Si è conclusa con pieno successo a metà aprile l’installazione del primo nucleo del telescopio per neutrini KM3NeT/ARCA. L’apparato, in costruzione a 3500 metri di profondità nello Ionio, al largo di Capo Passero in Sicilia, si propone di investigare i corpi celesti più esotici mediante la misura dei neutrini di origine cosmica che arrivano fino a noi.
Determinante per il successo dell’operazione è stato il contributo di lungo corso della Sezione INFN di Bari.
KM3NeT è l’ambizioso progetto internazionale finalizzato allo studio delle proprietà del neutrino, la particella più elusiva e pervasiva che si conosca, e per sondare il Cosmo mediante la rivelazione di neutrini di origine celeste che giungono fino a noi. La ricerca si svolge mediante due apparati, di nome ARCA e ORCA, in costruzione in siti abissali nel Mediterraneo, l’uno al largo della Sicilia, l’altro al largo delle coste francesi di Tolone. La Collaborazione comprende più di 250 persone provenienti da quasi 60 centri di ricerca di tutto il mondo, con un'ampia partecipazione dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
L’apparato consiste di stringhe di rivelazione alte fino a 700 metri e ancorate sul fondo marino. Le stringhe sono equipaggiate con moduli ottici dotati di sensori ultrasensibili (fotomoltiplicatori) per raccogliere nel buio più fitto degli abissi marini i debolissimi lampi di luce emessi per effetto Cherenkov al passaggio di particelle elementari prodotte nelle interazioni dei neutrini che si intendono studiare.
Stringa di rivelazione del telescopio sottomarino ARCA durante l'installazione sul fondo al mare, a 3500 metri di profondità. L'installazione avviene con la stringa avvolta su un veicolo lanciatore (il LOM - Launcher of Optical Modules) sferico, di 2 metri di diametro, posizionato sulla struttura di ancoraggio progettata all'INFN di Bari. Una volta azionato un meccanismo di sgancio, il LOM risale verso la superficie srotolando dietro di sè la stringa. In primo piano è uno dei due bracci del veicolo sottomarino usato per l'operazione
Con una complessa operazione marina durata una settimana, la Collaborazione ha compiuto un passo fondamentale per la costruzione dell’apparato ARCA, mediante l’installazione di una nuova junction box, necessaria per realizzare i collegamenti sottomarini dell’apparato, e di ben 5 stringhe di rivelazione. Insieme alla linea già installata negli anni scorsi, queste rappresentano il primo nucleo dell’apparato che si intende ora completare nel giro di qualche anno.
Ispezione sottomarina di un modulo ottico del telescopio sottomarino ARCA dopo l'installazione (immagini riprese dal veicolo sottomarino a circa 3000 m di profondità)
Irene Sgura, tecnologo dell’INFN di Bari e coordinatrice a livello internazionale dell’integrazione dei moduli elettro-ottici di base-stringa e Maurizio Mongelli, responsabile del Servizio di Progettazione Meccanica della Sezione INFN di Bari, che si sono occupati della progettazione di alcuni componenti fondamentali delle stringhe - quali il sistema meccanico di sollevamento e ancoraggio in mare e il modulo elettro-ottico di base - spiegano: “La necessità di garantire la buona funzionalità dell’apparato sui tempi lunghi richiesti per questa sperimentazione, in un ambiente così particolare, è una sfida tecnologica poderosa. L’obiettivo è stato anche raggiunto grazie ad una stretta collaborazione e attività di trasferimento tecnologico con ditte leader nel settore. Determinante è stato anche il contributo del Servizio di Officina Meccanica della Sezione di Bari, con la realizzazione di diversi componenti meccanici nel rigoroso rispetto della qualità degli oggetti e delle scadenze imposte”.
Aggiunge Irene Sgura: “Il modulo elettro-ottico di base svolge un ruolo cruciale all'interno della stringa in quanto un suo eventuale malfunzionamento potrebbe mettere a rischio la funzionalità dell'intera stringa. La sua integrazione avviene nel rispetto di severe procedure di integrazione e di test che sono state studiate e verificate in ogni dettaglio. Il tutto assicura omogeneità di produzione e qualità indipendentemente dal sito di integrazione.”
Marco Circella, ricercatore della Sezione INFN di Bari, è stato per 4 anni il Technical Project Manager di KM3NeT e in precedenza ha ricoperto per 6 anni il ruolo analogo in ANTARES, il telescopio sottomarino per neutrini di prima generazione; dice: “La recente operazione marina arriva a certificare il completamento di un percorso di lunga durata di sviluppo e di qualifica del nostro progetto. Rappresenta anche la dimostrazione del buon funzionamento della potente organizzazione implementata per la costruzione di un apparato così grande e complesso, con decine di centri di integrazione distribuiti sia in Italia che all’estero. Questo ci consente di puntare ad un programma di costruzione ambizioso sia per ARCA che per ORCA, con nuove campagne di installazione già programmate nei due siti per i prossimi mesi”.
Già oggi, grazie alle 6 stringhe di ARCA e alle altrettante in presa-dati per ORCA, KM3NeT è in grado di superare le prestazioni del suo predecessore, ANTARES, in presa dati dal 2008. Si realizzano così nuove entusiasmanti possibilità di studiare l’Universo dal fondo del mare.
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