ARTIC (Argon Test Infrastracture), è una facility criogenica installata nel laboratorio DIFILab del Dipartimento di Fisica dell’Università di Genova, costituita da un criostato di grandi dimensioni (1 m di diametro e 1.5 m di altezza) progettato per lo sviluppo e i test di rivelatori ad Argon liquido.
I rivelatori ad Argon Liquido, ideati negli anni Ottanta da Carlo Rubbia, sono ormai molto diffusi negli esperimenti della fisica del neutrino e per la ricerca diretta della materia oscura. Date le proprietà dell’Argon liquido che produce sia carica di ionizzazione sia luce di scintillazione quando viene attraversato da particelle cariche, è infatti possibile costruire rivelatori in grado di sfruttare entrambi i segnali di carica e di luce per la ricostruzione spazio-temporale della traccia della particella con una precisione molto elevata anche su volumi di grandi dimensioni. Poiché gli esperimenti di fisica del neutrino e di ricerca diretta di materia oscura hanno bisogno di grandi masse, per aumentare il numero delle interazioni dei neutrini o della possibile materia oscura, i rivelatori basati sulla tecnologia ad argon liquido risultano particolarmente adatti, grazie al fatto che possono essere facilmente scalati a masse di numerose tonnellate, garantendo comunque di ottenere precise informazioni sulla traccia delle particelle e sull’identificazione del tipo di particella che l’ha prodotta.
In ARTIC verranno testati per la prima volta rivelatori innovativi basati su un sistema ottico di focalizzazione della luce in grado di funzionare a temperature criogeniche e con la luce di scintillazione ultravioletta. I rivelatori sono stati progettati per visualizzare tracce di particelle cariche che passano ad una distanza compresa tra 40 e 100 cm dal rivelatore e in ARTIC verranno caratterizzati sia con una sorgente di luce artificiale mobile all’interno del criostato, sia tramite l’osservazione dei muoni cosmici in coincidenza con un rivelatore posto all’esterno del criostato. Se i risultati dovessero risultare soddisfacenti, i rivelatori innovativi verranno installati all’interno del rivelatore SAND nel Near Detector Complex di DUNE, un esperimento di nuova generazione, attualmente in fase di progettazione, che ha lo scopo di misurare con precisione i parametri di oscillazione dei neutrini e per scoprire asimmetria tra materia e antimateria.
Inoltre, ARTIC è una facility del Dipartimento che può ospitare altri tipi di rivelatori o di prototipi e può essere molto utile per test in ambito criogenico (azoto liquido) per la verifica della tenuta meccanica o per la verifica del funzionamento a temperature criogeniche. Negli anni scorsi sono stati testati in ARTIC alcuni prototipi dell’esperimento DarkSide per la ricerca diretta della materia oscura.
Nei prossimi anni la facility verrà integrata con un sistema di ricircolo e purificazione dell’Argon liquido in modo da consentire l’utilizzo del criostato anche per misure di precisione dell’efficienza dei sensori e di caratterizzazione della luce di scintillazione.
