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- ELETTRONICA OGGI 429 - LUGLIO/AGOSTO 2013
EDA/SW/T&M
DSO
dai decadimenti radioattivi che avvengo-
no all’interno del nostro pianeta, decine
di chilometri sotto la crosta terrestre. Per
esempio, quando gli elementi come l’uranio
decadono producendo enormi quantità di
calore, sufficiente a sciogliere le rocce in
magma e a muovere le placche tettoni-
che. I geoneutrini osservati con Borexino
hanno fornito la prova che la radioattivi-
tà sia una delle fonti primarie di energia
del nostro pianeta, sebbene non l’unica.
Sembra inoltre smentita la teoria secondo
cui a produrre il calore al centro della Terra
sarebbe un gigantesco ‘reattore nucleare’.
Questa scoperta ha aperto una nuova era
nello studio dei meccanismi che governano
l’internodella Terra e uno studio estesodei geoneutrini in vari punti
della Terra darà la possibilità di avere informazioni più precise sul
calore prodotto nel mantello terrestre, e quindi sui moti convettivi
che sono alla base dei fenomeni vulcanici e dei movimenti tettonici.
Lunga vita a Borexino
Nei prossimi anni l’obiettivo di Borexino sarà pertanto duplice:
rilevare i flussi non ancora misurati delle reazioni termonucleari
che avvengono nel sole ed aumentare l’affidabilità statistica delle
informazioni raccolte sui geoneutrini per misurare quanto calore
terrestre possa essere dovuto ai decadimenti radioattivi
Pertanto, è fondamentale che le complesse apparecchiature che
costituiscono Borexino vengano mantenute sempre in perfetta
efficienza ancora per molto tempo, sebbene alcuni degli elementi
più critici possano cominciare a dare qualche segno di invec-
chiamento. In particolare, i fotomoltiplicatori e la relativa catena di
trattamento del segnale vanno tenuti sotto controllo per identificare
immediatamente eventuali rischi di misure ‘fuori tolleranza’, che
metterebbero a rischio l’affidabilità delle campagne di misura.
Ed è proprio in queste quotidiane attività di manutenzione preven-
tiva che i moderni oscilloscopi digitali stanno dando una mano ai
ricercatori impegnati nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso INFN.
Infatti, ogni qual volta si verifica un evento all’interno di Borexino,
diversi fotomoltiplicatori captano un fiotto di luminosità e generano
dei segnali con forme caratteristiche. Tramite i moderni oscillosco-
pi digitali, come i modelli Infiniium 3000 Serie X e 4000 Serie X di
Agilent Technologies, i ricercatori riescono a osservare in diretta
i segnali provenienti dai singoli moltiplicatori nei vari punti della
catena del segnale, allo scopo di identificare tempestivamente
eventuali incongruenze che potenzialmente potrebbero causare
un’errata interpretazione dei dati raccolti. “Per effettuare queste
prove, per le quali in passato usavamo strumentazione analogica,
i moderni oscilloscopi digitali ci danno una grossa mano, sia per
la loro maneggevolezza, sia per la flessibilità delle funzionalità di
trigger e di elaborazione matematica del segnale, che ci permet-
tono di comprendere rapidamente a colpo
d’occhio se c’è qualcosa che non va nell’e-
sperimento in corso,” racconta George
Korga, consulente tecnicodell’Universitàdi
Houston. “Abbiamo apprezzato gli oscillo-
scopi 3000 Serie X e 4000 Serie Xdi Agilent
perché sonomoltomaneggevoli da utilizza-
re nei ristretti spazi del laboratorio e perché
si avviano rapidamente permettendoci di
spostarci agevolmente tra le varie zone
che ospitano le migliaia di canali di misura
che dobbiamo controllare. Inoltre, la flessi-
bilità del trigger unita all’elevata velocità di
aggiornamento delle forme d’onda offerta
da questi strumenti ci permette di capire
cosa succede acquisendo tutti gli eventi,
compresi quelli più rari, aiutandoci a valutare la frequenza di
occorrenza di ciascuno per discriminare tra i vari elementi che
compongono la complessa catena di elaborazione del segnale
l’elemento che non si sta comportando secondo quanto previsto.
Nel caso specifico, la frequenza di aggiornamento di 1 milione di
forme d’onda al secondo garantita dagli oscilloscopi Agilent 3000
X e 4000 X ci permette di usarli come eravamo abituati con quelli
analogici, con la certezza non rischiare di perdere alcun evento
per noi interessante. Inoltre, poiché le forme d’onda anomale che
cerchiamo di isolare hanno spesso caratteristiche un po’ strane, il
trigger con i metodi tradizionali è difficoltoso, mentre con il trigger
a zona presente nell’oscilloscopio 4000 X, una volta visto sullo
schermo l’evento anomalo, basta creare un riquadro con un dito
sullo schermo touch e il gioco è fatto, davvero un bel vantaggio in
termini di produttività. Anche lamemoria segmentata ci aiutamolto,
in quanto ci permette di acquisire sempre alla massima velocità di
campionamento tutte le sequenze dei rari eventi interessanti senza
esaurire la memoria di acquisizione e mantenendo la correlazione
temporale di tutti gli eventi della sequenza.”
Poiché tutta la strumentazione elettronica e scientifica che costitu-
isce questi complessi esperimenti è per definizione ‘fuori dall’or-
dinario’, anche le attività di manutenzione e aggiornamento delle
apparecchiature richiedono spesso soluzioni creative frutto dell’in-
ventiva dei ricercatori. Commenta Korga: “qui si usano spesso tec-
niche di frontiera, che richiedono l’adozione di soluzioni tecniche
uniche frutto delle nostre idee, sia per la manutenzione che per
l’evoluzione degli esperimenti. Per fortuna, oggi possiamo sempre
contare su un catalogo di oltre 500.000 prodotti che in caso di
necessitàpossiamo averenel nostro laboratorio entro24ore grazie
al servizio che ci offre RS Components.
Come non è difficile immaginare visti gli investimenti in gioco,
la tempestività di intervento per noi è un fattore essenziale per
garantire che i programmi di ricerca proseguano sempre secon-
do i piani.” La caccia a neutrini e antineutrini può continuare.
Arrivederci alla prossima scoperta.
Q
Fig. 2 - La struttura a ‘matrioska’ dell’esperimento
Borexino
