SOX - Short distance Oscillations with boreXino

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Ultimo aggiornamento: 1 febbraio 2018

ANNULLATO IL PROGETTO SOX PER L’IMPOSSIBILITÀ DI REALIZZARE LA SORGENTE CON LE CARATTERISTICHE NECESSARIE ALL’ESPERIMENTO L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) comunica la decisione presa di comune accordo con il Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives/Institute of Research into the Fundamental laws of the Universe (CEA/IRFU) di annullare il progetto SOX per l’impossibilità tecnica di realizzare l’esperimento. Dopo le difficoltà di cui aveva informato a dicembre, il produttore della sorgente, il russo Mayak Production Association, ha comunicato in modo definitivo che non è in grado di realizzare il generatore di antineutrini basato sul Cerio 144, che avrebbe dovuto costituire il cuore del progetto SOX. Leggi a nota stampa

 

Descrizione

SOX (Short distance Oscillations with boreXino) è un progetto che ha come obiettivo scientifico la conferma o la chiara confutazione del fenomeno delle cosiddette “anomalie del neutrino”, osservato da alcuni esperimenti nel mondo, che hanno misurato nei flussi di neutrini, una “anomala” scomparsa di alcune di queste particelle. Una spiegazione del fenomeno potrebbe risiedere nell’esistenza dei neutrini sterili: particelle ipotizzate in base ad alcune teorie ma ancora mai osservate, che si distinguono per certe loro caratteristiche dai tre tipi di neutrini oggi conosciuti (elettronico, muonico e del tau): per esempio, interagirebbero con la materia solamente attraverso la forza di gravità, e non attraverso la forza debole.

SOX, progettato per cercare di individuare i neutrini sterili, prevede il lavoro in tandem di un generatore di antineutrini e dell’esperimento Borexino, il più sensibile rivelatore di neutrini e antineutrini al mondo, in attività dal 2007 ai Laboratori sotterranei del Gran Sasso dell’INFN, al riparo dai raggi cosmici grazie ai 1400 metri di roccia del massiccio sovrastante. L’altissimo livello di radiopurezza (cioè la quasi totale assenza di radioattività), le grandi dimensioni e la comprovata capacità di misurare con grandissima precisione sia i neutrini sia gli antineutrini fanno di Borexino lo strumento ideale per realizzare questa ricerca.

Il generatore di antineutrini di SOX, che sarà realizzato in Russia sulla base delle più aggiornate tecniche, conterrà al suo interno una sorgente di polvere solida di Cerio-144 che, decadendo spontaneamente, produrrà gli antineutrini necessari all’esperimento. La sorgente di Cerio-144 sarà sigillata in una doppia capsula di acciaio, che a sua volta sarà schermata da uno scudo di tungsteno di oltre 2,4 tonnellate e dello spessore di 19 cm, fabbricato appositamente per SOX, allo scopo di impedire ai raggi gamma, prodotti assieme ai neutrini nei decadimenti, di disperdersi all’esterno. Il generatore di antineutrini sarà quindi collocato in prossimità di Borexino, in un alloggiamento che azzererà completamente l’emissione dei raggi gamma, che inquinerebbero in modo irrimediabile i rari segnali lasciati dai neutrini. L’obiettivo del generatore di SOX è, infatti, produrre solo ed esclusivamente antineutrini, perché anche la più piccola presenza di radioattività sarebbe fatale per la buona riuscita dell’esperimento: il totale isolamento dall’esterno del generatore di antineutrini è una condizione indispensabile per lo svolgimento del progetto, e anche di tutte le altre attività di ricerca all’interno dei Laboratori sotterranei del Gran Sasso.

L’anomalia nelle oscillazioni dei neutrini e i neutrini sterili.

