ARC/ETCRYO

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Categoria: ETIC Project
Pubblicato: Lunedì, 01 Maggio 2023 16:40
Scritto da Michele Punturo
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ETCRYO (Cryogenics developments for ET at the Amaldi Center). 

 Unità Operative Coinvolte: Sezione INFN di Roma e Dipartimento di Fisica dell’Università Sapienza

Personale di contatto: Ettore Majorana

 

Obiettivi Tecnico-Scientifici:

Gli obiettivi della infrastruttura sono due. Il primo è quello di disporre di un criostato atto a validare gli elementi essenziali della sospensione meccanica da adottare per un payload di dimensioni paragonabili a quelle previste per ET. Il secondo obiettivo è quello di sperimentare la performance del criostato stesso, operante senza fluidi criogenici e dotato di alcune caratteristiche che potranno risultare interessanti nel disegno di ET.

  

Descrizione:

Einstein Telescope è un rivelatore ibrido, dotato di due apparati interferometrici per la rivelazione delle onde gravitazionali. La parte del rivelatore operante a bassa frequenza adottarà tecnologie criogeniche per raffreddare gli specchi a temperature intorno a 10-20 K.

La ricerca sperimentale delle onde gravitazionali, in Italia è iniziata a Roma, presso il dipartimento di Fisica e l’INFN tramite Edoardo Amaldi, che aveva fermamente sostenuto la tesi che nonostante la complessità della sfida si sarebbe arrivati al successo. A Roma venne sviluppato un vivace expertise nel settore della criogenia che tardi tornò utile per studiare l’uso delle basse temperature nei rivelatori interferometrici. Il gruppo di Roma lavora dal 1995 nella collaborazione Virgo per sviluppare i “payload”. Questi sono apparati che, isolati sismicamente tramite attenuatori sismici ad alta prestazione, ospitano gli specchi degli interferometri. Data l’antica collaborazione con i gruppi di ricerca giapponesi nel campo delle onde gravitazionali, risalente agli anni ’80 e tutt’ora in vigore, il gruppo di Roma lavora nel campo della criogenia e dello sviluppo dei payload in stretto contatto con KAGRA, un progetto che ha messo in funzione un rivelatore criogenico e sotterraneo, attualmente in fase di messa a punto.

Nel 2018, appena dopo la rivelazione delle onde gravitazionali con il network costituto da tutti e tre i rivelatori di onde gravitazionali LIGO e VIRGO e dopo l’assegnazione del premio Nobel per il primo evento osservato dalla collaborazione LIGO-VIRGO nel settembre del 2017, è stato varato il centro d’eccellenza Amaldi Center (ARC), presso il dipartimento di Fisica dell’Università di Roma Sapienza. Sulla scia dei successi della neonata scienza osservativa delle onde gravitazionali si è desiderato fondare un riferimento locale interdisciplinare per affrontare la sfida della costruzione del grande rivelatore Einstein Telescope. Naturalmente, la criogenia e la sua applicazione ai payload di ET sono il fulcro delle attività di ARC, che ha investito circa 750 k€ per la progettazione di una linea di raffreddamento e Sapienza ha messo a disposizione un laboratorio nel campus. Nell’ambito di ETIC nel laboratorio ETCRYO verranno installati i tre seguenti apparati fondamentali:

  • un criostato di diametro pari a circa 3 m, da progettare e costruire nell’ambito del progetto,
  • l’attrezzatura interna atta a sospendere il payload,
  • una seconda linea di raffreddamento completa, da sviluppare sulla base del prototipo già costruito.

Inoltre, ETCRYO si propone di sviluppare gli elementi base per la costruzione del payload, acquisendo le componenti meccaniche del payload che intervengono nel raffreddamento degli specchi, quali cristalli artificiali di zaffiro o silicio e metalli puri ad alta conducibilità termica per l’estrazione del calore.

 

Il gruppo ETIC si avvale di un gruppo di ricercatori tradizionalmente impegnati nella ricerca sperimentale di onde gravitazionali. Ad essi si sono aggiunti alcuni ricercatori INFN di matura esperienza nel campo criogenico e interessati alle prospettive di Einstein Telescope.

Il budget del progetto è pari a 4.18 M€ e include l’acquisizione di alcune figure a contratto a tempo determinato: con INFN un tecnologo e un tecnico CTER, e con Sapienza due tecnologi universitari, una di categoria D4 e una di categoria EP2. Con queste figure, secondo quanto delineato si intende anche contribuire alla progettazione del criostato finale concepito per Einstein Telescope, e nel quadro della collaborazione internazionale ET

Tempistica:  Realizzazione 01/01/2023-30/06/2025

Investimento: Apparati ~4,2M€

Risorse Umane:  2 Tecnologi (1 INFN e 2 Università), 1 CTER (INFN)