A study of lithological characteristics of rock volumes surrounding the underground Gran Sasso Laboratories: evaluation of atomic weight, atomic number and density

Stefano Santini (*), Antonella Megna (**) & Stefano Mazzoli (***)
(*) Dipartimento di Scienze di Base e Fondamenti, Università degli Studi di Urbino Carlo Bo, Via Santa Chiara 27, 61029 Urbino, Italy. E-mail: stefano.santini@uniurb.it (**) Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sede di Roma, Via di Vigna Murata 605, 00143 Roma, Italy. (***) Dipartimento di Scienze della Terra, Università degli Studi di Napoli Federico II, Largo San Marcellino 10, 80138 Napoli, Italy.

Studio della composizione litologica delle rocce circostanti i Laboratori sotterranei del Gran Sasso: valutazione di peso atomico, numero atomico e densità. Al fine di ottimizzare l’analisi dei risultati di alcuni esperimenti condotti nei laboratori sotterranei del Gran Sasso, si è reso necessario valutare l'interazione con i raggi cosmici dei materiali rocciosi per definire il rapporto tra il flusso di energia incidente e il flusso di energia dei raggi cosmici rilevata. L’analisi della stratigrafia e la definizione della composizione litologica sono fondamentali al fine di ottenere peso atomico (Z), numero atomico (A) e densità (ρ) del materiale che un raggio cosmico attraversa prima di essere intercettato dai rivelatori dei laboratori sotterranei. Allo scopo, sono state studiate otto sezioni geologiche attraverso i volumi rocciosi intorno ai laboratori, tracciate come i raggi di una ruota rispetto ad un azimut. In altre parole si considera un cerchio con i Laboratori Nazionali del Gran Sasso al centro: ogni sezione è un diametro del cerchio. Queste sezioni sono distribuite in tutta la gamma degli angoli di azimut (360°), con ogni sezione alla stessa distanza angolare (22° 30') dalle altre adiacenti. Le otto sezioni hanno consentito di determinare la litologia attraversata dai raggi cosmici in funzione degli angoli di zenit e di azimut, quindi di ottenere le caratteristiche fisiche delle rocce del Gran Sasso intorno ai laboratori. Le informazioni suddette hanno inoltre permesso di calcolare la media ponderata di peso atomico, numero atomico e densità per i raggi cosmici rilevati con un angolo zenitale di 70°, 80° e 90°. In tal modo si è potuto evidenziare come le variazioni della litologia, per elevati angoli di zenit, sono in grado di determinare notevoli variazioni del peso atomico, del numero atomico e dei valori di densità e di conseguenza variazioni significative nella valutazione del flusso di energia rilevato.

cosmic rays, rock physical properties, geological sections, underground experimental physics laboratories