Short Baseline Neutrino (SBN)

Il programma internazionale Short Baseline Neutrino (SBN) al Fermilab si occuperà di studiare le proprietà dei neutrini e in particolare il cambio di sapore di un neutrino durante la propagazione attraverso lo spazio-tempo. 

Nato da una proposta congiunta, presentata da tre collaborazioni scientifiche, si proporne di dare una risposta definitiva sull’esistenza o meno di neutrini sterili con una massa dell’ordine dell’eV cercando un eccesso di interazioni di νe e/o un deficit di interazioni di νμ lungo il fascio Booster Neutrino Beam (BNB) dovute alle eventuali oscillazioni indotte dalla presenza del neutrino sterile.

Gli obiettivi scientifici comuni sono evidenziati nel proposal disponibile su arXiv.

I tre rivelatori utilizzati dalle collaborazioni sono basati su camere a proiezione temporale (TPC) ad argon liquido.

  • Short Baseline Near Detector (SBND): si trova a soli 110 metri dal bersaglio del BNB ed è cosituito da una LArTPC di 260 tonnellate di cui 112 di area attiva e fungerà da Near Detector lungo la linea del fascio.
  • MicroBooNE: situato a 470 metri dal bersaglio del BNB, è costituito da un TPC ad argon liquido di 170 tonnellate di cui 80 di volume attivo. Il criostato è stato riempito nel 2015 e il rilevatore è attualmente in funzione ed effettua misure di sezione d’urto dei neutrini con lo scopo di indagare l’eccesso inspiegabile di eventi elettromagnetici a bassa energia osservati da MiniBooNE.
  • Short-Baseline Far Detector (ICARUS T-600): composto da due moduli LArTPC di 300 ton, sarà posizionato a 600 metri dal bersaglio del BNB e servirà da Far Detector. Il T-600 ha operato presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dal 2010 al 2014 e, dopo una fase di upgrade al CERN, è in corso di installazione e messa in funzione al Fermilab.

Attività svolte a Bologna

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 dei raggi cosmici secondari che attraversano le TPC. La sezione di Bologna ha partecipato alla costruzione di un sistema, chiamato Il Top Cosmic Ray Tagger (CRT): realizzato presso i Laboratori Nazionali di Frascati sarà posizionato come un tetto su ICARUS-T600 e permetterà di identificare ed eliminare i segnali indotti dal passaggio dei muoni.

Ogni modulo del Top CRT misura la posizione e il tempo di transito dei muoni. Il segnale luminoso prodotto in barre di scintillatore lunghe due metri e larghe circa 20 cm è letto da SiPM incollati a delle fibre WLS. A Bologna è stato realizzato il primo prototipo a partire dalla costruzione dei contenitori in alluminio, all’incollaggio delle fibre e dalla caratterizzazione dei SiPM utilizzati.

Fasi di assemblaggio e costruzione dei moduli di CRT, presso i Laboratori Nazinali di Frascati.

Inoltre ha dato un contributo fondamentale alla costruzione dei 125 moduli presso i Laboratori Nazionali di Frascati su cui sono stati eseguiti test di funzionalità, misure di efficienza e di risoluzione temporale. 

Il gruppo SBN Bologna

Link utili

 

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