INFN-LNF Laboratori Nazionali di Frascati
E’ stato effettuato con successo il primo test di messa in funzione dell’apparato sperimentale di QUAX presso i LNF.
La scorsa settimana presso il laboratorio COLD è stata effettuata la prima presa dati, durata appena 120 minuti, dell’esperimento QUAX@LNF (QUaerere AXions) dedicato alla ricerca di materia oscura sotto forma di assioni.
Cosa sono gli assioni Circa il 25% dell’Universo è costituito da una materia invisibile che non emette né assorbe radiazione e interagisce solo gravitazionalmente: la materia oscura. Secondo i modelli teorici, gli assioni sono ipotetiche particelle di materia oscura con una massa compresa tra i microelettronvolt e le decine di millielettronvolt (miliardi di volte inferiore alla massa dell’elettrone) e, nell’ipotesi che la materia oscura sia interamente composta da assioni di origine cosmologica, questi sarebbero presenti in migliaia di miliardi di particelle per centimetro cubo. Sempre secondo questi modelli teorici, gli assioni interagiscono con campi magnetici molto intensi convertendosi in fotoni di uguale energia.
Come funziona QUAX L’apparato sperimentale di QUAX è costituito da un’antenna, una cavità risonante a radiofrequenza raffreddata a una temperatura vicina allo zero assoluto (ordine dei milliKelvin) e immersa in un forte campo magnetico (9 tesla). La presenza di assioni nella galassia causerebbe un segnale a radiofrequenza rilevabile con amplificatori molto sensibili e a bassissimo rumore, ecco perché è necessario mantenere la cavità a temperature prossime allo zero assoluto. La cavità serve ad intrappolare i fotoni generati dagli assioni per un tempo sufficientemente lungo, amplificando così il segnale ricercato.
Primo run di luglio Nel primo test, condotto la settimana scorsa dal team del laboratorio COLD, è stato verificato il corretto funzionamento della cavità risonante e dell’intero sistema della catena di acquisizione dati. I risultati forniranno indicazioni sul rumore del sistema e sulle proprietà della cavità utili per ottimizzare il setup in vista della presa dati con cui partirà ufficialmente QUAX@LNF, in programma nel 2023.
La collaborazione QUAX@LNF e QUAX@LNL L’esperimento QUAX è condotto presso due strutture dell’INFN: ai Laboratori Nazionali di Frascati dove si studia l’accoppiamento dell’assione con il fotone e ai Laboratori Nazionali di Legnaro dove si studia anche l’accoppiamento dell’assione con l’elettrone. La collaborazione include ricercatori delle sezioni INFN di Padova, Salerno e Trento.