AD UN PASSO DALLO ZERO ASSOLUTO

Il metro cubo più freddo dell’universo

Un record ottenuto grazie allo strumento CUORE ai Laboratori del Gran Sasso, portando una struttura di rame del volume di un metro cubo alla temperatura di 6 millikelvin: è la prima volta che un esperimento riesce a raggiungere una temperatura così prossima allo zero assoluto (0 Kelvin) con una massa ed un volume di questa entità

cuore_fotoIl metro cubo più freddo dell’Universo. E’ quello ottenuto con l’esperimento CUORE ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN.

Un record mondiale ottenuto portando una struttura di rame del volume di un metro cubo alla temperatura di 6 millikelvin: è la prima volta che un esperimento riesce a raggiungere una temperatura così prossima allo zero assoluto (0 Kelvin) con una massa ed un volume di questa entità. La struttura di rame così raffreddata, pari a circa 400 kg, è stata per 15 giorni, il metro cubo più freddo dell’Universo.

CUORE (acronimo per Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) è un esperimento ideato per studiare le proprietà dei neutrini che vede un’importante collaborazione tra Istituto Nazionale di Fisica nucleare e Università di Milano-Bicocca per la realizzazione del sistema criogenico necessario per raffreddarne i rivelatori. In particolare, l’esperimento cerca un fenomeno raro chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini. Rivelare questo processo consentirebbe, non solo di determinare la massa dei neutrini, ma anche di dimostrare la loro eventuale natura di particelle di Majorana fornendo una possibile interpretazione dell’asimmetria tra materia e antimateria che caratterizza il nostro Universo. Cuore è progettato per lavorare in condizioni di ultrafreddo: è infatti composto da cristalli di Tellurite impiegati come bolometri (rivelatori di radiazione) e progettati per funzionare a temperature di circa 10 millikelvin, cioè dieci millesimi di grado sopra lo zero assoluto.

«Si tratta di un risultato importante che testimonia come la scienza italiana raggiunga un solido primato nella tecnologia del ultrafreddo grazie all’integrazione e alla collaborazione tra ricerca, università e aziende. – commenta Carlo Bucci, ricercatore INFN e portavoce italiano dell’esperimento – La temperatura raggiunta nel criostato dell’esperimento, 6 millikelvin, equivale a -273,144 gradi centigradi, una temperatura vicinissima allo zero assoluto pari a -273,15 centigradi. Nessuno ha mai raffreddato a queste temperature una massa di materiale ed un volume simili».

«Il criostato di CUORE – spiega Angelo Nucciotti, docente di fisica nucleare dell’Università di Milano-Bicocca e responsabile della progettazione del criostato – è unico al mondo non solo per dimensioni e potenza refrigerante ma anche perché, grazie all’utilizzo di materiali appositamente selezionati e di speciali tecniche costruttive, garantisce che l’esperimento si svolga in un ambiente con bassissimi livelli di radioattività. Una volta completo, il rivelatore sarà racchiuso in una copertura di piombo antico di età romana, un materiale caratterizzato da una radioattività intrinseca estremamente bassa che fungerà da schermo».

CUORE è una collaborazione internazionale formata da circa 130 scienziati provenienti da trenta istituzioni in Italia, USA, Cina, Spagna e Francia. Lo strumento Cuore ha attualmente una capacità di raffreddamento per 600 kg, ma una volta completato sarà composto da 1000 cristalli di Tellurite e sarà in grado di raffreddare raffreddare una massa totale di quasi 2 tonnellate. Il rivelatore sarà inoltre schermato con circa 5 tonnellate di piombo romano.