Fisica sperimentale dei neutrini
Fisica sperimentale dei neutrini
I neutrini sono tra le particelle più elusive della natura e sono al centro di numerose questioni aperte, come l’origine della loro massa, i meccanismi con cui oscillano da un sapore all’altro, l’eventuale esistenza di nuovi tipi di neutrini e il possibile legame con l’asimmetria tra materia e antimateria nell’Universo. Questi temi sono studiati attraverso esperimenti con acceleratori e fasci di neutrini dedicati, condotti nell’ambito di ampie collaborazioni internazionali presso il Fermi National Accelerator Laboratory negli Stati Uniti. L’obiettivo è approfondire la conoscenza delle proprietà dei neutrini e ricercare possibili segnali di nuova fisica oltre il Modello Standard.
ICARUS e SBN
Docenti: Silvio Cherubini, Catia Petta, Maria Letizia Pumo
In stretta collaborazione con la Sezione INFN di Catania e con altre istituzioni italiane e straniere, il gruppo partecipa all’esperimento ICARUS, parte del programma SBN — Short-Baseline Neutrino di Fermilab. ICARUS utilizza la più grande Time Projection Chamber ad Argon Liquido esistente attualmente, un rivelatore che permette di ricostruire con grande dettaglio le particelle prodotte dalle interazioni dei neutrini con l’argon. Il rivelatore ICARUS T600 opera come Far Detector del programma SBN di Fermilab.
Il programma SBN è dedicato allo studio delle oscillazioni di neutrino su short-baseline e alla ricerca di possibili neutrini sterili, una delle questioni aperte nella fisica dei neutrini. ICARUS contribuisce inoltre alla misura delle interazioni neutrino-argon e alla ricerca di possibili segnali di nuova fisica oltre il Modello Standard.
Le attività del gruppo riguardano l’analisi dei dati, la simulazione e ricostruzione degli eventi, la calibrazione dei rivelatori e lo sviluppo dei sistemi di lettura e rivelazione della luce. Queste competenze contribuiscono sia allo studio delle proprietà fondamentali dei neutrini sia allo sviluppo di tecnologie avanzate per la rivelazione di eventi rari.
DUNE
Docenti: Silvio Cherubini, Catia Petta, Maria Letizia Pumo
Il gruppo è coinvolto nell’esperimento internazionale DUNE — Deep Underground Neutrino Experiment, uno dei progetti più ambiziosi della fisica dei neutrini a livello mondiale. DUNE studierà un fascio di neutrini prodotto a Fermilab, caratterizzato dal Near Detector e rivelato, dopo un percorso di circa 1300 km attraverso la Terra, da grandi rivelatori sotterranei installati presso il Sanford Underground Research Facility in South Dakota.
Misurando i diversi canali di apparizione e sparizione in questo lungo percorso, DUNE permetterà di studiare con grande precisione il fenomeno delle oscillazioni e di affrontare alcune questioni fondamentali ancora aperte: l’ordinamento delle masse dei neutrini, la possibile violazione di CP nel settore leptonico, il ruolo dei neutrini nell’evoluzione dell’Universo e la rivelazione di neutrini prodotti da eventi astrofisici estremi, come le supernovae.
Le attività del gruppo si inseriscono nello sviluppo e nell’utilizzo di rivelatori ad argon liquido di grande massa ed alta precisione. In particolare, riguardano la simulazione e ricostruzione degli eventi, lo studio della risposta dei rivelatori, la costruzione degli apparati di misura e lo sviluppo di tecniche avanzate di analisi dei dati. In questo contesto, DUNE rappresenta sia una frontiera per la fisica fondamentale sia un banco di prova per tecnologie innovative di rivelazione.