Glass to Power e la collaborazione con INFN

Un metodo per identificare le particelle elementari è rivelare la debolissima “traccia luminosa” che esse rilasciano per effetto Cerenkov e/o fotoluminescenza nell’interazione con materiali trasparenti come il vetro o l’acqua o fotoluminescenti, detti “scintillatori”. Negli esperimenti di Fisica delle Particelle Elementari, è quindi necessario raccogliere questo debole segnale luminoso (da poche centinaia ad alcune decine di migliaia di fotoni), convertirlo alla lunghezza d’onda ottimale per poi convogliarlo e convertirlo ai fotosensori. Questi ultimi, lavorando in regime impulsivo,  identificano il passaggio delle particelle misurandone l’energia e il tempo dell’interazione.

L’analogia funzionale con i Luminescent Solar Concentrator, che costituiscono il core business di G2P è evidente: cambiano le finalità (produzione di energia vs ricerca o diagnostica medica), quantità e lunghezza d’onda della luce da “catturare”, i fotosensori (Celle Fotovoltaiche vs Silicon Photo Multiplier (SiPM) o Fotomoltiplicatori).

L’Argon liquido (T= 87 K, fotoluminescenza a 127 nm) è uno dei bersagli più utilizzati per rivelare le interazioni dei neutrini, particelle elementari la cui piccolissima massa seppur ancora ignota è rilevante nei modelli cosmologici e nel modello Standard delle Particelle. Dopo i fotoni i neutrini sono infatti le particelle più numerose nell’universo.

La Figura 1 mostra lo schema di una Cella ottica denominata Arapuca utilizzata in DUNE (Deep Underground Neutrino Observatory), un progetto sperimentale previsto al Fermilab (US) che prevede da 2 a 4 rivelatori di 17000 ton di Argon liquido ciascuno, oggi in fase di ingegnerizzazione e review da parte degli Enti finanziatori: in DUNE la luce di scintillazione dell’Argon liquido viene intrappolata e guidata in lastre di Wavelength Shifter per essere infine rivelata da dispositivi SiPM. Il progetto prevede migliaia di lastre in materiale plastico, per guidare I fotoni e convertirne la lunghezza d’onda.

G2P ha recentemente sottoscritto un contratto di R&D con INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) per l’ingegnerizzazione e la fornitura prototipale di lastre di dimensioni 20 cm x 10 cm x 4 mm, idonee per funzionare immerse in Argon liquido, ed ottimizzate per guidare e riemettere la luce a lunghezza d’onda di circa 440 nm e grazie al taglio laser, per l’accoppiamento ai bordi dei SiPM sviluppati dalla Fondazione Bruno Kessler di Trento.

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