Con Pico60 a Snolab si ricerca la materia oscura

Nuovo limite  a livello mondiale su ricerca della materia oscura dall’ esperimento PICO

Il rilevatore PICO-60 era originariamente chiamato "COUPP-60". COUPP è stato progettato e costruito da Fermilab in collaborazione con l'Università di Chicago e Indiana University, South Bend "Chicagoland -Osservatorio per la fisica metropolitana delle particelle-".I lavori sono iniziati al Fermilab nel 2005 e, dopo numerosi test, il rivelatore è stato spostato allo SNOLAB nel 2012.

Un team di scienziati del Fermilab mentre installa il rilevatore di materia oscura PICO-60 a SNOLAB. Foto: Fermilab

"Abbiamo lavorato su questo per un lungo periodo di tempo", ha detto Andrew Sonnenschein - e quanti ottenuto è di gran lunga il nostro risultato più soddisfacente, perché le tecniche che abbiamo usato per respingere gli eventi di fondo,provenienti da fonti diverse dalla materia oscura hanno funzionato senza problemi. Le camere a bolle possono finalmente vivere fino al loro pieno potenziale come rivelatori di materia oscura. Ora si ha solo bisogno di vedere la materia oscura. "

La collaborazione PICO annuncia che l'esperimento sulla materia oscura nella camera a bolle PICO-60 ha prodotto un nuovo tipo di  limite per la materia oscura dopo l'analisi dei dati partendo dalle più recente prove. Questo nuovo risultato è un fattore di  miglioramento 17del limite oltre quelli già stabiliti, a livello mondiale, da Pico-2L run-2 e Pico-60 CF ₃ run-1 nel 2016.

L'esperimento PICO-60

è attualmente la più grande camera a bolle del mondo in funzione; è piena di 45 litri di C ₃ F ₈ (octafluoropropano) e sta prendendo i dati nella zona laboratorio in scala dello SNOLAB. Il rivelatore utilizza il fluido bersaglio in uno stato surriscaldato tale che l' interazione con una particella di materia oscura con un nucleo di fluoro, provoca che il fluido comincia a bollire e crea una bolla da conteggiare nella camera.

L'esperimento PICO utilizza macchine fotografiche digitali per vedere le bolle e pick-up acustici per migliorare la capacità di distinguere tra particelle di materia oscura e di altre fonti quando si analizzano i dati.

La tecnologia di rilevamento del fluido surriscaldato è stata in prima linea (SD) , utilizzando vari obiettivi del refrigerante tra cui CF ₃ I, C ₄ F ₁₀ e C ₂ ClF ₅  e, due principali tipi di rivelatori: camere a bolle e rilevatori di gocce. PICO è l'esperimento leader nella rilevazione diretta della materia oscura e si sta sviluppando una versione molto più grande di questo esperimento, con un massimo di 500 kg di massa attiva.

Pico60

All'interno del rilevatore PICO-60, installato presso SNOLAB a Sudbury, Ontario. Foto: SNOLAB

Pico

La collaborazione PICO (nata dalla fusione di due gruppi esistenti, Picasso e COUPP) utilizza camere a bolle e fluido surriscaldato per la ricerca di materia oscura. Il rivelatore PICO-60 è costituito da un vaso silice fusa sigillato per flessibili, soffietti in acciaio inossidabile ed è immerso in un recipiente a pressione riempito di fluido idraulico. Otto trasduttori acustici piezoelettrici composti da zirconato di piombo (PZT),sono montati all'esterno della campana di vetro per registrare le emissioni acustiche create dalle bolle e in contemporanea la risoluzione di livello quattro, prodotta da 2 telecamere CMOS a megapixel veloce, è utilizzata per fotografare le bolle nella camera. Il rilevatore PICO-60 è stato costruito al Fermilab a Batavia, ed è installato sotterraneo nello SNOLAB nel 2012.

Le camere a bolle all’interno di PICO sono insensibili alle interazioni elettromagnetiche, sintonizzando le temperature di funzionamento dell'esperimento, mentre i decadimenti alfa sono discriminati dalle interazioni di materia oscura con il loro segnale sonoro, rendendo questi rilevatori di strumenti molto potenti per la ricerca di materia oscura.

PICO è in funzione con due rilevatori di profondità nel sottosuolo a SNOLAB : Pico-60, è una camera a bolle con 52 kg di C ₃ F ₈ e Pico-2L, un'altra camera a bolle con 2,9 kg di C ₃ F ₈ .

SNOLAB

Lo SNOLAB

Snolab

è il centro di ricerca di fisica di primo piano in Canada, situato a 2 km , sotterraneo, nella valle della miniera Creighton. L'impianto SNOLAB è stato creato da un ampliamento delle aree di ricerca sotterranee, accanto all'esperimento di grande successo come il Sudbury Neutrino Observatory (SNO). L'intero laboratorio è gestito come uno spazio estremamente pulito per limitare la radioattività locale. Con una maggiore profondità e migliore pulizia di qualsiasi altro laboratorio internazionale, ha il fondo talmente basso, rispetto alla penetrazione dei raggi cosmici  e fornisce una posizione ideale per misure di processi rari che non sarebbero altrimenti osservabili.

Per saperne di più

sito PICO

SNOLAB