Esistono tre tipi di neutrini: elettronico, muonico e del tau che, quando interagiscono con la materia, possono produrre rispettivamente elettroni, muoni e particelle tau. I neutrini possono però trasformarsi da un tipo in un altro: questo fenomeno si chiama oscillazione del neutrino. Alcuni rivelatori di neutrini nel mondo hanno osservato in flussi di neutrini elettronici un’anomalia in questo processo di oscillazione, misurando la scomparsa di alcune di queste particelle, anomalia che si può spiegare proprio con l’esistenza dei cosiddetti neutrini sterili. La scoperta di queste particelle avrebbe implicazioni profonde per la comprensione dell’universo e della fisica delle particelle fondamentali. Il neutrino sterile aprirebbe, infatti, una nuova era nella fisica e nella cosmologia, perché sarebbe la prima particella scoperta non compresa nel Modello Standard, che è la nostra attuale teoria che descrive le particelle elementari e le interazioni che ne regolano il comportamento. In caso di risultato negativo, invece, l’esperimento sarebbe in grado di chiudere definitivamente un lungo dibattito sulle anomalie del neutrino. Inoltre, potrebbe sondare l'esistenza di una nuova fisica nelle interazioni del neutrino a bassa energia, fornire una misura del momento magnetico del neutrino e consentire un’eccezionale calibrazione del rivelatore Borexino, molto utile per le future misure di alta precisione dei neutrini solari.

 versione inglese

 I Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell'INFN

sito web www.lngs.infn.it/
Ambiente: www.lngs.infn.it/it/ambiente
Sicurezza: www.lngs.infn.it/it/sicurezza
La fisica del neutrino ai LNGS: www.lngs.infn.it/it/fisica-del-neutrino
Borexino e SOX: www.lngs.infn.it/it/borexino

Galleria fotografica Borexino

 

Comunicazioni LNGS

NOTA STAMPA "Annullato il progetto SOX" 1 febbraio 2018

NOTA STAMPA 12 dicembre 2017

NOTA STAMPA 28 NOVEMBRE 2017
NOTA STAMPA 13 NOVEMBRE 2017
NEWS "Il test di trasporto per l'esperimento SOX" 11 OTTOBRE 2017

 

Progetti fisica teorica CSN4

Le attività della CSN4, svolte da circa 1000 scienziati provenienti da tutte le sezioni dell’INFN e da tre dei quattro Laboratori Nazionali, sono articolate in progetti detti "Iniziative Specifiche" che sono sviluppati in stretta collaborazione col mondo accademico universitario.

La ricerca teorica in ambito INFN ha un grande rilievo internazionale, come dimostrano l’imponente produzione scientifica di oltre 1200 lavori all’anno pubblicati su riviste internazionali con referee ed il significativo numero di citazioni e di presentazioni alle più importanti conferenze internazionali. Le ricerche in fisica teorica in ambito INFN sono svolte in stretta collaborazione con ricercatori di tutto il mondo e vedono uno scambio costante di studiosi fra diversi istituti accanto ad una significativa partecipazione di giovani (studenti di dottorato e/o post-doc), come dimostrato anche dall’elevato numero di tesi di laurea universitarie (circa 300/anno) e di dottorato (circa 70/anno) prodotte.

Negli anni passati l'INFN ha dato anche un notevole contributo allo sviluppo di macchine per il calcolo parallelo, per esempio nell'ambito del progetto APE (Array Processor Experiment), di particolare interesse per la ricerca nel campo delle interazioni forti e delle teorie di gauge su reticolo.

