Fluido 448- Settembre 2022

21 fluidotecnica 448 • settembre 2022 maggior parte dellamateria che compone il nostrouniverso, doveèpresente inquantità cinque volte maggiore rispetto alla materia ordinaria di cui è fatto tutto ciò che oggi osserviamo. La comprensione della sua natura è dunque uno dei principali ambiti di ricerca in fisica fondamentale perché porterebbe un contributo determinante ne- gli studi di cosmologia, fisica e astrofisica. Materia oscura L’esperimento DarkSide-20k, gestito dalla Collaborazione scientifica internazionale DarkSide in cui lavorano oltre 500 ricer- catori appartenenti a Università e Istituti di ricerca di tutto il mondo, prevede l’uso di un rivelatore che utilizza argon liquido come fluido scintillatore per l’interazione di Wimp (Weakly InteractingMassiveParticle), un tipo particolare di particelle che secondo alcune teorie è fra i candidati più promet- tenti per costituire la materia oscura. Per effettuare questo esperimento occorrono grandi quantità di argon depleto, ovvero privo dell’isotopo 39. Da qui la nascita di due progetti correlati a DarkSide: Urania e Aria. Il primo prevede la costruzione di un impianto, attualmente in fase di realizza- zione, in Colorado dove è stata individuata una fonte di argon pulito nel sottosuolo, al riparo dai raggi cosmici e quindi non contaminato da essi. Grazie al Progetto Urania (anche esso di proprietà dell’INFN) si ricaverà l’argon depleto che sarà poi trasportato in Sardegna, dove verrà ulte- riormente filtrato e purificato dalla colonna di distillazione realizzata grazie al Proget- to Aria. Infine, l’argon puro verrà portato all’interno del rivelatore DarkSide-20 nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso per le attività di ricerca. Il Progetto Aria “La colonna di distillazione del Progetto Aria ha come scopo primario quello di produrre l’argon per l’esperimento Dark Side ma, poiché permette la produzione di isotopi stabili (come l’ossigeno 18, il carbonio 12 e l’azoto 15 e altri eventuali isotopi), ha anche un rilevante interesse a livello industriale e commerciale“, spiega FedericoGabriele, technical coordinator del progetto e ricercatore dell’Infn. Gli isotopi stabili vengono infatti utilizzati in svariate applicazioni, come la medicina nucleare per la diagnostica medica, l’agricoltura biologica o la microelettronica di precisio- ne. Queste sostanze attualmente vengono prodotte in pochi siti nel mondo attraverso differenti metodologie, come la tecnica per centrifugazione, che richiede però un elevato dispendio energetico. Il Progetto Aria, invece, sfrutta la differenza di volatilità fra queste sostanze: la distillazione avviene, infatti, per separazione degli isotopi grazie al lorocoefficientedi volatilità, permettendo un notevole abbattimento dei costi di pro- duzione. Considerato che i quantitativi di produzione giornaliera di queste sostanze si aggirano oggi sull’ordine delle decine di chili e che peraltro si tratta di un mercato in forte espansione, si può immaginare l’importanza del progetto e le notevoli po- tenzialità di questo impianto, che sarà unico al mondo per tipologia e dimensioni, anche a livello industriale. Il ProgettoAria, avviato nel 2015, necessita di un pozzo sviluppato nel sottosuolo per ancorare la colonna di distillazione, alta circa 350m, perché sareb- be impossibile realizzare una struttura di supporto di simili dimensioni in superficie. Daqui ènata l’ideadi sfruttare il pozzodi 350 Pompe criogeniche Vanzetti Engineering VT1 per Argon liquido.