GERDA (GERmanium Detector Array)

 

Nome: Gerda (GERmanium Detector Array)

Che cos’è: rivelatore per lo studio del decadimento doppio beta senza neutrini del Germanio76

Dove: Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)

Quando: in attività da novembre 2010

INFOGRAFICA

IMMAGINI


VIDEO

> GERDA 1

> GERDA 2

> Lab Gran Sasso

 

 

 

L’esperimento

È un rivelatore che indaga un fenomeno raro chiamato “decadimento doppio beta senza neutrini” non ancora identificato. In questo processo due neutroni del nucleo sono convertiti (decadono) in due protoni, due elettroni e due neutrini. Se i neutrini sono particelle di Majorana, cioè coincidenti con la loro antiparticella, i due neutrini emessi possono annichilirsi a vicenda, senza emergere dal nucleo. Se esistesse, sarebbe un processo rarissimo, per questo l’esperimento deve essere privo di inquinamento radioattivo e isolato dal rumore di fondo prodotto dai raggi cosmici;  pertanto è stato collocato nei laboratori INFN del Gran Sasso sotto 1400 metri di roccia che servono a schermare l’esperimento.

 

Come è fatto

Il cuore dell’apparato è costituito da  rivelatori di germanio arricchiti nell’isotopo 76, immersi nell’argon liquido. Questi sono contenuti in un criostato di circa 4 metri di diametro e 8 metri di altezza, collocato a sua volta al centro di un serbatoio di acqua ultrapura di 10 m di diametro per 9 m di altezza. L’argon liquido agisce sia come liquido refrigerante, necessario per il funzionamento dei rivelatori di germanio, sia come schermatura dei rivelatori dalla radioattività naturale del criostato.

 

Obiettivi scientifici

Insieme ai fotoni, i neutrini sono le particelle più diffuse nell'universo. Tuttavia sono particelle molto elusive, poiché interagiscono solo debolmente con la materia, e quindi sappiamo ancora molto poco sulla loro natura. Grazie all’osservazione dell’oscillazione dei neutrini sappiamo che queste particelle possiedono massa, ora si tratta di indagare l’entità e la “natura” di questa massa, che al momento è ancora ignota. Il decadimento doppio beta senza emissione di neutrini può dare informazioni su questa grandezza, fornendo una misura diretta della massa del neutrino elettronico, e può anche chiarire se neutrino e antineutrino siano la stessa particella. Questo decadimento è, infatti, possibile solo se i neutrini sono “particelle di Majorana”, cioè se particella e antiparticella coincidono. Alcuni modelli prevedono questa proprietà che, se venisse dimostrata, proverebbe alcuni importanti modelli di fisica delle particelle elementari e amplierebbe le nostre conoscenze sulla struttura della materia e sull’origine e l’evoluzione del nostro universo.

 

Tecnologia

Il disegno di base per la struttura di Gerda prevede uno schermo di 2 metri di argon liquido, contenuto in un criostato di rame e circondato a sua volta da 3 metri di acqua ultra pura. L'argon liquido serve a schermare la bassa attività residua proveniente dalle pareti del criostato. Lo schermo d’acqua serve come rivelatore dei raggi cosmici residui nei laboratori sotterranei, come complemento contro l’attività della roccia e del cemento, e infine come schermo contro i neutroni. Una camera pulita e un sofisticato sistema di chiusura e sospensione in cima al criostato permette di inserire e rimuovere i rivelatori senza introdurre ulteriori contaminazioni all'interno.

 

Partecipanti/ collaborazione

È una collaborazione internazionale, alla quale partecipano 15 istituti di Italia, Germania, Russia, Svizzera, Polonia e Belgio.

In particolare in Italia vi lavorano i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, le sezioni INFN e le Università di Milano, Milano Bicocca, Padova.

 

 


 

 

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