 

PROGETTI 2019  
Teoria dei Campi:
FLAG, GAST, GSSNPQCD, QCDLAT, QGSKY, SFT, STEFI
 

Fenomenologia:
AAE, ENP, HEPCUBE, LQCD123, QFT_HEP, QFTATCOLLIDERS, SPIF

 
Fisica Nucleare e Adronica:
FBS, MANYBODY, NINPHA, SIM, STRENGTH
 
Metodi Matematici:
BELL, DYNSYSMATH, GEOSYM_QFT, MMNLP, QUANTUM
 
Fisica Astro-particellare:
INDARK, NEUMATT, QUAGRAP, TASP, TEONGRAV
 
Fisica Statistica e Teoria di Campo Applicata:
BIOPHYS, ENESMA, NEMESYS, FIELDTURB, PLEXNET
 

Esperimenti fisica astroparticellare CSN2

Gli esperimenti di fisica delle astroparticelle studiano la radiazione e le particelle del cosmo con esperimenti che trovano naturale ambientazione in laboratori di superficie, sotterranei, sottomarini, d’alta quota o nello spazio. Ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, il più grande laboratorio sotterraneo al mondo, sono oggi attivi rivelatori d’avanguardia per lo studio della materia oscura, dei neutrini e di fenomeni rari che possono essere rivelati solo nelle condizioni di ‘’silenzio cosmico’’ garantite dalla protezione della roccia. L’ambiente protetto dalla penetrazione dei raggi cosmici è inoltre favorevole a ricerche di carattere astrofisico, come lo studio dei neutrini solari e dei neutrini da supernova. La fisica astroparticellare ha poi trovato nuovi sbocchi in ambienti diversi: lo spazio, dove i rivelatori satellitari hanno accesso diretto ai raggi cosmici primari che sulla superficie terrestre sarebbero attenuati dall’atmosfera; i laboratori d’alta quota, per l’astronomia di raggi gamma di alta energia; i laboratori sottomarini per l’astronomia con neutrini di alta energia, che prima di essere rivelati dai rivelatori sul fondo del mare attraversano imperturbati l’intero globo terrestre. Infine, i fisici italiani svolgono un ruolo d’avanguardia nella rivelazione delle onde gravitazionali, sia con l’uso di antenne a barra risonante, sia con lo sviluppo dei grandi rivelatori interferometrici.

 

    ESPERIMENTI 2019
  AMS2 http://www.ams02.org/ 
  ARCHIMEDES_2  
  AUGER http://www.auger.org/
  BOREX http://borex.lngs.infn.it
  CYGNO  https://web.infn.it/cygnus/
  CRESST http://www.cresst.de/ oppure http://cresst.lngs.infn.it
  CTA http://www.cta-observatory.org/
  CUORE http://crio.mib.infn.it/wigmi/pages/cuore.php
  CUPID  
  DAMA http://people.roma2.infn.it/dama/
  DARKSIDE  http://darkside.lngs.infn.it/
  ENUBET_2  http://enubet.pd.infn.it/
  EUCLID  https://www.euclid-ec.org
  FERMI http://fermi.gsfc.nasa.gov/
  FISH  
  GAMMAMEV http://eastrogam.iaps.inaf.it/
  GAPS  
  G-GRANSASSO-RD http://www.df.unipi.it/ginger
  GERDA http://www.mpi-hd.mpg.de/ge76/ 
  HERD_DMP  
  HUMOR  
  ICARUS http://icarus.lngs.infn.it/
  IXPE-INFN

http://xanth.msfc.nasa.gov/ixpe/index.html

http://www.isdc.unige.ch/xipe/

  JUNO http://juno.ihep.cas.cn/
  KM3 Antares , KM3NeT
  LARASE  http://larase.roma2.infn.it/
  LIMADOU_CSN2 cses.roma2.infn.it
  LISA http://www.elisa-ngo.org/
  LSPE  
  MAGIA-ADV http://www.fi.infn.it/sezione/esperimenti/MAGIA/home.html
  MOONLIGHT2 http://w3.lnf.infn.it/ricerca/fisica-delle-astroparticelle/moonlight-2/
  NEWS  http://news-dm.lngs.infn.it
  NU_AT_FNAL  
  QUAX  
  QUBIC  
  SABRE http://sabre.lngs.infn.it/
  SUPREMO https://pasqualemaddaloni.wixsite.com/supremo
  T2K http://www.t2k.org
  TRISTAN  
  VIRGO http://www.virgo-gw.eu/
  XENON http://xenon.astro.columbia.edu/ 
     
