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Gerda: la sfida lanciata dall’Infn che ci darà indicazioni più precise sull’evoluzione dell’Universo

| L’esperimento “Gerda” (Germanium Detector Array) inaugurato oggi 9 novembre 2010 all’interno dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare del Gran Sasso è frutto di una collaborazione internazionale.

Quindici Istituti di Italia, Germania, Russia, Svizzera, Polonia e Belgio. Sei Paesi coinvolti. Otto rivelatori al germanio di provenienza russa. 100 persone, suddivise in gruppi di ricercatori. Infine, 14 milioni di euro il costo sostenuto grazie ai finanziamenti pubblici, messi a disposizione dai Paesi coinvolti nell'iniziativa di cui 5, direttamente dall'Infn. Questi i primi numeri di "Gerda" (Germanium Detector Array), così si chiama la nuova sfida lanciata dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, da sotto i 1400 metri di montagna nel cuore dell'Italia, il Gran Sasso. L'Italia è la capofila dell'ambizioso esperimento che nell'arco di 5 anni ci permetterà "forse"di avere indicazioni più precise sull'evoluzione e la formazione dell'Universo.

Il temerario obiettivo che si prefiggono i ricercatori di Gerda, è quello di misurare la massa di un neutrino, ricreando le condizioni per un rarissimo decadimento della materia che i fisici chiamano "doppio decadimento beta senza emissioni di neutrini", sino ad ora solo teorizzato e mai osservato. Affinché il fenomeno si verifichi è necessario che il neutrino coincida con la sua particella di antimateria: un'impresa che, se realizzata, proverebbe alcuni importanti modelli sull'evoluzione del nostro universo ed in particolare sulla formazione degli ammassi di galassie.

Insieme ai fotoni, i neutroni sono le particelle più diffuse nell'Universo. Tuttavia sono particelle molto elusive, poiché interagiscono molto debolmente con la materia. Alcuni modelli, proprio quelli di cui Gerda vuole dimostrare la veridicità attraverso la ricerca del rarissimo decadimento beta senza emissione di neutrini, prevedono che i neutrini coincidano con la loro antiparticella. Se dimostrata, questa peculiare proprietà proverebbe alcuni importanti modelli di fisica delle particelle elementari, ampliando le nostre conoscenze sulla struttura subnucleare della materia.

Inizialmente l'esperimento sarà condotto con 8 rivelatori della dimensione di una lattina per bibite e del peso di circa due chilogrammi ciascuno. Sono prodotti da monocristalli di germanio iperpuro, un semiconduttore, arricchito all'isotopo germanio-76. I nuclei del cristallo decadono e le particelle emesse (elettroni) nel decadimento doppio beta dei nuclei di germanio-76 rilasciano la loro energia nel rivelatore. In Gerda i rivelatori sono allo stesso tempo "generatori" e "rivelatori" delle particelle emesse nel decadimento.
I cristalli di Gerda sono sospesi in un serbatoio (criostato) alto 6 metri e largo 4 contenente argon liquido. Il criostato è a sua volta posto al centro di una cisterna d'acqua di 10 metri di diametro e 10 di altezza che funge da ulteriore schermo.

Il decadimento è comunque così raro da far sì che per osservarlo serva un lungo periodo di osservazione, attenta e delicatissima. E' come cogliere una singola particolare nota in una stagione di concerti. Per sentirla occorre che l'acustica della sala sia perfetta. Così è per l'esperimento Gerda. La sua "acustica" è garantita dai volumi di argon liquido, acqua e roccia che posti a mo' di matrioska, proteggono la "nota" caratteristica dell'esperimento da miliardi di particelle provenienti dall'Universo profondo, ma anche dalla roccia del Gran Sasso.

"Il doppio decadimento beta senza emissioni di neutrini", hanno affermato i ricercatori dell'INFN, "è una piccola rarissima nota proveniente dalla materia, di grande importanza per gli scienziati: se osservato, confermerebbe che i neutrini sono una particella così strana da coincidere con la sua particella di antimateria (neutrino di Majorana). Questa sarebbe un'informazione fondamentale per la fisica subnucleare, per l'astrofisica e la cosmologia."

Non è mancato all'interno della conferenza lo spazio per la purtroppo ben nota polemica sulla questione dei tagli effettuati nell'ultimo decennio alla ricerca. Come ha ancora una volta affermato la dottoressa Lucia Votano, Direttore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, "in Italia il problema è sempre lo stesso: formiamo giovani preparati per poi costringerli alla fuga. Diventa così sempre più difficile far fronte alla richiesta di professionalità specifiche necessarie all'interno dei Laboratori".

09/11/2010





        
  



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