IceCube

L'IceCube Neutrino Observatory è un rivelatore di neutrini costruito presso una installazione scientifica nel Polo Sud. Allo stesso modo del suo predecessore, l'AMANDA, IceCube viene costruito immergendo nel ghiaccio antartico, ad una profondità che varia tra 1,45 km e 2,45 km, dei rivelatori a geometria sferica nei quali sono alloggiati dei tubi fotomoltiplicatori (PMT). Tali sensori sono disposti in pozzi verticali di sessanta moduli ognuno. I pozzi vengono costruiti usando un "trapano" a forma di cono che spruzza acqua calda.

Scopi del progetto modifica

La torre di perforazione e la condotta dell'acqua, avvolta in bobina, nel dicembre 2009

Lo scopo del progetto consiste nella rivelazione di neutrini di alta energia.^[1] I neutrini non sono rivelabili direttamente. Tuttavia, il raro, seppur possibile, evento di collisione tra un neutrino ed un atomo che compone il ghiaccio antartico, produce dei sottoprodotti (altre particelle) che a loro volta vengono rivelate direttamente dai rivelatori dell'IceCube. Ciò permette, dopo una faticosa elaborazione dei dati acquisiti, di poter ricostruire i parametri cinematici dei neutrini incidenti.^[2] Le stime attuali prevedono l'individuazione di circa un migliaio di eventi di questo tipo al giorno in tutto il sito del rivelatore.^[3] A causa della elevata densità del ghiaccio, quasi tutti i prodotti della collisione iniziale saranno muoni. Pertanto l'esperimento è più sensibile al flusso di neutrini muonici. La maggior parte di questi neutrini sono generati dall'interazione dei raggi cosmici con i nuclei dell'atmosfera terrestre, ma una frazione non nota di questi, potrebbe avere origini astronomiche.^[4] Per distinguere le due fonti si prendono in considerazioni analisi di natura statistica sulla direzione e l'angolo di entrata dei neutrini nel ghiaccio. Molto grossolanamente si può affermare che un neutrino proveniente dall'alto ha maggior probabilità di essere stato prodotto dalla penetrazione dello sciame di raggi cosmici nell'atmosfera; mentre, quei neutrini che provengono dal basso (dal fondo del mare)^[5] hanno una probabilità maggiore di avere una origine diversa.

Le fonti dei neutrini provenienti dal basso potrebbero essere buchi neri, lampi gamma, o resti di supernova. I dati che IceCube raccoglierà potranno contribuire anche alla comprensione dell'origine dei raggi cosmici, della supersimmetria, delle particelle massicce debolmente interagenti (WIMP), e di altri aspetti della fisica nucleare e delle particelle.

Note modifica

^ Per neutrini di alta energia si intendono neutrini con una energia totale relativamente elevata, nel caso specifico con una energia compresa tra i 10¹¹eV ed i 10²¹eV.
^ Per parametri cinematici si intendono direzione, verso e velocità, quindi energia cinetica dei neutrini.
^ Per sito del rivelatore non si intende la zona di ghiaccio delimitata dai rivelatori che costituiscono l'IceCube, ma tutta la zona del ghiaccio dalla quale si stima possano giungere alla matrice di rivelatori, dei segnali utili.
^ Cioè potrebbero avere origine da sorgenti esterne alla terra, anche in altre galassie.
^ I neutrini proprio perché debolmente interagenti riescono ad attraversare la terra molto facilmente.