     

Esperimenti ricerca tecnologica CSN5

Le nuove frontiere della ricerca sui rivelatori e l’elettronica associata seguono i grandi progetti sperimentali che impegnano l’INFN. I campi di Ricerca e Sviluppo (R&D) riguardano gli acceleratori di elettroni ad alta energia e intensità, gli acceleratori di protoni e ioni per la produzione di fasci radioattivi e per le applicazioni in adroterapia. E ancora gli acceleratori per la produzione di radiazione elettromagnetica di altissima energia ed altamente coerente (X-FEL) e il progetto ESS (European Spallation Source) in costruzione a Lund in Svezia.

In campo biomedico le competenze dell’INFN hanno trovato applicazioni rilevanti nell’imaging medico, nella terapia dei tumori, nella dosimetria e nello studio dell’evoluzione cellulare e dei modelli neurologici. Inoltre indagini ambientali, analisi di reperti di interesse artistico, archeologico e storico fanno sempre più uso delle tecnologie e metodiche di misura estremamente avanzate e di elevatissima sensibilità, sviluppate nell’ambito degli esperimenti di fisica fondamentale.

Attraverso le iniziative della CSN5 l’INFN collabora con le principali istituzioni di ricerca e di controllo nazionali e regionali operanti nel settore sanitario quali l’Istituto Superiore di Sanità, il Ministero della Salute, le fondazioni e le aziende sanitarie nazionali e regionali, con gli altri enti di ricerca (ITT, CNR, INGV) e naturalmente con le Università. L’attività di trasferimento tecnologico è incoraggiata anche attraverso lo sviluppo di appositi accordi di collaborazione con le associazioni industriali di categoria (CONFINDUSTRIA e CONFAPI).

 

ESPERIMENTI 2019
LINEA DI RICERCA: RIVELATORI, ELETTRONICA E INFORMATICA 
3D_SIAM  
3DOSE  
ARCADIA  
BOLAS  https://web.le.infn.it/bolas/
BULLKID  
CIMICE  
COSINUS  www.cosinus.it
DEEP_3D
 
DEMIURGOS  
DESIGN  
ESQUIRE https://web.infn.it/esquire
FIRE  
FTM_NEXT  
MPGD_NEXT  
PICS  
PRONG  
PROSD  
REDSOX2  
RSD  
SICILIA  https://sites.google.com/site/infnsicilia/
SIMP  
THEEOM_RD  
TIMESPOT  
ASAP  
FEEL  
FINFET16V2  
IDDLS  
MC-INFN  https://web.infn.it/Geant4-INFN/
PHOS4BRAIN  
SPE http://spe.web.roma2.infn.it
TURBONET https://turbonet.web.roma2.infn.it/
   
LINEA DI RICERCA: ACCELERATORI E TECNOLOGIE ASSOCIATE 
ASIDI  
BISCOTTO  
E-PLATE  
ELIOT  
L3IA  
LEMMAACC  
MAPS-3D  
MICA  
MOPEA  
NUCLEAAR  
PLANETA  
PLASMA4BEAM  
PROMOD2  
SL_COMB2FEL http://www.lnf.infn.it/acceleratori/sparc_lab/
SL-EXIN http://www.lnf.infn.it/acceleratori/sparc_lab/
TEFEN  
TERA  
   
