Relazione Anno 2009 - Dipartimento di Fisica G. Occhialini - Infn

Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2009
a) Misura diretta della massa dell'antineutrino elettronico con metodo
calorimetrico
Nel corso del 2009 è proseguita l'installazione dell'esperimento MARE-1. Una volta
completato l'assemblaggio del set-up criogenico, alcuni inconvenienti incontrati
durante i primi raffreddamenti hanno costretto a posticipare l'inizio della presa dati.
In particolare si è dovuto ridisegnare il supporto meccanico in Kevlar ed i
collegamenti elettrici a bassa conducibilità termica del preamplificatore criogenico.
Nella seconda metà del 2009 sono state testate con successo a bassa temperatura le
nuove soluzioni tecniche adottate. Alla fine del 2009 il sistema è pronto per iniziare
la caratterizzazione dei microcalorimetri con cristalli di perrenato di argento
(AgReO 4 ).
Le attività di MARE-1 si svolgono in collaborazione con NASA/GSFC (Greenbelt,
MD, USA) e Wisconsin University (Madison, WI, USA).
Nel 2009 è stata anche avviata una collaborazione con il gruppo di Fedor Šimkovic
della Comenius University (Bratislava, Slovakia) per uno studio dettagliato della
forma teorica dello spettro beta del 187 Re.
b) Ricerca del decadimento doppio beta (DBD) senza neutrini nel 130 Te e di altri
decadimento rari con bolometri di TeO 2
La ricerca del DBD senza neutrini (il tempo di dimezzamento è maggiore di 10 24
anni) è uno dei metodi più sensibili per determinare la natura del neutrino
(Dirac/Majorana) e per ricavare informazioni sulla gerarchia e sulla scala assoluta di
massa di questa particella, tanto importante in processi nucleari, come la produzione
di energia solare e i decadimenti radioattivi deboli, e per spiegare misteri ancora oggi
insoluti sulla formazione dell'universo e sulla sua composizione.
Tale ricerca viene portata avanti da quasi vent’ anni dal gruppo di Milano tramite
tecnica bolometrica, basata sull'impiego di cristalli di TeO 2 , operanti a temperature
criogeniche. Qualunque energia depositata al loro interno può essere misurata senza
alcuno strato morto superficiale grazie alla loro variazione di temperatura che, a 10
mK, risulta misurabile. Il tellurio naturale utilizzato per la costruzione dei cristalli
contiene l'isotopo candidato al Decadimento Doppio Beta (DBD) in una frazione del
33.8%. La segnatura cercata per un evento senza emissione di neutrini (DBD0n) è il
picco somma al Q valore della reazione nello spettro energetico. Questo picco è
dovuto alla deposizione completa dell'energia da parte dei due elettroni emessi nel
decadimento.
L'attività svolta dal gruppo nel corso del 2009 può essere suddivisa in 4 filoni
principali:
1) CUORICINO
2) Run di test “Tre torri”
3) CUORE
4) CUORE-0
5) R&D su bolometri scintillanti
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