ICARUS

ICARUS

Staff

C. Farnese, D. Gibin

Collaboratori esterni

S. Centro (INFN), A. Guglielmi (INFN), G. Meng (INFN), F. Varanini (INFN), S. Ventura (INFN).

Attività di ricerca

ICARUS è un progetto dedicato allo studio delle oscillazioni dei neutrini e della stabilità della materia basato sull’utilizzo di camere a proiezione temporale riempite con Argon Liquido (LAr-TPC), una tecnica di rivelazione proposta per la prima volta nel 1977 da Carlo Rubbia.
Questa tecnica permette di realizzare rivelatori elettronici omogenei e completamente attivi, con masse dell’ordine delle migliaia di tonnellate, che possiedono insieme le capacità di visualizzazione caratteristiche delle camere a bolle (con risoluzioni spaziali dell’ordine di un millimetro) e le proprietà tipiche dei calorimetri elettromagnetici.
La ridondanza delle informazioni fornite rendono possibile la ricostruzione topologica degli eventi, la identificazione delle particelle mediante lo studio della loro densità di ionizzazione nonché  la misura calorimetrica dell’energia depositata. Tutte queste proprietà  rendono le LAr-TPC un rivelatore ideale per lo studio degli eventi rari ed in particolare per lo studio delle interazioni di neutrino, consentendo l’identificazione con ottima efficienza dei neutrini di tipo muonico ed elettronico.
Il rivelatore ICARUS T600 rappresenta, con una massa attiva di 476 tonnellate, lo stato dell’arte delle LAr-TPC ed ha funzionato con successo dal 2010 al 2013 presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). Durante questo periodo ha raccolto con elevata efficienza circa 3000 interazioni di neutrino del fascio CNGS indagando tramite l'oscillazione νμ→ νe  la possibile esistenza di neutrini sterili.
Ha inoltre raccolto e sta tuttora studiando eventi associati a raggi cosmici allo scopo di identificare le interazioni prodotte dai neutrini atmosferici.
I risultati ottenuti ai LNGS rendono ICARUS una pietra miliare per la costruzione dei futuri rivelatori di grande massa (~30 kton di LAr) che verranno impiegati per la determinazione del parametro di violazione di CP e della gerarchia di massa dei neutrini (esperimento LBNF/DUNE). Inoltre la tecnologia delle TPC ad Argon Liquido risulta la più idonea per la ricerca di oscillazioni   νμ→ νe  con fasci di neutrini di energia ~1 GeV.  Il rivelatore T600 a partire dal 2017 verrà installato sul fascio BNB di neutrini di bassa energia (~0.8 GeV) del Fermilab nell’ambito di un nuovo esperimento per lo studio delle anomalie osservate da LSND, MiniBooNE, reattori nucleari e sorgenti di calibrazione degli esperimenti solari che suggeriscono la presenza di neutrini "sterili". Questo nuovo esperimento, alla cui realizzazione il gruppo ICARUS di Padova sta attivamente contribuendo, utilizza tre rivelatori basati sulla tecnologia delle LAr-TPC, posizionati a diverse distanze lungo la linea di fascio: dal confronto fra gli spettri degli eventi di neutrino osservati nelle differenti posizioni sarà possibile evidenziare in maniera diretta l’eventuale presenza di oscillazioni anomale, chiarendo definitivamente il problema dei neutrini "sterili".