Come ti misuro le maree con i raggi cosmici e proteggo la città dallo tsunami

È di recentissima pubblicazione un articolo su Scientific Report (Nature) che descrive il primo array di rivelatori di particelle sottomarini al mondo chiamato Tokyo-bay Seafloor Hyper-Kilometric Submarine Deep Detector (TS-HKMSDD). Esso è stato installato sotto il fondale marino della Baia di Tokyo per effettuare la muografia sottomarina. L'articolo, dal titolo “First results of undersea muography with the Tokyo-Bay Seafloor Hyper-Kilometric Submarine Deep Detector”, porta la firma, tra gli altri, del Prof. Domenico Lo Presti (DFA), che guida la collaborazione italo-ungherese-cileno-giapponese MEV -- Muography of Etna Volcano. Tale collaborazione, stipulata nel 2019, vede coinvolti tra gli altri, oltre al DFA.UniCT, il Dipartimento di Scienze biologiche, geologiche e ambientali dell'Ateneo, l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, l’Osservatorio Astrofisico di Catania, la Sezione di Catania dell’Istituto Nazionale di Fisica nucleare, l'Earthquake Research Institute (Università di Tokyo), The University of Atacama, Chile, e il Wigner Research Center for Physics-Hungarian Academy of Science.

Le misurazioni delle maree sono di grande importanza poiché possono fornirci dati essenziali da applicare alla protezione delle comunità costiere e del traffico marittimo.

Attualmente, le stazioni mareografiche impiegano tecniche basate su dati da satelliti, sulla pressione e sugli ultrasuoni. Tuttavia, con queste ultime due tecniche, i sensori devono essere fatti galleggiare sulla superficie del mare o affondati sul fondo del mare. La prima opzione rende difficile condurre le misurazioni di marea nei canali marittimi ad alto traffico e la seconda opzione richiede la costruzione di infrastrutture elettriche e di telecomunicazione sottomarine per supportare il monitoraggio in tempo reale.

Con la muografia, invece, i sensori possono essere collocati al di sotto del fondo marino all'interno, ad esempio, di un tunnel sottomarino dove le infrastrutture elettriche e di telecomunicazione sono più facilmente disponibili.

I dati muografici sequenziali nel tempo sono stati convertiti ai livelli di marea sopra il rivelatore e confrontati con i dati acquisiti dalla vicina stazione mareografica. I risultati sono stati coerenti, indicando che la muografia sottomarina potrebbe essere uno strumento alternativo per le misurazioni della marea.

Si prevede che se la lunghezza del TS-HKMSDD verrà estesa da 100 m a all’intera lunghezza del tunnel sotto la Baia di Tokyo di 9,6 km per fornire informazioni continue sulle maree lungo il tunnel, la muografia diventerà uno standard consolidato, dimostrando la sua efficacia come pratico monitor di marea per questa via navigabile ad alto traffico a Tokyo e in altre importanti aree di traffico marittimo in tutto il mondo.

Un importante risultato è che la precisione della misura del livello del mare ottenuta con la muografia è superiore a quella attualmente raggiungibile con sistemi standard.

Il progetto, finanziato dal Governo di Tokyo, è stato pensato per consentire la rilevazione dell’onda di Tsunami conseguente a sismi nella regione. Tale rivelazione consentirebbe un allarme che permetterebbe al sistema di barriere installate sulla baia di Tokyo di sollevarsi in tempo e ridurre, così, i danni a persone e cose.

I risultati ottenuti e presentati nell’articolo in calce costituiscono la prova della fattibilità di tale sistema.