Esperimenti internazionali sui neutrini

LBNF / DUNE: uno degli esperimenti internazionali su neutrini di punta

L'esperimento di neutrini a lunga base internazionale / Neutrino sotterraneo profondo, ospitato dal Fermilab del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, è un progetto scientifico di punta per svelare i misteri dei neutrini.                                                                                                                                       I neutrini sono le particelle di materia più abbondanti nell'universo e sono tutt'intorno a noi, ma ne sappiamo molto poco. Studiando i neutrini, gli scienziati di LBNF / DUNE dipingeranno un'immagine più chiara dell'universo e come funziona. La loro ricerca potrebbe persino darci la chiave per capire perché viviamo in un universo dominato dalla materia - in altre parole, perché siamo qui per niente. L'esperimento utilizzerà i potenti acceleratori di particelle del Fermilab per inviare il raggio più intenso del mondo di neutrini ad alta energia ai rivelatori di neutrini massivi di DUNE, che esploreranno le loro interazioni con la materia. Il pioniere di questo progetto di megascience internazionale si è svolto nel 2017, con la partecipazione di partner negli Stati Uniti e in tutto il mondo.

Per costruire e gestire LBNF / DUNE, il Fermilab riunisce oltre 1.000 scienziati di oltre 175 istituzioni in oltre 30 paesi. Il progetto si basa su competenze scientifiche e tecniche di università, laboratori e aziende in tutto il mondo. Quest’ambizioso progetto richiede rivelatori di particelle giganti, un intenso fascio di neutrini e un'infrastruttura internazionale per riunire tutto. Il progetto LBNF / DUNE guiderà i progressi della scienza e dell'industria in tutto il mondo. Il modello di costruzione distribuito del progetto, in cui i componenti sono costruiti negli Stati Uniti e in tutto il mondo, assicura che a ciascuno degli istituti e dei paesi partner vengano forniti vantaggi economici immediati in quanto i componenti vengono ricercati, costruiti e testati presso università, laboratori e aziende in tutto il mondo. Le scoperte da questo sforzo rivoluzionario potrebbero cambiare la nostra comprensione dell'universo.

The Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE)

DUNE è costituito da due enormi rivelatori di particelle all'avanguardia: uno più piccolo al Fermilab in Illinois e uno molto più grande da costruire un miglio sotto la superficie del Sanford Underground Research Facility nel South Dakota. Il rilevatore del Dakota del Sud sarà il più grande del suo genere mai costruito e userà 70.000 tonnellate di argon liquido e tecnologia avanzata per registrare interazioni di neutrini con una precisione senza precedenti. I prototipi più piccoli del rilevatore di distanza DUNE sono in costruzione presso il laboratorio europeo CERN, e i rilevatori completi ei loro sistemi di calcolo sono progettati e costruiti da una collaborazione di scienziati provenienti da oltre 30 paesi.

La struttura del neutrino a base lunga (LBNF)

LBNF ospiterà il rivelatore lontano DUNE a un miglio di distanza a Sanford Lab, così come il rilevatore vicino più piccolo al Fermilab. I rivelatori DUNE necessitano di strutture sotterranee dotate di una complessa tecnologia criogenica per mantenerle alla temperatura operativa di meno 300 gradi Fahrenheit. Nei prossimi anni, 875.000 tonnellate di roccia saranno scavate nelle caverne sotterranee di Sanford Lab e verrà costruita una nuova struttura scientifica. Al Fermilab, verrà costruita una nuova linea di luce per inviare al Sud Dakota del Sud un intenso fascio di neutrini da laboratorio ad alta energia di 1.300 chilometri (attraverso la pietra e la terra, senza tunnel).

Il progetto Proton Improvement Plan II (PIP-II)

L'esperimento DUNE richiede il fascio di neutrini ad alta energia più ricco di particelle al mondo - e questo è esattamente ciò che PIP-II fornirà. Il complesso acceleratore di particelle del Fermilab produce già il fascio di neutrini ad alta energia più intenso al mondo, ma un nuovo acceleratore lineare superconduttore, costruito con partner in tutto il mondo, renderà questo raggio ancora più potente. Il nuovo acceleratore lineare PIP-II sarà costruito con l'ultima tecnologia superconduttiva a radiofrequenza sviluppata presso il Fermilab e, insieme ad altri miglioramenti del complesso dell'acceleratore, fornirà il miglior fascio di neutrini possibile per DUNE. PIP-II è il primo acceleratore da costruire negli Stati Uniti che avrà importanti contributi da partner internazionali.