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Il più grande rivelatore di neutrini sferico trasparente del mondo inizia a riempirsi di acqua ultrapura
Rilevatore centrale del Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) a Jiangmen, nella provincia meridionale cinese del Guangdong. (16 dicembre 2024 - Xinhua/Jin Liwang) |
Il più grande rivelatore sferico trasparente al mondo ha iniziato a riempirsi di acqua ultrapura mercoledì 18 dicembre, a significare che la costruzione della struttura di ricerca sui neutrini ha raggiunto la sua ultima fase critica.
L'acqua ultrapura, che è stata filtrata attraverso più fasi del sistema di purificazione, viene iniettata a una portata di 100 tonnellate all'ora nella piscina del rivelatore del Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), secondo l'Institute of High Energy Physics sotto l'Accademia Cinese delle Scienze, l'istituzione leader del progetto.
Il nucleo di JUNO è un rivelatore a scintillatore liquido immerso in una piscina cilindrica profonda 44 metri nella sala sotterranea situata in profondità sotto lo strato di granito di una collina a Kaiping, Jiangmen City, nella provincia del Guangdong, Cina meridionale. Il rivelatore è supportato da un guscio in maglia di acciaio inossidabile con un diametro di 41,1 metri, che contiene una sfera acrilica con un diametro di 35,4 metri da riempire con 20.000 tonnellate di scintillatore liquido.
Il rilevatore è dotato di 20.000 tubi fotomoltiplicatori da 20 pollici e 25.000 tubi fotomoltiplicatori da tre pollici, nonché di cavi, bobine di schermatura magnetica, deflettori luminosi e altri componenti.
La piscina che ospita il rivelatore funge da rivelatore Cherenkov ad acqua e da scudo, con un rilevatore di raggi cosmici di 1.000 metri quadrati nella parte superiore. Il rivelatore Cherenkov ad acqua e il rilevatore di raggi cosmici lavorano insieme per rilevare i raggi cosmici, eliminando così l'impatto dei raggi cosmici sul rilevamento dei neutrini.
L'acqua nella piscina scherma anche l'interferenza della radioattività naturale dalla roccia circostante e un gran numero di particelle secondarie prodotte dai raggi cosmici nelle rocce vicine.
I tubi fotomoltiplicatori che ricoprono le pareti interne del rivelatore a scintillatore liquido rileveranno congiuntamente la luce di scintillazione prodotta quando i neutrini vengono catturati dallo scintillatore liquido, convertendo i segnali luminosi in segnali elettrici per l'uscita.
Rispetto al miglior livello internazionale, il volume dello scintillatore liquido è aumentato di 20 volte, la resa dei fotoelettroni è aumentata di tre volte e la risoluzione energetica ha raggiunto un livello senza precedenti del 3 percento.
Il processo di riempimento del liquido è diviso in due fasi. La piscina e lo spazio all'interno della sfera acrilica saranno riempiti con acqua ultrapura nei primi due mesi. Dopodiché, l'acqua all'interno della sfera acrilica sarà sostituita con uno scintillatore liquido in sei mesi.
L'intero processo di riempimento dovrebbe essere completato nell'agosto 2025, seguito dall'operazione formale e dalla raccolta dei dati.
I neutrini, le più piccole e leggere tra le 12 particelle elementari che compongono il mondo materiale, sono elettricamente neutri e viaggiano a una velocità prossima a quella della luce. Dal Big Bang, hanno permeato l'intero universo e generato vari fenomeni, come reazioni nucleari all'interno delle stelle, esplosioni di supernova, il funzionamento dei reattori nucleari e il decadimento radioattivo delle sostanze nelle rocce.
Poiché i neutrini interagiscono raramente con la materia ordinaria, possono facilmente attraversare i nostri corpi, gli edifici o l'intera Terra senza essere percepiti, guadagnandosi da qui il soprannome di "particelle fantasma". A causa della loro natura sfuggente, i neutrini sono le particelle fondamentali meno comprese, che richiedono enormi rilevatori per catturare le loro tracce più deboli.
JUNO mira a misurare la gerarchia di massa dei neutrini come obiettivo scientifico primario e condurrà diversi altri progetti di ricerca all'avanguardia. Il team JUNO comprende oltre 700 membri provenienti da 17 Paesi e regioni.
Si prevede che JUNO diventerà una struttura importante per la ricerca internazionale sui neutrini, insieme all'esperimento sui neutrini Hyper-Kamiokande in Giappone e al Deep Underground Neutrino Experiment negli Stati Uniti, attualmente in costruzione.
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