Pubblicati su Science (https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp6474)  i nuovi risultati dell’esperimento CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) ospitato ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).

Scopo di CUORE è principalmente la ricerca del decadimento doppio beta privo di neutrini  (0𝜈𝛽𝛽) nel ¹³⁰Te. L’esperimento è entrato in funzione nel 2017 e dal 2019 ad oggi ha ininterrottamente raccolto dati con un ciclo di funzionamento superiore al 90% . Grazie alla stabilità operativa senza precedenti dell’infrastruttura criogenica, tra il 2017 e la metà del 2023 e’ stata accumulata  un esposizione di oltre 2 tonnellate/anno di ossido di tellurio (¹³⁰TeO₂  ). 

Con il più grande set di dati del suo genere la collaborazione CUORE ha fissato un nuovo limite alla frequenza con cui si potrebbe verificare il doppio decadimento beta senza neutrini in un atomo di tellurio. In media 3,5×10²⁵ anni ossia non più di una volta ogni  35 milioni di miliardi di miliardi di anni,  il limite più restrittivo mai raggiunto prima per l’emivita 0𝜈𝛽𝛽 del tellurio.

Il rivelatore di CUORE è costituito da una matrice compatta di 988 calorimetri a cristalli di ¹³⁰TeO₂ di 5 × 5 × 5 cm³ ciascuno con una massa attiva di 742 kg di ¹³⁰TeO₂, pari a circa 206 kg di ¹³⁰Te. Il rivelatore è alloggiato all’interno di un criostato a diluizione appositamente realizzato per questo esperimento. Si tratta di un refrigeratore a diluizione multistadio, senza fluidi criogenici, che raffredda il rivelatore a circa 10 mK e lo mantiene stabile a questa temperatura.  Il volume complessivo del rivelatore e’ di un metro cubo circa ed è per questo motivo che il rivelatore di CUORE e’ stato definito “il metro cubo più freddo dell’universo”.

L’utilizzo di questi sofisticati rivelatori criogenici consente a CUORE di raggiungere una tale  sensibilità da essere in grado di registrare anche il pulsare delle onde che si infrangono sulla costa a 50 chilometri di distanza dai laboratori del Gran Sasso.

In particolare è grazie ad una ricerca ideata e sviluppata dal gruppo di CUORE della Sezione INFN di Bologna  che l’origine di questi lontani disturbi che si manifestano a frequenze inferiori all’hertz è stata ricondotta all’attivita’ microsismica  marina del Tirreno e dell’Adriatico.

Ma anche tecnici e tecnologi della Sezione di Bologna hanno fornito un rilevante contributo durante la delicata fase di assemblaggio del criostato e forniranno un prezioso supporto nella prossima futura fase di smontaggio dell’esperimento.

CUORE continuerà infatti ad acquisire dati fino al raggiungimento di un’esposizione analizzata di 3 tonnellate all’anno di TeO₂ corrispondente a circa 1 tonnellata all’anno di ¹³⁰Te.  E ciò è previsto per la metà del 2026.

CUORE è una collaborazione internazionale che coinvolge oltre 20 istituzioni. L’esperimento, operativo presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, è guidato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dal Department of Energy (DOE) degli Stati Uniti, attraverso il Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley, California).

Link alle pagine di  CUORE :  https://cuoreexperiment.org/

Link alle pagine di  CUORE a LNGS:  https://www.lngs.infn.it/it/cuore

Link a “The Coldest Cubic Meter in the Known Universe”: https://arxiv.org/abs/1410.1560