Nel cuore delle colline del Guangdong, a 700 metri sotto terra, ha preso vita una delle più ambiziose imprese scientifiche del nostro tempo. Il 26 agosto l’Osservatorio Sotterraneo di Neutrini di Jiangmen (JUNO) ha completato il riempimento del suo enorme rilevatore da 20.000 tonnellate di scintillatore liquido e ha avviato la raccolta dati, aprendo una nuova fase nella ricerca dei neutrini. Dopo oltre dieci anni di lavori, questa struttura unica si prepara ad affrontare uno dei misteri più profondi della fisica delle particelle: l’ordine delle masse dei neutrini.
La sfida delle particelle fantasma
I neutrini, soprannominati “particelle fantasma” per la loro capacità di attraversare la materia senza interagire, sono al centro dell’indagine di JUNO. L’osservatorio è stato progettato per catturare gli antineutrini emessi dalle centrali nucleari di Taishan e Yangjiang, a 53 km di distanza, e misurare il loro spettro energetico con una precisione senza precedenti. L’obiettivo è capire se il terzo stato di massa sia più pesante del secondo, una questione che potrebbe cambiare la nostra visione dell’universo. Diversamente da altri esperimenti, JUNO è in gran parte indipendente dagli effetti della materia terrestre e può offrire misurazioni più pulite e accurate dei parametri di oscillazione.
La costruzione del rilevatore ha richiesto soluzioni tecnologiche straordinarie. Al centro si trova una sfera acrilica di 35 metri di diametro, immersa in una piscina d’acqua profonda 44 metri e sorretta da una struttura in acciaio inossidabile di oltre 41 metri. Il riempimento ha richiesto 45 giorni e 60.000 tonnellate di acqua ultrapura, seguite da 20.000 tonnellate di scintillatore liquido inserite in sei mesi con tolleranze millimetriche e requisiti di purezza e trasparenza altissimi.
Una collaborazione internazionale da record
Proposto nel 2008 e approvato nel 2013, JUNO è il risultato di un impegno globale: oltre 700 ricercatori di 74 istituzioni in 17 paesi hanno contribuito alla sua realizzazione. Il cuore tecnologico ospita 20.000 fotomoltiplicatori da 20 pollici e più di 25.000 da 3 pollici, capaci di catturare la minima scintilla prodotta dalle interazioni dei neutrini e trasformarla in segnali elettrici. È la più avanzata configurazione mai costruita basata su scintillatori liquidi.
JUNO è progettato per restare operativo per 30 anni, con possibili upgrade futuri per studiare il decadimento doppio-beta senza neutrini, che permetterebbe di indagare se queste particelle siano di Majorana e di esplorare la scala assoluta delle loro masse. L’osservatorio studierà anche i neutrini provenienti dal Sole, dall’atmosfera, dalla Terra e dalle supernovae, offrendo nuove opportunità per esplorare la fisica oltre il Modello Standard. Per la comunità scientifica mondiale, si tratta di un momento storico: un laboratorio capace di gettare nuova luce sulla natura della materia e dell’universo stesso.