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Da Frascati un “ombrello” per ICARUS a Fermilab

Costruzione a LNF dei moduli del Cosmic Ray Tagger per ICARUS-T600.

È da poco terminata ai LNF la costruzione del Cosmic Ray Tagger (CRT) per ICARUS-T600, uno dei rivelatori dell’esperimento Short Baseline Neutrino (SBN) a Fermilab, il cui obiettivo è la scoperta dei cosiddetti neutrini sterili alla scala dell’elettronvolt, o la loro definitiva esclusione.

L’esperimento utilizzerà un fascio di neutrini muonici prodotti dall’acceleratore Booster e rivelati mediante delle camere a proiezione temporale (TPC) poste in tre punti lungo la linea del fascio: SBND (rivelatore “near”) a 100 m dal bersaglio dove sono prodotti i neutrini, MicroBoone a 460 m e ICARUS-T600 (rivelatore “far”) a 600 m. Una differenza nelle distribuzioni degli eventi di neutrino tra i rivelatori near e far, dovuta alla comparsa di neutrini elettronici e alla scomparsa di neutrini muonici, sarà da imputare all’esistenza del cosiddetto neutrino sterile; questa particella a differenza dei neutrini attivi, νe, νμ , ντ, non partecipa all’interazione elettrodebole, ma contribuisce al fenomeno delle oscillazioni dei neutrini.

Poiché i rivelatori sono in superficie, schermati dalla radiazione cosmica solo da pochi metri di cemento, è necessario un sistema in grado di identificare i muoni atmosferici che attraversano le TPC. Il Top Cosmic Ray Tagger (CRT), costruito presso i LNF servirà proprio a questo: posizionato come un tetto su ICARUS-T600, permetterà di identificare ed eliminare i segnali indotti dal passaggio dei muoni. ICARUS, dopo aver completato il suo programma di fisica ai LNGS, è stato portato nel 2017 a Fermilab, dopo una sosta al CERN, dove l’intera TPC è stata rivista e migliorata. In questo momento è in fase di riempimento con Argon liquido.

Il rivelatore si compone di tre parti: Top, Bottom e Side CRT per garantire una copertura 4π. Ogni modulo del Top CRT misura la posizione e il tempo di transito dei muoni. Il segnale luminoso è letto da SiPM incollati alle fibre. La fase di incollaggio, tra le più delicate, è stata condotta presso la camera pulita “ex-LHCb”, la costruzione dei contenitori in alluminio, il cablaggio e l’assemblaggio dei moduli sono stati eseguiti presso le sale del “capannone Gran Sasso”. Su tutti i 125 moduli sono stati eseguiti test di funzionalità, misure di efficienza e di risoluzione temporale. I risultati mostrano che tutti i requisiti richiesti dall’esperimento sono soddisfatti.

Installazione di ICARUS-T600 a Fermilab.

Alla realizzazione del Top CRT hanno collaborato tecnici e ricercatori dei LNF, LNS e delle sezioni di Bologna, Genova, Lecce, Padova, Milano, Milano Bicocca, e del CERN, con il supporto della Direzione, delIa Divisione Ricerca, della Divisione tecnica e dell’Amministrazione dei Laboratori.
Adesso i moduli sono pronti per navigare verso l’America alla ricerca di nuova fisica oltre il Modello Standard!