Snolab, nuovo laboratorio per fisica underground

Posted by Antonio Giampaoli | 2012-05-29 | Commenti: 4 | Letto 988081 volte     Image Sample

I laboratori sotterranei sono una caratteristica ormai abituale della cosiddetta Astro-particle Physics,la fisica delle astro-particelle, campo che si colloca, in qualche modo, all'incrocio fra fisica nucleare, fisica delle particelle, astrofisica e cosmologia. In questo tipo di esperimenti, vengono spesso cercati eventi nucleari rari, per la rivelazione dei quali è necessaria la soppressione dei fondi naturali, sia dovuti alla radioattività dei materiali, che alla presenza di radiazione ambientale.

La radiazione cosmica costituisce uno dei fondi ambientali più importanti, rendendo necessaria la realizzazione di esperimenti a grandi profondità, in modo che i raggi cosmici siano assorbiti dal terreno. Il Laboratorio del Gran Sasso dell'Infn è un esempio ben noto di laboratorio underground .Ed è,tra l'altro, il più grande del mondo.
Le particelle cariche più importanti della radiazione cosmica, a terra, sono i muoni. Alla profondità del Gran Sasso, il flusso dei muoni è però attenuato di circa un milione di volte, rispetto al flusso in superficie. Solo un muone per metro quadro, ogni ora, colpisce esperimenti come Opera,Icarus,Borexino, LVD e gli altri di questo laboratorio.
In un altro senso, il Gran Sasso, costruito di fianco al tunnel autostradale L'Aquila-Teramo, è una eccezione. Gli altri laboratori underground sono, di norma, realizzati entro delle gallerie scavate dall'industria mineraria. Questo è anche il caso di SNOLAB, la nuova infrastruttura sotterranea, che viene inaugurata adesso.
SNOLAB si trova a Sudbury in Canada,in Ontario, per la precisione a 400 km a ovest di Toronto. In un luogo dove la terra ha un sorprendente colore rosso,dovuto a un impatto meteoritico, che risale a due milioni di anni fa'. Non sorprende quindi che questa sia una zona mineraria di notevole importanta.E che sia sede di una miniera di nichel, la Creighton Mine della Vale Inco.
Ed è proprio in questa miniera, che venne installato un importante esperimento per la fisica underground.Si tratta di SNO, l'esperimento che da il nome al laboratorio. SNO sta per le iniziali di Solar Neutrino Observatory,ed è l'esperimento che ha completato definitivamente la dimostrazione delle oscillazioni dei neutrini solari. In SNO, i neutrini venivano osservati, rivelandone sia le interazioni a corrente neutra, che quelle a corrente carica, entro le 1000 tonnellate di acqua pesante del suo volume interno.
La profondità, a cui si situa l'esperimento SNO,sotto due chilometri di roccia, è tale da avere un flusso di muoni ancora inferiore, di circa 30 volte,rispetto a quello del Gran Sasso. Per entrare nel laboratorio, occorre seguire i percorsi della miniera, e prendere le gabbie ascensionali insieme ai minatori.
L'esperienza di SNO è stata talmente positiva, che le sue sale sotterranee sono state ampliate, realizzando un'area sperimentale del tipo clean-room in classe 2000, che di fatto costituisce il laboratorio di fisica a maggiore profondità del mondo. Si vede quindi chiaramente la possibilità di realizzare altre fasi dello stesso esperimento, e rendere possibile ospitare altri esperimenti di tipo underground. In altre parole, i tempi sono maturi per trasformare l'esperienza dell'esperimento SNO, nella realizzazione di una struttura, che garantisca l'esecuzione di molteplici esperimenti di "Astro-particle Physics".
SNOLAB si costituisce quindi come laboratorio internazionale di fisica underground, con un suo Direttorato e un suo staff tecnico. Il laboratorio sarà gestito da una rete accademica, che comprende le università di Montréal, Queen's, Alberta e Laurentian. Tra i primi esperimenti, già approvati dal nuovo laboratorio troviamo SNO+ (una estensione di SNO che prevede l'uso di scintillatore al posto dell'acqua pesante), e PICASSO, per lo studio della materia oscura, oltre ai prototipi di DEAP e COUPP.

Marco G. Giammarchi

 



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29-05-2012 - Interesting article on Snolab. One small observation regarding its Canadian location:- Sudbury, Ontario is approx.400 Km due north of Toronto, in the middle of the Canadian Shield, an area of exposed archaean rock, rich in minerals, such as nickel, gold, diamonds, copper, zinc etc The Windsor area is approximately 400 Km west of Toronto, in the fertile plains of South Western Ontario. Frank Medoro

paco