Nasce dalla ricerca in fisica fondamentale per rispondere a un’esigenza sperimentale: avere a disposizione grandi quantità di argon per la ricerca di materia oscura con l’esperimento DarkSide ai Laboratori del Gran Sasso dell’INFN. Ma, in futuro, potrebbe servire anche per la distillazione di altri isotopi sempre più impiegati in medicina, sia nella diagnostica avanzata sia nella terapia oncologica, e anche nelle scienze ambientali e agricole.

È il progetto ARIA, i cui primi risultati, frutto dei test eseguiti sulla torre-pilota di distillazione criogenica Seruci-0, sono stati presentati il 16 novembre, nel corso di un evento che si è tenuto all’Università di Cagliari. All’incontro hanno partecipato Stefano Buffagni e Alessandra Todde, viceministro e sottosegretario allo Sviluppo economico, il presidente dell’INFN Antonio Zoccoli, il rettore dell’Università di Cagliari Maria Del Zompo, il rettore dell’Università di Sassari Massimo Carpinelli, il Premio Nobel per la Fisica nel 2015 Art McDonald, assieme a molti esponenti del mondo della ricerca scientifica e delle imprese.

L’infrastruttura di ARIA per la produzione dell’argon e degli altri elementi consisterà in una torre criogenica di distillazione alta 350 metri, che sarà installata nel Pozzo 1 dell’area di Seruci della miniera di Carbosulcis di Monte Sinni. Negli scorsi mesi di luglio e ottobre, la collaborazione scientifica internazionale DarkSide ha effettuato due campagne di operazione della colonna Seruci-0, un prototipo di dimensioni tali da rappresentare un unicum al mondo.

“Il risultato delle due campagne di operazione ha dimostrato la validità della tecnologia sviluppata per ARIA”, sottolinea Cristian Galbiati, coordinatore del progetto, ricercatore all’INFN e professore a Princeton e al GSSI Gran Sasso Science Institute. “Il successo del progetto ARIA sarà di grande importanza per il territorio perché potrà fare del Sulcis-Iglesiente il centro internazionale di riferimento per la produzione di isotopi stabili da gas nobili, per la ricerca fondamentale e per la produzione di isotopi stabili rarissimi dagli elementi leggeri da impiegare nella diagnostica medica e la farmaceutica”.

Nel corso delle due campagne di operazione l’impianto Seruci-0 ha distillato azoto (N2). I primi risultati indicano che l’impianto Seruci-0 ha già dimostrato la separazione isotopica della molecola 15N-14N rispetto alla molecola 14N-14N. Le misure effettuate hanno anche permesso di ricostruire il profilo temporale dell’arricchimento della colonna: questo consente la diretta estrapolazione della performance di Seruci-1 a partire dai risultati di Seruci-0. L'estrapolazione indica che la performance della colonna Seruci-1 è attesa essere perfettamente in linea con le previsioni effettuate nella fase di progetto. La colonna-prototipo Seruci-0, di altezza complessiva pari a 24 metri, è composta dal bollitore (in fondo), dal condensatore (in testa) e da un modulo di separazione (al centro) dell’altezza di 12 metri. La colonna Seruci-1 si differenzia solo nel numero di moduli di separazione, ventotto moduli invece di uno solo, il resto dell’impianto è identico.

“Per realizzare l’infrastruttura attraverso la quale compiere la purificazione dell’argon che serve ai nostri esperimenti per la ricerca di materia oscura – spiega Antonio Zoccoli, presidente dell’INFN - abbiamo scelto la miniera di Seruci nel Sulcis, un terreno fertile che ci ha accolto e che mette a fattore comune la nostra ricerca scientifica con la realtà territoriale e con le menti migliori che ci sono in Sardegna”. “Spostare avanti le frontiere della conoscenza: le nostre ricerche servono a questo. Per farlo, costruiamo un ecosistema che concentra qui cervelli di eccellenza e può far ripartire il territorio. E ci siamo trovati talmente bene che, anche per i nostri studi sulle onde gravitazionali, abbiamo proposto di costruire qui la futura infrastruttura di ricerca, nella miniera di Sos Enattos: la Sardegna è davvero il posto ideale”, conclude Zoccoli.

ARIA è un progetto senza precedenti a livello internazionale, ed è reso possibile dalla cooperazione scientifica tra l’INFN, con ruolo di guida e coordinamento dei gruppi di ricerca coinvolti, e l’Università di Princeton, ed è sostenuto dalla Regione Sardegna e Carboslcis. Il progetto coinvolge anche partner scientifici locali con l’Università di Cagliari e la Sezione INFN di Cagliari e l’Università di Sassari, e vede il contributo cruciale di aziende italiane.