L’effetto Cherenkov osservato in un acceleratore lineare di particelle (linac) usato per la radioterapia. Crediti: Adam Glaser
Sarà presente anche il neo premio Nobel Takaaki Kajita alla cerimonia della posa della prima pietra del primo Large Size Telescope (LST) del Cherenkov Telescope Array (CTA) Nord, una delle due strutture che costituiranno l’osservatorio per astronomia gamma più grande mai realizzato al mondo. L’evento si svolgerà nel pomeriggio di oggi, venerdì 9 ottobre, all’osservatorio di Roque de los Muchachos (ORM) dell’Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), a 2200 metri sopra il livello del mare, sull’isola di La Palma nell’arcipelago spagnolo delle Canarie. L’ORM ospiterà, appunto, CTA Nord, mentre il sito prescelto per la costruzione di CTA Sud, nell’emisfero australe, è lo European Southern Observatory (ESO) a Paranal, in Cile.
Il progetto CTA, cui l’Italia partecipa con l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e un consorzio di università guidato dall’Università di Padova, prevede la realizzazione di oltre 100 telescopi di nuova generazione dedicati allo studio dei raggi gamma, cioè allo studio dei fotoni di alta e altissima energia, di origine galattica ed extragalattica, che riescono ad arrivare sul nostro pianeta. Quando i fotoni penetrano nell’atmosfera terrestre, interagiscono con gli atomi della stessa atmosfera, decadendo ed emettendo altre particelle. A loro volta queste, viaggiando a una velocità maggiore di quella della luce nell’aria, emettono una flebile luce bluastra, chiamata luce Cherenkov, un fenomeno analogo al “bang” supersonico. I telescopi di cui sarà dotato CTA, enormi specchi parabolici, avranno il difficile compito di “catturare” questa debole luce. Grazie poi all’analisi dei dati, i ricercatori saranno in grado di risalire alle sorgenti cosmiche dei fotoni primari e quindi di portarci a una maggiore comprensione delle grandi questioni ancora aperte che riguardano il nostro universo, in particolare la natura della materia oscura.
CTA sarà equipaggiato con tre tipologie di specchi parabolici per la rivelazione della luce Cherenkov, che saranno i suoi occhi ipertecnoloigici: i Large Size Telescope (LST) con un diametro di 23 metri, i Medium Size Telescope (MST) con un diametro di 12 metri e i Small Size Telescope (SST), con un diametro di 6 metri. Il progetto prevede la costruzione di quattro LST nell’osservatorio Nord e altri quattro nel sito dell’emisfero Sud.
Gli LST sono i telescopi nella cui realizzazione è maggiormente impegnato l’INFN. In particolare, l’INFN ha progettato, insieme al gruppo giapponese di Kyoto, l’elettronica di digitalizzazione, di cui una metà è in fase di costruzione in Italia, in collaborazione con l’industria nazionale Sitael. L’INFN è inoltre coinvolto nella realizzazione di parte della meccanica e, in particolare, dei sistemi di tiranti attivi dell’arco che sostiene la camera focale. Il telescopio, con i suoi 23 metri di diametro, ha una distanza focale di 28 metri, e per sostenere la camera focale occorrono strutture meccaniche robuste e leggere, come quelle che usano le imbarcazioni da regata che partecipano all’America’s Cup: e, infatti, per la realizzazione di queste strutture gli scienziati collaborano con una delle ditte che realizza le veloci barche da competizione. L’INFN sta anche costruendo, insieme a un gruppo indiano, il sistema che calibra la camera focale, ed è responsabile del sistema di calcolo connesso allo strumento. Infine, in collaborazione con la Fondazione Bruno Kessler (FBK) di Trento, l’INFN sta sviluppando un nuovo tipo di rivelatori di luce per la camera focale. Questi rivelatori sono sensibili a una singola particella di luce e la tecnologia connessa è ad oggi disponibile solo in Italia e in Giappone.
«Fra i vari telescopi di CTA – dichiara Alessandro De Angelis della sezione INFN di Padova, responsabile nazionale di CTA per l’INFN – LST, essendo il più grande è quello che pone le sfide tecnologiche maggiori, che vanno da una meccanica di avanguardia a un’elettronica superveloce. Maggiori sono le sfide, maggiori sono le ricadute tecnologiche e scientifiche: all’interno di LST abbiamo sviluppato nuovi strumenti che verranno utilizzati anche nella radiografia digitale, ed esploreremo regioni sconosciute dell’universo».
«L’inizio della costruzione del prototipo LST è un momento importante per il progetto CTA perché completa il quadro dello sviluppo tecnologico necessario per l’ottimizzazione dei telescopi che faranno parte dell’Osservatorio», dice Patrizia Caraveo, responsabile INAF del progetto CTA e componente del Council Internazionale. «INAF, che ha deciso di concentrare i suoi sforzi sui telescopi di piccole dimensioni, ha in corso i test sul prototipo ASTRI, in funzione all’osservatorio di Catania a Serra la Nave, e pianifica di iniziare la costruzione di un primo gruppo di piccoli telescopi in Cile a partire dal prossimo anno».
Il telescopio ASTRI a Serra La Nave sul Monte Etna, inaugurato ufficialmente il 24 settembre 2014
«Con la sua partecipazione a CTA, l’INFN rafforza la sua qualificata presenza nel campo dell’astronomia gamma svolta sia con rivelatori di fotoni a terra che collocati in satelliti in orbita nello spazio», sottolinea Antonio Masiero, vicepresidente dell’INFN. «Nell’ ambito della fisica studiata dall’INFN l’astronomia gamma è di grande rilevanza per almeno due aspetti: essa rappresenta un formidabile strumento sia nella ricerca indiretta della materia oscura che nell’affascinante esplorazione delle proprietà quantistiche dell’enorme spazio cosmico percorso dai fotoni dalle loro lontane sorgenti fino ai nostri rivelator»”.
LST è realizzato da una collaborazione internazionale di ricercatori che appartengono a istituzioni di Brasile, Croazia, Francia, Germania, India, Italia, Giappone, Spagna e Svezia.