I neutrini continuano a catturare l’immaginazione dei ricercatori a causa della loro natura elusiva. Tanti sono ancora i misteri da comprendere: i neutrini sono le uniche particelle conosciute che coincidono con le loro stesse antiparticelle? Sono legati alla mancanza di antimateria nell’Universo? Quali sono le loro masse?
L’osservazione di un fenomeno/decadimento rarissimo, chiamato doppio decadimento beta senza neutrini, potrebbe rispondere a queste domande.
Questo processo potrebbe però essere così raro, che la radioattività ambientale sarebbe sufficiente a compromettere la riuscita dell’esperimento: i raggi cosmici, ma anche la contaminazione naturale del laboratorio e dei materiali che costituiscono il rivelatore stesso, potrebbero imitare il segnale cercato impedendone l’osservazione.
Un contributo importante a questa ricerca potrebbe arrivare dai promettenti risultati dell’esperimento CUPID-0 pubblicati sulla prestigiosa rivista scientifica Physical Review Letters.
Attivo dal 2017 al 2020 nel “silenzio cosmico” dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, dove la roccia permette di sopprimere il “rumore” generato dai raggi cosmici di circa un fattore un milione, CUPID-0 è un rivelatore di circa 10 kg costituito da bolometri scintillanti, cioè rivelatori operanti a una temperatura di appena 0.01 gradi sopra lo zero assoluto (-273,14 °C).
Nonostante le modeste dimensioni del rivelatore, al cospetto di veri e propri giganti del settore, l’esperimento ha raggiunto livelli di sensibilità che dimostrano le grandi potenzialità della tecnica bolometrica utilizzata e portato alla costituzione di una più ampia collaborazione internazionale, CUPID, impegnata a realizzare un rivelatore sulla scala di una tonnellata basato su questa metodologia, sviluppata per la prima volta da ricercatori dell’INFN.
“Quando circa 15 anni fa un gruppo di giovanissimi ricercatori e studenti cominciarono a fare le prime misure non avremmo mai immaginato che un giorno si sarebbe potuta formare una collaborazione internazionale che avrebbe proposto un esperimento da decine di milioni di Euro come CUPID, basato sulla tecnica che stavamo sviluppando come sfida tecnologica.” dichiara Stefano Pirro, spokesperson dell’esperimento CUPID-0 e ricercatore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso.
L’innovazione principale di CUPID-0 è stata l’aggiunta di un rilevatore di luce a ciascun bolometro (bolometri scintillanti), consentendo di identificare e scartare la maggior parte degli eventi di fondo nella regione di interesse per la ricerca del doppio decadimento beta senza neutrini dell’isotopo del Selenio (Se-82).
Partecipano all’esperimento circa 50 ricercatori di diverse istituzioni nazionali e internazionali e sedi INFN, quali:
INFN Laboratori Nazionali di Legnaro, I-35020 Legnaro (Pd) – Italy
Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
Dipartimento di Fisica, Università di Milano – Bicocca, I-20126 Milano – Italy
INFN Sezione di Milano – Bicocca, I-20126 Milano – Italy
INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ) – Italy
Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Nanotecnologia, c/o Dip. Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185, Rome, Italy
Gran Sasso Science Institute, 67100, L’Aquila – Italy
Dipartimento di Fisica, Università di Genova, I-16146 Genova – Italy
INFN Sezione di Genova, I-16146 Genova – Italy
CNRS/CSNSM, Centre de Sciences Nucleaires et de Sciences de la Matiere, 91405 Orsay, France
IRFU, CEA, Universite ́ Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, SC 29208 – USA
Le immagini delle fasi di costruzione dell’esperimento sono disponibili al seguente link https://cupid-0.lngs.infn.it/multimedia/