ANDROMeDa
Sin dalla scoperta, nel 1991, dei nanotubi di carbonio, c'è stato molto entusiasmo per le loro proprietà chimiche, elettriche e meccaniche. L'introduzione di nanotubi di carbonio ha portato a breakthrough tecnologici in molti campi, come l'elettronica, le biotecnologie, e i sensori chimici. L'obiettivo di ANDROMeDa (Aligned Nanotube Detector for Research On MeV Darkmatter) è di introdurre i nanotubi di carbonio nel campo dei rivelatori di particelle, sviluppando un nuovo rivelatore di materia oscura: il Dark-PMT.
Il Dark-PMT è composto di un catodo fatto di nanotubi di carbonio allineati verticalmente, che funge da bersaglio per materia oscura, e un anodo fornito di un rivelatore a stato solido dedicato a rivelare gli elettroni emessi dal catodo. Secondo i principali modelli del cosmo, sulla Terra sarebbe presente un vento apparente di materia oscura, composto di particelle non relativistiche (v ~ 10-3 c) provenienti dalla direzione della costellazione del Cigno. Le particelle di materia oscura del vento interagirebbero con i nanotubi, estraendo un elettrone dal reticolo del carbonio. Dato che i nanotubi di carbonio hanno bassa densità nella direzione degli assi dei tubi, gli elettroni estratti sarebbero in grado di uscire dal bersaglio, senza essere riassorbiti, se il loro momento è parallelo alla direzione dei tubi, che succede con maggiore probabilità quando i tubi puntano nella direzione del Cigno. Una volta fuori dal bersaglio, gli elettroni sono accelerati da un campo elettrico esterno e sono misurati dal rivelatore a stato solido. Il Dark-PMT sarebbe il primo rivelatore di materia oscura leggera sensibile alla direzione di un segnale di materia oscura, e una ricerca basata su un totale di solamente 1 g di carbonio potrebbe avere la migliore sensibilita' del mondo nella regione di massa al di sotto di 30 MeV.
Lo sviluppo di un nuovo rivelatore di materia oscura basato su nanotubi di carbonio è un emozionante progetto pioneristico che si colloca a una frontiera multi-disciplinare: la nostra squadra infatti è composta sia di esperti in fisica delle particelle, che in fisica della materia condensata. Il progetto è principalmente basato all'Università Sapienza, e usa i nanotubi sintetizzati nei nostri laboratori (inaugurati nel 2020). Le caratterizzazioni dei nanotubi sono fatte nei laboratori LOTUS di Sapienza, nei laboratori LASEC di Roma Tre, e al sincrotrone Elettra di Trieste.
I principali obiettivi del progetto sono:
- progettazione e costruzione del prototipo di Dark-PMT
- sviluppo di una tecnica superiore di sintesi di nanotubi di carbonio, per produrre nanotubi con proprietà ideali per un bersaglio di materia oscura
- caratterizzazione dei nanotubi con spettroscopia UV e X, e analisi di electron energy loss angolare
- rivelazione di elettroni di bassa energia con rivelatori a stato solido, come fotodiodi a valanga, silicon drift detectors, e multi-channel plates
Siti web:
Opportunità di Tesi:
Per favore contattare Francesco Pandolfi e Gianluca Cavoto per sapere di più sulle opportunità di tesi in ANDROMeDa.
Responsabile
Francesco Pandolfi| Nome | Cognome | Ruolo | Qualifica |
|---|---|---|---|
| Alice | Apponi | Associata | Dottoranda |
| Gianluca | Cavoto | Associato | Prof. Associato |
| Carlo | Mariani | Associato | Prof. Ordinario |
| Francesco | Pandolfi | Dipendente | Ricercatore |
| Ilaria | Rago | Associata | Assegnista |
| Alessandro | Ruocco | Associato | Prof. Associato |