L’esperimento CUPID-0 (CUORE Upgrade with Particle IDentification) installato presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare ha pubblicato su Physical Review Letters i suoi primi risultati. A circa un anno dall’inizio della presa dati, cominciata nel marzo 2017, gli scienziati della collaborazione CUPID-0 hanno ottenuto un nuovo limite per il decadimento doppio beta senza neutrini in un isotopo del selenio. Il nuovo limite è circa dieci volte superiore al precedente. CUPID-0 sta testando calorimetri scintillanti (bolometri) basati su cristalli di seleniuro di zinco, sviluppati grazie al finanziamento dello European Research Council (ERC, Advanced Grant) del progetto LUCIFER (Low-background Underground Cryogenic Installation for Elusive Rates), vinto nel 2009 da Fernando Ferroni, attuale presidente dell’INFN. Questa tecnologia sarà poi impiegata nel futuro progetto CUPID, un grande esperimento di terza generazione che verrà costruito ai LNGS nella prossima decade. Cupid-0 studia il decadimento doppio beta senza neutrini, un fenomeno rarissimo che, se rivelato, implicherebbe che neutrino e antineutrino sono particelle di Majorana, cioè che particella e antiparticella coincidono.
“Cercare di dimostrare l’ipotesi di Majorana sulla natura del neutrino che forse ci potrebbe aiutare a comprendere il mistero della scomparsa dell’antimateria è un’impresa di una difficoltà straordinaria. CUPID-0 apre una prospettiva realistica per un futuro esperimento che possa avere una possibilità di successo” sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell’INFN.
“Il grande sforzo della collaborazione è iniziato nel 2010 con il grant europeo LUCIFER e oggi viene ampiamente ripagato da questi risultati scientifici. Ringrazio quindi tutti i colleghi che negli anni hanno contribuito a costruire questo successo e i LNGS per il continuo supporto offerto”, commenta lo spokesperson Stefano Pirro (LNGS).
“I bolometri per la ricerca del doppio beta, dopo 30 anni di sviluppo e il successo di CUORE, entrano con CUPID-0 in una nuova fase” aggiunge Ezio Previtali, responsabile nazionale dell’esperimento. “Siamo orgogliosi perché è l’INFN ad aver ideato questa nuova classe di rivelatori e ad averli portati fino allo sviluppo attuale” conclude Previtali.
In CUPID-0 sono coinvolte le sezioni dell’INFN di Genova, Roma1, Milano Bicocca e i Laboratori Nazionali di Legnaro e del Gran Sasso che ospitano l’esperimento.
Da LUCIFER A CUPID
Il progetto CUPID (CUORE Upgrade with Particle IDentification) nasce con lo scopo di realizzare un rivelatore bolometrico innovativo in grado di lavorare in condizioni di radiopurezza estrema, utilizzando l’infrastruttura di CUORE.
CUPID-0 è il primo prototipo che, in vista del futuro CUPID, sta testando calorimetri scintillanti basati su cristalli di seleniuro di zinco. Costruito tra il 2015 ed il 2016 ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, CUPID-0 ha iniziato a raccogliere dati nel marzo 2017 mostrando un continuo miglioramento delle prestazioni sperimentali. CUPID-0 è il primo esperimento per la ricerca del doppio decadimento beta, realizzato con bolometri arricchiti isotopicamente e scintillanti, in grado di raggiungere una sensibilità comparabile a quella degli attuali esperimenti. L’esperimento consente di misurare sia il calore sia la luce all’interno del cristallo. Combinando le due misure si riesce a identificare e distinguere i decadimenti alfa dai decadimenti beta con altissima precisione. Attualmente si stanno sperimentando differenti tecniche per individuare quella più promettente per un esperimento di nuova generazione. Un altro cristallo scintillante, il molibdato di litio, studiato per la prima volta all’interno della collaborazione LUCIFER è stato utilizzato per realizzare un secondo prototipo, che entro l’estate inizierà la presa dati nei Laboratori Sotterranei di Modane in Francia. Anche quest’ultimo progetto vede un forte coinvolgimento dell’INFN.
