Pesare l’invisibile, la sfida del progetto KATRIN
Un esperimento internazionale che ha già battuto diversi record. Il progetto KATRIN (KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment), capitanato dal KIT-Karlsruhe Institute of Technology in Germania e che coinvolge 20 istituzioni da sette Paesi diversi, tra cui anche il Politecnico di Milano, ha festeggiato il raggiungimento dei 1.000 giorni di misurazione dei neutrini con l’inaugurazione della fase 2 del progetto: la messa in opera di un nuovo e più sofisticato rivelatore, TRISTAN. Il gruppo RadLab del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria guidato dai docenti Carlo Fiorini e Marco Carminati, quest’ultimo referente nazionale per l’esperimento, supportato anche dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, ha contribuito significativamente alla creazione del nuovo detector, progettando e realizzando i moduli di rivelazione e l’elettronica di lettura a basso rumore ed alta compattezza del rivelatore SDD.
L’adozione del nuovo rivelatore consentirà a KATRIN di affrontare una seconda sfida scientifica, ovvero la ricerca di un ipotetico quarto tipo di neutrino, detto sterile, in quanto ancora più sfuggente degli altri tre. L’upgrade del rivelatore TRISTAN consentirà, infatti, di esplorare uno spazio dei parametri più ampio rispetto a quanto attualmente possibile e testimoniato dalla pubblicazione dei primi risultati del progetto sulla rivista Nature.
In questo modo, si potranno cercare tracce di questa ipotetica particella in un intervallo di valori (massa dell’ordine dei keV, cioè mille elettronvolt, e angolo di mixing di una parte su un milione) che lo renderebbero un candidato promettente per spiegare la materia oscura. Identificare con precisione la massa del neutrino, e trovare quello sterile, sarebbero due obiettivi fondamentali a conferma che l’attuale descrizione della materia e delle forze di interazione standard tra le particelle è incompleta.
Marco Carminati, docente di Elettronica
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Il team del DEIB con la pubblicazione su Science: da sinistra, Korbinian Urban, Marco Carminati e Carlo Fiorini
Modulo di rivelazione TRISTAN con matrice monolitica di 166 SDD
Array di 9 moduli di rivelazione contenente 1494 pixels
Il team internazionale di sviluppo del rivelatore TRISTAN
TRISTAN - Caratteristiche tecniche
Il rivelatore TRISTAN è costituito da una matrice di 9 moduli di rivelazione, ciascuno costituito da un array monolitico di 166 Silicon Drift Detector per un totale di 1494 pixels spettroscopici. Questo tipo di rivelatore, inventato negli anni ’80 da Emilio Gatti, docente emerito del Politecnico, è ben consolidato per la rivelazione di raggi X, in particolari in applicazioni spettroscopiche. La novità di questo progetto è l’impiego di matrici di SDD per la spettroscopia di elettroni. Inoltre, si tratta del più grande array di rivelatori di questo tipo mai costruito.