Hyper-Kamiokande: differenze tra le versioni

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[[File:HK experiment overview.jpg|thumb|Panoramica dell'esperimento Hyper-Kamiokande]]

'''Hyper-Kamiokande''' (chiamato anche '''Hyper-K''' o '''HK''') è un esperimento di [[Neutrino|neutrini]] in costruzione, condotto in [[Giappone]] dalla collaborazione di istituti di oltre 20 paesi di sei continenti.<ref name="hkoverview">{{cita web|titolo=Hyper-Kamiokande website: Overview|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/outline/}}</ref><ref>{{cita web|titolo=Hyper-Kamiokande website: Collaboration Institutes|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/collaboration/}}</ref> In [[Italia]] l'esperimento è finanziato dall'[[Istituto nazionale di fisica nucleare|Istituto Nazionale di Fisica Nucleare]]. Come successore degli esperimenti [[Super-Kamiokande]] (anche Super-K o SK) e [[T2K]]<ref name="T2KWebSite">{{cita web|titolo=T2K website|url=https://t2k-experiment.org/}}</ref>, è progettato per cercare il [[Decadimento del protone|decadimento dei protoni]] e rilevare neutrini da fonti naturali come la Terra, l'atmosfera, il [[Problema dei neutrini solari|Sole]] e il cosmo, nonché per studiare [[Oscillazione del neutrino|le oscillazioni dei neutrini]] del fascio di neutrini da acceleratore.<ref name="1805.04163">{{Cita pubblicazione|autore=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|anno=2018|titolo=Hyper-Kamiokande Design Report|rivista=arXiv|lingua=inglese|doi=10.48550/arXiv.1805.04163|url=https://arxiv.org/abs/1805.04163}}</ref>^:6,20–28 L'inizio della raccolta dei dati è previsto per il 2027.<ref name="hkapproved">{{cita news|editore= Kamioka Observatory ICRR, The University of Tokyo |data=12 febbraio 2018 |titolo=Kamioka Observatory website: The Hyper-Kamiokande project is officially approved| url= https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/detail/300}}</ref>

L'esperimento Hyper-Kamiokande sarà situato in due luoghi:

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Il confronto delle probabilità di apparizione di neutrini ed antineutrini permette di misurare la fase δ_CP. I valori di δ_CP variano da −π a +π (da −180° a +180°), e i valori di 0 e ±π corrispondono alla conservazione della simmetria di CP. In 10 anni di presa dati, ci si aspetta che HK possa rivelare che la simmetria di CP sia violata nelle oscillazioni di neutrino ad un [[Intervallo di confidenza|livello di confidenza]] di 5σ, o meglio, per il 57% dei possibili valori di δ_CP. La violazione di CP è una delle [[Bariogenesi|condizioni]] necessarie per produrre l’eccesso di materia sull’antimateria nell’Universo primordiale, per cui il nostro Universo è costituito da sola materia. I neutrini da acceleratore saranno anche utilizzati per migliorare la precisione degli altri parametri di oscillazione |∆m²₃₂|, θ₂₃ e θ₁₃, come anche permetteranno studi sulle interazioni di neutrino con la materia.<ref name="1805.04163"/>^:202–224

Per determinare la [[gerarchia di massa dei neutrini]] (ovvero se l’autostato di massa ν₃ è più leggero o più pesante di ν₁ e ν₂), che equivale a misurare il segno del parametro ∆m²₁₃, le oscillazioni devono essere osservate mentre i neutrini attraversano la materia. Con il fascio di neutrini di HK (295 km, 0.6 GeV), gli [[Effetto Micheev-Smirnov-Wolfenstein|effetti di materia]] sono piccoli e quindi la sensibilità alla gerarchia di massa è ridotta. Hyper-Kamiokande avrà comunque una buona sensibilità alla gerarchia di massa perché è in grado di misurare i neutrini atmosferici, creati da [[raggi cosmici]] che interagiscono con l’atmosferal’[[atmosfera terrestre]], producendo neutrini ed altre particelle. Questi neutrino sono prodotti in tutti i punti dell'atmosfera, per cui arrivano ad Hyper-Kamiokande dopo aver viaggiato attraverso una grande varietà di distanze attraverso la materia (da poche centinaia di metri fino al [[Raggio terrestre|diametro della Terra]]). Questi campioni di neutrini atmosferici possono essere utilizzati per determinare il valore del segno del parametro ∆m²₁₃.<ref name="1805.04163"/>^:225–237

Infine l’analisi delle oscillazioni dei neutrini da acceleratore ed atmosferici può fornire la misura più sensibile dei parametri δ_CP, |∆m²₃₂|, [[Funzione segno|segno]] di ∆m²₃₂, θ₂₃ e θ₁₃.<ref name="1805.04163"/>^:228–233

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[[File:HK OD PMT.jpg|thumb|Fototubo da 8cm e WLS (Wavelength-Shifting Fiber) per il rivelatore esterno di Hyper-Kamiokande]]

HK sarà un rivelatore [[Effetto Čerenkov|Cherenkov]] ad [[acqua]], 5 volte più grande (258 kton d'acqua) del rivelatore SK. Sarà un serbatoio [[Cilindro (geometria)|cilindrico]] di 68 metri di diametro e 71 metri di altezza. Il volume di HK sarà suddiviso in Inner Detector (ID) e Outer Detector (OD) da una struttura cilindrica larga 60 cm, con il bordo esterno posizionato a 1 metro di distanza dalle pareti verticali e a 2 metri di distanza dalle pareti orizzontali del cilindro. La struttura separerà otticamente l'ID dall'OD e conterrà i [[Fotomoltiplicatore|fotomoltiplicatori]] (PMT) che guardano sia verso l'interno verso l'ID che verso l'esterno verso l'OD. Nell'ID, ci saranno circa 20000 tubi fotomoltiplicatori di 50 centimetri di diametro di tipo R12860 di Hamamatsu Photonics e circa 800 moduli multi-PMT (mPMT). Ogni modulo mPMT è costituito da diciannove tubi fotomoltiplicatori da 8 centimetri di diametro incapsulati in un recipiente impermeabile. L'Outer Detector sarà equipaggiato con circa 3600 PMT di 8 centimetri di diametro accoppiati con piastre WLS ([[Wavelength shifter|Wavelength Shifting]]) da 0,6x30x30 cm3 (le piastre raccoglieranno i [[Fotone|fotoni]] incidenti e li trasporteranno al PMT loro accoppiato) e servirà come veto<ref group="note">Il veto fa parte di un rivelatore in cui nessuna attività deve essere registrata per accettare un evento. Questo requisito consente di limitare il numero di eventi di fondo in un campione selezionato.</ref> per distinguere le interazioni che avvengono all'interno del rivelatore dalle particelle che entrano dall'esterno (principalmente muoni di [[raggi cosmici]]).<ref name="tau2023"/><ref name="hk_det"/><ref name="hk_photo">{{Cita pubblicazione|autore=Jan Kisiel (Silesia U.) for the Hyper-Kamiokande collaboration |data=Jun 28, 2023 |titolo=Photodetection and electronic system for the Hyper-Kamiokande Water Cherenkov detectors | url = https://inspirehep.net/literature/2675891 |rivista=Nucl. Instrum. Meth. A | volume = 1055 |p=168482 | doi = 10.1016/j.nima.2023.168482| bibcode = 2023NIMPA105568482K }}</ref>

[[File:J-PARC neutrino beam Japan to Korea.png|thumb|Fascio di neutrini dal Giappone alla Corea]]