muraglia. Sarà formata da 300 elementi verticali, ciascuno alto quasi un chilometro, che ospiteranno 12.000 sfere di vetro resistenti alla pressione, ognuna contenente 31 fotomoltiplicatori, il cui compito è amplificare i deboli lampi di luce Cherenkov prodotti dal passaggio dei neutrini. Le sfere, disposte a formare una vasta matrice tridimensionale, saranno dotate di un sistema di calibrazione per determinarne con esattezza la posizione. Il tutto poserà sul fondo del mare a migliaia di metri di profondità. Un cavo sottomarino alimenta la struttura e trasmettere a terra i dati da analizzare. Costruire sul fondo del mare è un'impresa di notevole complessità. Verranno usate strutture che rimarranno ripiegate durante il trasporto, e assumeranno la forma definitiva solo una volta sott'acqua, grazie all'azione congiunta di zavorre e galleggianti. A metterle in posizione sarà una piattaforma appositamente costruita, coadiuvata da sommergibili telecomandati. Il loro funzionamento è stato verificato prima con modellini in scala, e poi realizzando tre progetti pilota: Antares a Tolone, Nemo a Capo Passero e Nestor a Pylos; già durante questa fase preparatoria si è cominciato a raccogliere i primi dati astronomici. È ancora da stabilire quale sarà il sito definitivo dove sorgerà Km3NeT.
Al di là del già importantissimo studio dei neutrini, una struttura sottomarina di questo genere fornisce anche una grande opportunità per l'oceanografia, la geofisica e la biologia marina. Tutte queste scienze necessitano di compiere osservazioni nelle profondità, e finora l'unico modo di compierle era mediante piccoli sottomarini che era necessario recuperare dopo breve tempo, sia per ricaricarne le batterie, sia per recuperare i dati. L'osservatorio Km3NeT consentirà invece di effettuare la ricarica e il download dei dati senza tornare in superficie, consentendo risparmi e un monitoraggio molto più continuativo di quanto avviene negli abissi. Il costo complessivo del progetto è stimato intorno ai 220 milioni di euro: 20,8 milioni sono appena stati stanziati dal ministero dell'Università e della ricerca italiano per la costruzione di 30 delle strutture che formeranno l'osservatorio. Del resto l'Italia partecipa in prima fila al progetto, con ben 12 dei 40 istituti universitari europei coinvolti.
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