Super-Kamiokande
Un tipico evento neutrinico al Super-K ()
Il Super-Kamiokande, abbreviato in Super-K, è un osservatorio di neutrini situato in Giappone.
Venne costruito per studiare i neutrini solari, i neutrini atmosferici, il decadimento dei protoni, e rilevare i neutrini provenienti da qualsiasi supernova della nostra galassia.
Il Super-K fornì la prima prova dell'oscillazione dei neutrini nel 1998.
Il Super-K consiste di un grande ammasso di acqua pura, circondato da circa 11.000 "tubi fotomoltiplicatori". La struttura cilindrica misura 40 m di altezza e 40 m di diametro. L'interazione di un neutrino con gli elettroni o i nuclei dell'acqua può produrre una particella che si muove più veloce della luce nell'acqua (ma ovviamente, più piano della luce nel vuoto). Questo fatto genera un lampo di luce dovuto alla radiazione Cherenkov, che è l'equivalente ottico del boom sonico. Questo lampo genera tracce distintive di luce che vengono registrate e forniscono informazioni sulla direzione e il sapore del neutrino incidente.
Storia
La costruzione dell'osservatorio sotterraneo di Kamioka, il predecessore dell'attuale "Kamioka Observatory, Institute for Cosmic Ray Research" dell'Università di Tokyo iniziò nel 1982 e venne completata nell'aprile del 1983.
Lo scopo dell'oservatorio era di investigare la stabilità della materia, una delle questioni fondamentali nel campo della fisica delle particelle elementari.
L'osservatorio era posto 1.000 m sotto la miniera Mozumi situata a Kamioka-cho, Gifu, Giappone. Il rilevatore (KAMIOKANDE: Kamioka Nucleon Decay Experiment) era un serbatoio contenente 3.000 tonnellate di acqua pura corredato da circa 1.000 "tubi fotomoltiplicatori" (PMT) attaccati alla superficie interna. Le dimensioni del serbatoio erano di 16 m in altezza e 15,6 m di diametro. I PMT raccoglievano le luci blu tenue, chiamate luci di Cherenkov, che vengono emesse dalle particelle cariche che attraversano l'acqua a velocità superiori a quelle della luce (nell'acqua).
Interno del rilevatore, dove i tecnici manutengono i PMT usando una barca che naviga nell'acqua pura. L'acqua viene usata a causa del suo eccellente rapporto corti/indice di rifrazione ()
Un aggiornamento del rilevatore venne eseguito nel 1985 per poter osservare le particelle elementari chiamate neutrini, aventi origine cosmica.
Come risultato, il rilevatore divenne altamente sensibile e riuscì a rilevare i neutrini provenienti da una supernova esplosa nella Grande Nube di Magellano nel febbraio del 1987.
I neutrini solari vennero osservati nel 1988 contribuendo agli sviluppi nel campo dell'astronomia e dell'astrofisica.
Fino alla conferma della massa del neutrino nel 1998, tutte i dati sperimentali erano consistenti con il fatto che il neutrino non avesse massa, anche se i teorici avevano speculato sulla possibilità che i neutrini avessero massa diversa da zero per molti anni.
Un diagramma schematico del rilevatore ()
Il12 novembre 2001, molte migliaia di PMT del Super-Kamiokande implosero, apparentemente in una reazione a catena, dovuta alle onde di pressione di ogni tubo imploso che si propagavano ai suoi vicini.
Il rilevatore è stato parzialmente ripristinato con circa 5.000 PMT dotati di un guscio protettivo, per prevenire il rimanifestarsi del problema.
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