LINEA DI RICERCA: FISICA INTERDISCIPLINARE 
3CATS  
4D_GRAPHX  
AEQUO  
AIM  
ANET  
BEAT_PRO  
CHIR2 http://arpg-serv.ing2.uniroma1.it/arpg-site/index.php/research-projects/medical-physics/probes-for-radio-guided-surgery
CHNET_TANDEM http://chnet.infn.it/it/ricerca-2/chnet_tandem/
GLARE_X  
HADROMAG  
HEAT  
I3_PET  
IT_STARTS  
ISOLPHARM_AG https://agenda.infn.it/categoryDisplay.py?categId=1036
KEST  https://web.infn.it/kest/
KISS  
LAG  
MARIX_RAD  
METRICS  
MITO  
MOVE_IT www.tifpa.infn.it/projects/move-it/
NEPTUNE  
NIRVANA  
PANDORA  
SR3T http://fisicamedica.fisica.unina.it/index.php/staff/mettivier/9-grants/15-sr3t
SYRMA-3D  
TRACCIA  
WISE  

Esperimenti fisica nucleare CSN3

Per studiare come si aggregano i costituenti elementari della materia, i quark, quando si formano i nuclei atomici, gli esperimenti attuali sfruttano le collisioni tra particelle ad alta energia. La collisione fra un elettrone e un nucleo - come previsto dalla collaborazione INFN al Jefferson Lab - permetterà di avere una fotografia tridimensionale dell'interno del nucleo mentre la collisione tra nuclei di piombo - al CERN di Ginevra - può dare vita per pochi istanti a una bolla di plasma di quark e gluoni, lo stato dell’Universo primordiale. I meccanismi di formazione delle stelle, comparse nell’Universo solo quando si fu sufficientemente espanso e raffreddato, sono oggetto di studio nei Laboratori Nazionali dell'INFN. Ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, ad esempio, il piccolo acceleratore Luna è in grado di studiare la formazione dei nuclei a energie paragonabili a quelle che si trovano in una stella, molto più basse rispetto a quelle ottenute nei normali acceleratori di particelle. Acceleratori e rivelatori tra i più sofisticati al mondo sono invece installati ai Laboratori Nazionali di Legnaro e ai Laboratori Nazionali del Sud per la produzione e lo studio delle caratteristiche dei nuclei instabili. Uno degli obiettivi primari di questi esperimenti è la comprensione dei meccanismi di formazione dei nuclei pesanti, di massa superiore al ferro, in stelle di grandi dimensioni. Continua inoltre ai Laboratori Nazionali di Frascati lo studio della forza nucleare in presenza dei quark "strani", importante tra l’altro per comprendere il comportamento delle stelle a neutroni.

    Esperimenti 2019
  AEGIS http://aegis.web.cern.ch/aegis/
  ALICE http://www.bo.infn.it/alice-italia/Alice/alice_italia_pub.html
  ASACUSA http://asacusa.web.cern.ch/ASACUSA/
  ASFIN2  http://www.lns.infn.it/index.php?option=...
  ERNA2 http://www.matfis.unina2.it/dipartimento-205/
  EXOTIC http://www.na.infn.it/it/aree-di-ricerca-gruppo3/19-sito-gruppo-iii/192-linea3 
  FAMU http://webint.ts.infn.it/it/ricerca/exp/famu.html 
  FOOT http://web.infn.it/f00t/index.php/it/
  GAMMA http://www.pd.infn.it/gamma 
  JEDI http://collaborations.fz-juelich.de/ikp/jedi/index.shtml
  JLAB12 http://www.ge.infn.it/jlab12/
  KAONNIS  http://www.lnf.infn.it/public/index.php?...
  LUNA3 http://luna.lngs.infn.it/
  MAMBO http://bamboo.pv.infn.it/Mambo/ 
  NEWCHIM https://www.lns.infn.it/it/apparati/chimera.html
  NUMEN https://web2.infn.it/NUMEN/index.php/it/
  N-TOF https://ntof-exp.web.cern.ch/ntof-exp/
  NUCL-EX http://www.bo.infn.it/nucl-ex/ 
  PRISMA-FIDES  http://www.lnl.infn.it/~prisma/prisma.html
  ULYSSES http://ulysses.to.infn.it/ 
  VIP http://www.lnf.infn.it/esperimenti/vip/