KM3NeT, capire le particelle elementari con l’aiuto della stampa 3D

KM3NeT

Scienziati di tutto il mondo collaborano con il Nikhef svolgendo ricerche che si concentrano sul comportamento di particelle elementari in esperimenti controllati e sull'osservazione di particelle provenienti dall'universo verso la terra e che confluiscono nel progetto internazionale KM3NeT (Cubic Kilometer Neutrino Telescope), un'infrastruttura di ricerca che ospita telescopi per neutrini di nuova generazione, con una dimensione complessiva di oltre un chilometro cubo.

Chi è il Nikhef

Istituto nazionale olandese di Fisica Subatomica, conduce ricerche sugli elementi costitutivi del nostro universo, sulle loro forze reciproche e sulla struttura dello spazio e del tempo. Tante le domande a cui trovare una risposta, a partire da temi affascinanti riguardanti l’universo come i buchi neri.

Installato nel Mediterraneo, KM3NeT aprirà una nuova finestra sul nostro universo, contribuendo anche alla ricerca delle proprietà delle sfuggenti particelle di neutrini.

Attraverso lo studio dei neutrini, reso possibile dalla sofisticata tecnologia di KM3NeT, i ricercatori sperano di scoprire da dove provengono i raggi cosmici e come funzionano gli acceleratori di particelle nell'universo.

In particolare, gli scienziati del network internazionale cercheranno neutrini da sorgenti astrofisiche distanti come supernove, raggi gamma o stelle in collisione grazie alle migliaia di sensori ottici di KM3NeT che rileveranno la debole luce nel mare profondo dalle particelle cariche originate dalle collisioni dei neutrini e della Terra.

KM3NeT è costituito da moduli ottici digitali (DOM): sfere di vetro delle dimensioni di una palla di calcio riempite con 31 fototubi disposti su centinaia di linee di circa un chilometro di lunghezza ancorate al fondo del mare.

Nikhef si è rivolta a Weerg per la realizzazione di un componente essenziale dei DOM: semisfere di 380 mm, realizzate utilizzando la tecnologia di stampa 3D HP Multi Jet Fusion 5210.

Il primo ordine - ricorda Francesco Zanardo, direttore generale di Weerg - è arrivato circa due anni fa e da allora la collaborazione è proseguita con regolarità, anche per tirature sempre più elevate. Finora abbiamo prodotto circa 300 sfere, che hanno la particolarità di avere la dimensione massima stampabile con i sistemi HP”.

Da Nikhef e dai suoi partner europei gli ordini si susseguono regolarmente e, oltre alle sfere, sono stati stampati in 3D numerosi componenti più piccoli, sempre destinati al progetto KM3NeT.

Nikhef addotta anche l’opzione di verniciatura dei componenti offerta da Weerg, che prima l’Istituto effettuava manualmente. “I pezzi che ordiniamo da Weerg vengono verniciati di nero ad un costo assolutamente competitivo rispetto alle risorse che dovevamo mettere in campo”, racconta Edward Berbee di Nikhef.

Il materiale per la loro realizzazione è il Nylon PA12: rigido e resistente, è ideale per prototipi funzionali e parti finali che assicurano un’ottima resistenza chimica a oli, grassi, idrocarburi. Inoltre, il nylon PA12 assorbe pochissima umidità garantendo quindi performance eccellenti in qualsiasi ambiente e condizione.

Quando il progetto KM3NeT sarà completato saranno più di 6.000 le sfere installate sul fondo del mare in tre diverse località, al largo della Francia, dell’Italia e della Grecia.

I componenti stampati da Weerg sono stati inviati senza problemi ad Atene, Catania, Strasburgo, Napoli, Erlangen. Alcuni componenti stampati da Weerg sono già stati utilizzati e posizionati nel mar Mediterraneo al largo di Tolone dove, a oggi, 108 sfere sono già operative.

In fase di realizzazione un’altra stazione di rilevamento in Sicilia che entro aprile vedrà l’installazione di 90 gruppi.

Il progetto KM3NeT sarà completato nel 2024 al largo della Francia, dove verranno rilevati neutrini a bassa energia generata dai raggi cosmici che interagiscono con l’atmosfera della Terra. Al largo dell’Italia sarà invece ultimato entro il 2026.

Qui gli studi si concentreranno sui neutrini risultanti dalle supernove provocate da quelli che possono essere considerati come gli atti finali di lontane stelle.

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