In Giappone, è stata recentemente completata una tappa fondamentale per l’ambizioso progetto Hyper-Kamiokande: lo scavo della gigantesca caverna destinata a ospitare il rivelatore di neutrini. Questo esperimento internazionale rappresenta un grande passo avanti nella fisica delle particelle, con l’obiettivo principale di indagare le proprietà dei neutrini, particelle subatomiche di difficile rilevazione. L’Italia partecipa attivamente a questo progetto attraverso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
La caverna è stata scavata a 600 metri di profondità sotto una montagna nella città di Hida, un’area nota per il suo paesaggio montano e la sua bellezza naturale. Questa profondità è strategica poiché riduce il rumore di fondo prodotto da altre radiazioni, permettendo di catturare i segnali deboli dei neutrini. La vasca principale dell’esperimento, che sarà riempita con 260.000 metri cubi d’acqua ultra-pura, ha un diametro di 69 metri e un’altezza di quasi 73 metri, con una cupola che si eleva per 21 metri. Questo volume d’acqua non è solo un contenitore, ma funge anche da medium per la rilevazione dei neutrini.
Il funzionamento di Hyper-Kamiokande
Il principio di funzionamento di Hyper-Kamiokande si basa sulla cattura di neutrini prodotti da una sorgente situata a 300 chilometri di distanza, precisamente dall’acceleratore di particelle J-PARC. Una volta che i neutrini interagiscono con l’acqua, producono un debole bagliore di luce che sarà rilevato da migliaia di fotosensori, noti come Multi-Pmt. Questi dispositivi sono essenziali per la riuscita dell’esperimento e saranno installati sulla superficie interna della vasca prima che quest’ultima venga riempita d’acqua.
Il contributo italiano è di vitale importanza per il successo di Hyper-Kamiokande. L’INFN, attraverso la sua sezione di Napoli, coordina gli sforzi dei vari Paesi coinvolti nella realizzazione dei Multi-Pmt. Un nuovo laboratorio è attualmente in fase di costruzione a Napoli, dove verranno assemblati oltre un terzo dei sensori. Oltre a Napoli, partecipano attivamente anche le sezioni dell’INFN di Bari, Padova, Pisa e Roma, insieme a diverse università italiane, tra cui:
- Politecnico di Bari
- Università Federico II di Napoli
- Università della Campania “Luigi Vanvitelli”
- Università di Salerno
- Università di Padova
- Università di Pisa
- Sapienza Università di Roma
Questo impegno collettivo sottolinea l’importanza della collaborazione scientifica internazionale nella ricerca di frontiera.
Obiettivi di ricerca e impatti futuri
Hyper-Kamiokande ha obiettivi ambiziosi, tra cui la comprensione della storia evolutiva dell’universo. Una delle aree di ricerca più intriganti riguarda l’analisi dell’asimmetria tra neutrini e antineutrini. Questo fenomeno è cruciale per comprendere perché l’universo è composto principalmente da materia piuttosto che da antimateria. Le osservazioni dei neutrini provenienti da esplosioni stellari, come le supernovae, offriranno ulteriori informazioni su eventi catastrofici che hanno segnato la storia del nostro universo.
L’esperimento giapponese non è l’unico nel campo della ricerca sui neutrini. Infatti, ci sono altri progetti internazionali, come il telescopio sottomarino Km3Net, che si trova nel Mediterraneo. Questo telescopio è composto da due rilevatori, uno situato vicino a Tolone, in Francia, e l’altro al largo delle coste siciliane di Capo Passero. Nel febbraio 2025, Km3Net ha annunciato di aver osservato un neutrino da record, il più energetico mai registrato, un risultato che ha suscitato un notevole interesse nella comunità scientifica, mettendo in discussione alcuni modelli teorici esistenti e aprendo nuovi scenari di ricerca.
Il progresso della scienza dei neutrini ha il potenziale di trasformare la nostra comprensione del mondo subatomico e dell’universo stesso. Grazie all’impegno di scienziati e istituzioni di tutto il mondo, esperimenti come Hyper-Kamiokande e Km3Net stanno gettando le basi per nuove scoperte che potrebbero avere un impatto duraturo sulla fisica moderna. Con l’entrata in funzione di Hyper-Kamiokande prevista per il 2028, l’attesa cresce per ciò che questo straordinario esperimento potrà rivelare.
In un contesto di crescente collaborazione internazionale e innovazione tecnologica, il futuro della ricerca sui neutrini si presenta luminoso, con l’auspicio di risposte a domande fondamentali che hanno affascinato scienziati e filosofi per secoli. Mentre il mondo scientifico si prepara all’era del nuovo esperimento, la comunità si unisce nella speranza che queste ricerche possano finalmente svelare alcuni dei più grandi misteri dell’universo.