Materia oscura e neutrini: il CERN di Ginevra promuove un nuovo esperimento col rilevatore di particelle SND. 180 scienziati di 10 Paesi: a capo Giovanni De Lellis (docente della “Federico II” di Napoli).

Al CERN di Ginevra si apre una nuova frontiera nella ricerca della materia oscura e nello studio dei neutrini. Un nuovo esperimento opererà sul più grande e potente acceleratore di particelle al mondo. Il Research Board del CERN ha approvato, infatti, il nono esperimento che utilizzerà il Large Hadron Collider: SND@LHC, ovvero Scattering and Neutrino Detector at the LHC, il nuovo rilevatore di particelle SND. Progettato per rivelare e studiare i neutrini, particelle simili agli elettroni ma senza carica elettrica e con una massa almeno un milione di volte più piccola, il rilevatore estenderà la frontiera della conoscenza in un nuovo dominio.

L’esperimento SND@LHC coinvolge un gruppo di 180 scienziati di 20 Istituti in 10 Paesi dall’Asia all’America coordinati dal professore Giovanni De Lellis, fisico dell’Università degli Studi di Napoli Federico II e associato INFN. Oltre ai ricercatori del Dipartimento di Fisica federiciano “E. Pancini” e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, al progetto collaborano anche ricercatori del Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura e di Ingegneria elettrica e delle Tecnologie dell’Informazione.

“L’esperimento aprirà una nuova frontiera nello studio dei neutrini e nella ricerca di materia oscura – dice il professore Giovanni De Lellis, responsabile internazionale del gruppo di ricercatori -. E siccome una buona parte dei neutrini è originata dai decadimenti di quark pesanti, i neutrini costituiscono un modo unico per studiare la produzione di questi quark, altrimenti inaccessibile“. SND@LHC è un apparato sperimentale molto compatto, di circa 2 m3 di volume, che ha l’ambizioso obiettivo di concentrare in un volume così compatto le apparecchiature che consentono di effettuare tutte le misure necessarie a identificare i neutrini e a studiarne le loro proprietà.

Ipotizzati dal fisico austriaco Wolfgang Pauli nel 1930 e osservati per la prima volta nel 1956, i neutrini sono studiati utilizzando sia sorgenti naturali che artificiali, come gli acceleratori. Essi rimangono oggigiorno le più enigmatiche tra le particelle elementari dell’Universo. SND@LHC misurerà neutrini prodotti per la prima volta a un collisionatore di particelle, ovvero un acceleratore che fa scontrare due fasci di particelle, aprendo così una nuova frontiera nella fisica del neutrino. Le collisioni inoltre producono neutrini di energia mai raggiunta prima.

Inoltre, SND@LHC ricercherà anche nuove particelle, molto debolmente interagenti con la materia che non sono previste dal Modello Standard delle particelle e dei campi e che potrebbero costituire la cosiddetta materia oscura dell’Universo.

L’apparato SND, infatti, consta di una regione cosiddetta del bersaglio dove i neutrini interagiscono nel materiale di tungsteno e rivelatori traccianti di risoluzione micrometrica ricostruiscono il vertice dell’interazione. Tale regione è seguita da un calorimetro che misura l’energia dei neutrini e da un sistema di identificazione dei muoni. L’apparato è in grado di misurare anche il tempo che intercorre tra la produzione e l’interazione dei neutrini, distante circa 480m, distinguendoli così da eventuali nuove particelle di massa più grande che viaggerebbero più lentamente.

SND@LHC sarà posizionato a 480m dal punto di collisione dell’esperimento ATLAS ad angolo molto piccolo rispetto alla direzione di incidenza dei fasci. L’installazione avverrà nel corso del 2021 in un tunnel sotterraneo che collega LHC al Super Proton Synchrotron, e comincerà a registrare dati nel 2022 quando LHC ripartirà.

“L’approvazione di questo progetto con il coinvolgimento di gruppi di ricerca multidisciplinari dell’Università Federico II è il primo frutto tangibile del lavoro della Task Force d’Ateneo SHiP-Fed in cui sono coinvolti dieci Dipartimenti. Questo progetto apre un nuovo filone di ricerca a cui contribuiranno i saperi federiciani in modo trasversale“, sottolinea il professore De Lellis.