LVD

Il rivelatore LVD (Large Volume Detector), situato nella hall A dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, è un osservatorio neutrinico progettato per lo studio del neutrini di bassa energia da collasso gravitazionale stellare. Esso è continuamente operativo dal 1992, in configurazioni via via crescenti. La configurazione finale è stata raggiunta nel 2001 con una massa attiva M=1000 t suddivisa in 840 contatori indipendenti.

L’elemento base per la rivelazione dei neutrini è un contatore a scintillatore liquido costituito da un serbatoio in acciaio, la “tank”, (1.5×1.0x1.0) m3, riempito con una base di olio minerale (CnH2n+2 con un valore medio di n pari a 9.6 ed una densità di 800 kg· m-3) con l’aggiunta degli additivi necessari per la scintillazione.

In ogni rivelatore, il volume dello scintillatore è osservato da tre fotomoltiplicatori (FEU 49b e FEU125b) situati sulla faccia superiore. Otto contatori sono assemblati a formare un modulo, 35 moduli, in una configurazione compatta di 5 colonne, costituiscono una torre. L’intero rivelatore LVD, costituito da tre torri funzionanti in modo completamente indipendente (elettronica ed alimentazioni), è quindi caratterizzato da un’alta modularità. La soglia media di trigger è fissata a 4 MeV, un ulteriore canale, con una soglia fissata a 0.5 MeV, viene attivato per un tempo di 1ms in seguito ad ogni segnale di trigger, ottimizzando l’identificazione degli eventi di decadimento beta inverso degli anti-neutrini elettronici.

Attivita’ di ricerca

Nonostante non esista, ad oggi, un modello ”standard” del collasso gravitazionale di una stella massiva, alcune caratteristiche della dinamica, in particolare per quanto riguarda l’emissione dei neutrini, sono definite. Alla fine della fase di fusione nucleare, una stella massiva (M > 8 masse solari) esplode in una supernova generando una stella di neutroni che si raffredda emettendo la sua energia di legame ~3 x 1053 erg principalmente sotto forma di neutrini.

La maggior parte di questa energia, approssimativamente equipartita tra le varie specie di neutrini ed antineutrini, è emessa nella fase di raffreddamento. Lo spettro di energia è una distribuzione tipo Fermi-Dirac, con differenti temperature medie, dato che neutrini elettronici, anti-neutrini elettronici e neutrini delle altre specie si accoppiano diversamente con la materia.

Dato che le caratteristiche del collasso appena descritte sono comuni a tutti i modelli, è possibile avere una previsione sull’emissione neutrinica. Il segnale osservato nel rivelatore LVD, dovuto a differenti reazioni di differenti specie di neutrino fornisce informazioni, oltre che sul processo astrofisico del collasso stellare, anche sulle proprietà intrinseche dei neutrini.

LVD ha osservato con continuità l’intera Galassia alla ricerca di burst di neutrini provenienti da un collasso gravitazionale stellare a partire dal 1992. LVD fa parte della rete internazionale SNEWS (Supernova Early Warning System) che comprende tutti i maggiori rivelatori di neutrini da supernova. Lo scopo di SNEWS è di allertare la comunità astronomica in tempi rapidi nel caso di un collasso stellare nella Galassia, infatti il segnale neutrinico è previsto anticipare di alcune ore quello luminoso.

Oltre al suo obiettivo principale, LVD permette altre importanti ricerche, principalmente nel campo della fisica dei raggi cosmici.

Per maggiori informazioni, articoli, foto, visitare il sito ufficiale di LVD: http://www.bo.infn.it/lvd/