Nel cuore delle pianure del South Dakota, un progetto epocale sta prendendo forma, promettendo di svelare alcuni dei più grandi misteri dell'Universo. Il progetto DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), condotto dal Fermilab del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, rappresenta un balzo audace nell'esplorazione delle particelle più sfuggenti e intriganti: i neutrini, tramite la costruzione di un maestoso tunnel sotterraneo.
L'ambizione di DUNE e il tunnel sotterraneo
Il progetto DUNE è un'impresa di vasta portata, sia in termini di ambizione scientifica che di risorse necessarie per la sua realizzazione. Con una stima di spesa che supera i 3 miliardi di dollari, mira a realizzare un tunnel sotterraneo lungo oltre 1.300 chilometri, scavato al di sotto della superficie terrestre. Questo tunnel sarà il palcoscenico di un'impresa scientifica senza precedenti, consentendo agli scienziati di studiare il comportamento dei neutrini in un ambiente controllato e isolato.
La prima fase del progetto ha visto l'estrazione di 800mila tonnellate di roccia da un'ex miniera d'oro nel South Dakota, dando vita a tre tunnel che si estendono per chilometri sotto la terra. Questi tunnel ospiteranno dei rilevatori di neutrini di dimensioni monumentali, con il primo previsto per essere operativo entro la fine del 2028 e il secondo a seguire l'anno successivo. Questi rilevatori saranno dotati di tecnologie all'avanguardia per catturare e analizzare le sfuggenti particelle di neutrini.
Neutrini: le particelle fantasma dell'Universo
I neutrini, definiti come "particelle fantasma", sono tra le entità più elusive dell'Universo. Sono particelle fondamentali della fisica delle particelle, ma la loro struttura e il loro comportamento rimangono ancora in gran parte misteriosi. Privi di carica elettrica e estremamente leggeri, questi enigmatici abitanti del cosmo possono attraversare la materia senza lasciare traccia, per questo sono molto difficili da studiare.
La loro natura sfuggente li rende essenziali per la comprensione di fenomeni cosmici fondamentali, come il Big Bang e l'evoluzione stellare. Uno degli obiettivi primari del progetto DUNE è indagare sulle oscillazioni dei neutrini lungo il percorso sotterraneo. Gli scienziati hanno scoperto che i neutrini possono mutare tra tre diversi "sapore" durante il loro viaggio, un fenomeno noto come "oscillazione".
Comprendere queste oscillazioni potrebbe gettare luce su fondamentali domande cosmologiche, come la prevalenza della materia sull'antimateria nell'Universo post Big Bang. Studiando in che modo i neutrini si comportano nei 1.300 km di percorso sotterraneo, gli scienziati sperano di rispondere a domande cruciali.
Catturare l'esplosione cosmica
Le supernove sono eventi cosmici estremamente energetici, in cui una stella esplode violentemente al termine della sua vita. Questi eventi possono produrre un'enorme quantità di neutrini, offrendo agli scienziati un'opportunità unica di studiare le proprietà di queste particelle e i processi fisici che avvengono durante il collasso stellare.
I rilevatori di neutrini del progetto DUNE avranno un ruolo cruciale nell'osservazione delle supernove. La capacità di catturare e analizzare i neutrini emessi durante una supernova consentirà agli scienziati di studiare da vicino uno degli eventi più violenti e misteriosi dell'Universo.
Alla ricerca del Decadimento dei Protoni
Il decadimento dei protoni è un fenomeno teorizzato ma mai osservato, che potrebbe rivelare importanti dettagli sulla stabilità fondamentale della materia. Il progetto DUNE mira a catturare la "firma" di questo processo, utilizzando i suoi rilevatori di neutrini per rilevare eventuali segnali di decadimento dei protoni.
La scoperta del decadimento dei protoni avrebbe profonde implicazioni per la nostra comprensione della struttura più intima della materia e dei suoi comportamenti in condizioni estreme. Potrebbe anche aprire nuove strade per la ricerca scientifica, sfidando le attuali teorie della fisica delle particelle e portando a una maggiore comprensione dei fondamenti dell'Universo.