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Description
L’esperimento JUNO (Jiangmen Undergound Neutrino Observatory) che entrerà presto in funzione
vicino a Kaiping, nel sud della Cina, è uno dei più importanti esempi di rivelatori che nei prossimi
anni permetteranno di effettuare misure di precisione e di affrontare alcuni dei problemi aperti nella
fisica dei neutrini. Si tratta di uno scintillatore liquido di grandi dimensioni (circa 36 mt di diametro
e 20 kton di massa), installato a circa 700 m di profondità e caratterizzato da una bassa soglia di rivelazione in energia e da una risoluzione elevatissima (sigmaE/sqrtE)≅ 3% . Grazie a queste caratteristiche e al buon livello di purificazione previsto, JUNO dovrebbe sviluppare un ricco programma di analisi che lo renderanno uno dei principali esperimenti di fisica del neutrino nei prossimi anni.
Scopo principale dell’esperimento è la determinazione della gerarchia di massa dei neutrini (normale o inversa), con un’accuratezza che potrebbe raggiungere 3-4 σ, grazie allo studio del decadimento beta inverso con sorgenti di antineutrini da reattore provenienti principalmente da 2 complessi di reattori nucleari situati alla distanza di circa 53 km dal rivelatore (scelta per massimizzare l’effetto di
oscillazione). Il risultato di JUNO, diversamente dal caso di altri esperimenti, non sarà influenzato dalle incertezze sul profilo di densità della terra e sul parametro di violazione della CP parità. La conoscenza della gerarchia di massa sarebbe fondamentale per discriminare tra diverse classi di
modelli teorici e anche per valutare la sensibilità raggiungibile in vari esperimenti futuri (in particolare per la ricerca del doppio decadimento beta senza neutrini e, dunque, della reale natura del neutrino). In aggiunta a questa misura, JUNO, grazie alle sue caratteristiche di elevata statistica ed eccellente risoluzione energetica, potrà sviluppare anche un ricco programma di misure di alto
interesse per la fisica astro-particellare. Si abbasserà di quasi un ordine di grandezza la precisione nella determinazione di diversi parametri di massa e di “mescolamento” per i neutrini; si dovrebbe avere una sensibilità molto elevata alla rivelazione di eventuali neutrini provenienti dall’esplosione di una Supernova; sarà possibile misurare i neutrini emessi dalla terra (con risultati importanti per i modelli geologici oltre che fisici) ed è in programma anche la rivelazione dei neutrini atmosferici.
Infine, ma non da ultimo, l’esperimento JUNO dovrebbe contribuire significativamente anche a perfezionare la conoscenza dei neutrini solari. Infatti, oltre alla già citata misura dei parametri, (sin^2(θ_{12}) e ∆m^2_{21}) che ne regolano le oscillazioni, a JUNO sarà possibile anche studiare direttamente il flusso di questi neutrini, soprattutto per quel che riguarda i neutrini da 8B e da 7Be. Queste misure sono interessanti, da un lato per provare a risolvere il problema della “metallicità solare”, discriminando tra le diverse possibili versioni dei Modelli Solari Standard (alta e bassa metallicità), e dall’altro (mediante lo studio dello spettro dei neutrini da 8 B e delle asimmetrie giorno-notte) per testare la validità del modello di oscillazione basato sulla soluzione di LMA (Largo Angolo di Mescolamento) e cercare eventuali discrepanze rispetto a questo paradigma, interpretabili come segnali di interazioni non standard (NSI) per i neutrini. I lavori di scavo sono ormai ultimati e proseguono la realizzazione ed i tests delle diverse parti
dell’esperimento e l’allestimento dei vari sistemi di purificazione e l’inizio della presa dati è previsto per il 2021.
