A caccia di neutrini negli abissi del Mediterraneo: in Sicilia il grande "telescopio" sottomarino

I neutrini sono le particelle più elusive che si conoscano perché interagiscono pochissimo con la materia e proprio per questo per osservarle sono necessari rivelatori di grandi dimensioni.

L'osservatorio sottomarino consentirà agli scienziati di identificare le sorgenti dei neutrini di alta energia provenienti da eventi catastrofici nell'universo e di studiare le loro proprietà fondamentali.

Per questo è stato necessario ampliare l'infrastruttura sottomarina IDMAR già esistente nelle acque a largo di Capo passero, in Sicilia, e installare cinque nuove stringhe di rivelatori del telescopio per neutrini KM3NeT/ARCA. Operazioni concluse con successo.

Salpate dall'isola di Malta a bordo della nave Miss Marilene Tide, le componenti del rivelatore, raggiunta la destinazione sono state calate in acqua, avvolte in struttura sferica, fino a 3500 metri di profondità, dove sono state ancorate al fondale marino e connesse alla stazione di terra, prima di essere dispiegate nella loro configurazione finale. Le complesse operazioni per la loro messa in opera – informa l'INFN – si sono svolte nel corso di una campagna marina durata una settimana.Nella sua configurazione finale, l'apparato KM3NeT/ARCA prevede una rete di oltre duecento stringhe di rivelazione. Ciascuna di queste è alta 700 m e comprende 18 moduli ottici, equipaggiati con sensori di luce ultra-sensibili in grado di registrare, nel buio più profondo degli abissi del Mar Mediterraneo, i debolissimi lampi di luce generati dalle particelle prodotte dalle interazioni dei neutrini cosmici con l'acqua.

«Grazie a questi risultati -ha detto Simone Biagi, ricercatore dei Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN e site manager per KM3NeT-Italia, che ha fatto parte della squadra che ha gestito l’operazione a bordo della nave il Mar Mediterraneo - oltre a essere un ecosistema da difendere e da cui ripartire per la crescita sociale e industriale della Sicilia, dell’Italia e dell’Europa, diviene un grande laboratorio di ricerca per studiare i segreti dell’universo»

Questa parte dell'operazione marina ha riguardato la posa di una nuova junction box (struttura per erogare potenza elettrica e permettere le connessioni sottomarine) di IDMAR, che è stata collegata, tramite un cavo elettro-ottico lungo 100 km, fino al laboratorio dell’INFN, anch'esso recentemente rinnovato e ampliato nell’ambito delle attività di IDMAR, situato all’interno del porto del Comune di Portopalo di Capo Passero.

Nella seconda parte dell'operazione, cinque nuove stringhe di rivelatori di KM3NeT sono state collegate alla junction box mediante un veicolo sottomarino pilotato dalla nave e dispiegate nella loro configurazione verticale finale. Infine è stata collegata alla nuova junction box una stringa di rivelazione installata in precedenza. In totale, sono ora in funzione sei stringhe di rivelazione che rappresentano il nucleo iniziale del telescopio per neutrini KM3NeT/ARCA.

In aggiunta alle sei già in operazione in ORCA, esse consentono a KM3NeT di superare la sensibilità dell’apparato predecessore ANTARES, in presa dati dal 2008 e anche questo realizzato con un forte contributo italiano.

«Questa campagna – ha commentato Giacomo Cuttone, ricercatore dell’INFN e direttore scientifico del progetto IDMAR finanziato dalla Regione Siciliana per il potenziamento delle infrastrutture di ricerca marittima in Sicilia – ha confermato la capacità di KM3NeT e IDMAR di gestire operazioni marine complesse, e ha dato una spettacolare dimostrazione degli eccellenti risultati conseguiti dalla collaborazione KM3NeT nello sviluppo di soluzioni idonee per imprese tecnologiche di tale portata».

Il pieno successo di questa operazione costituisce, secondo Currone, uno stimolo per accelerare le procedure che porteranno alla costituzione dell’ERIC (European Research Infrastructure Consortium) KM3NeT.

Il telescopio ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss), insieme a ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), situato al largo di Tolone in Francia, verrà a costituire il telescopio sottomarino multisito KM3NeT che, nella sua configurazione finale, occuperà complessivamente un volume di un chilometro cubo, sfruttando l'acqua marina come massa di interazione per i neutrini.