L'Aquila, 9 maggio 2025 – Promettenti risultati nel campo della ricerca di eventi rari: nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN il gruppo di ricercatori coinvolti nel PRIN (Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale) selezionato dal Ministero dell’Università e della Ricerca nell’ambito del bando PRIN 2022, ha dimostrato per la prima volta la possibilità di utilizzare i cristalli contenenti gadolinio come rivelatori di neutroni.
I risultati sono stati presentati in un articolo attualmente sotto peer review presso la rivista EPJ-C.
La conoscenza precisa della radiazione naturale, che genera un fondo ambientale che disturba le misure, è infatti fondamentale per la progettazione di esperimenti su larga scala. Tra le possibili sorgenti di fondo, i neutroni sono spesso poco conosciuti a causa della mancanza di una tecnologia di rivelazione che permetta di misurare in tempi brevi la distribuzione dei neutroni a diverse energie.
Nell’ultimo decennio, sono stati sviluppati diversi nuovi cristalli scintillanti contenenti gadolinio adatti alla rivelazione delle radiazioni ionizzanti. Tra i vari cristalli attualmente disponibili sul mercato, il GAGG (Gd₃Al₂Ga₃O₁₂) è di particolare interesse per la sua elevata resa in luce di scintillazione, la risoluzione temporale, la capacità di identificare le particelle tramite discriminazione della forma dell'impulso, e l’alta densità che lo rende adatto alla rivelazione di radiazione gamma.
I cristalli GAGG sono normalmente utilizzati in medicina (o fisica medica) per la realizzazione di apparati di tomografia a emissione di positroni (PET) e per la rivelazione di raggi cosmici con esperimenti su satellite. Grazie al suo elevato contenuto di gadolinio, la comunità scientifica ritiene che i cristalli GAGG possano essere usati efficacemente come rivelatori di neutroni. Tuttavia, nessuna misura è ancora stata pubblicata a dimostrare questa possibilità.
Il gruppo di ricercatori coinvolti nel progetto Neutron spectroscopy with GAGG scintillating crystals, coordinato da Giovanni Benato del Gran Sasso Science Institute e Andrea Molinario dell’INAF di Torino, ha dimostrato per la prima volta la possibilità di utilizzare i cristalli GAGG come rivelatori di neutroni. Sulla base di un programma di misure sviluppato nei Laboratori sotterranei del Gran Sasso nel corso del 2024, i ricercatori hanno ottenuto una caratterizzazione completa di un prototipo di rivelatore GAGG. Il progetto, di durata biennale e finanziato per 206 mila euro, ha ottenuto quindi degli ottimi risultati così come riportato nell’articolo attualmente sotto peer review presso la rivista EPJ-C e disponibile su arXiv.
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Per info e contatti:
Dott.ssa Roberta Antolini - Servizio Relazioni Esterne
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REIS - 09.05.2025