Apparato sperimentale 

CUORICINO che consiste in un array di 62 bolometri di TeO₂ disposti in una struttura a torre, per una massa totale di TeO₂ di ~ 40 kg. La torre verrà montata all'interno dello stesso refrigeratore a diluizione utilizzato per l'esperimento MiDBD. La struttura della torre di CUORICINO è pensata per essere molto simile a quella di una delle 25 torri previste per l'esperimento CUORE. Ottimizzato per ricerche che richiedono un fondo estremamente basso, CUORICINO sarà non solo un banco di prova per CUORE ma anche un esperimento auto-consistente che in pochi anni migliorerà la sensibilità attuale su < m_n> ottenuta con i rivelatori di Ge arricchito. Attualmente CUORICINO è completamente assemblato e comincerà a raccogliere dati all'inizio del 2003. Il fondo previsto è di circa 0.1 c/keV/kg/anno (la metà di quello misurato nell'esperimento MiDBD) corrispondente a una sensibilità su < m_n> di 0.1-0.7 eV (a seconda di quale valutazione dell'elemento di matrice nucleare è utilizzata per estrarre < m_n> dalla vita media del ¹³⁰Te).

Il singolo rivelatore di CUORICINO è un monocristallo di TeO₂ che funge sia da rivelatore che da sorgente. Il principio di funzionamento di questi bolometri è ora ben compreso. L'Ossido di Tellurio è un materiale dielettrico e diamagnetico.

Secondo la legge di Debye la capacità termica di un monocristallo tenuto a bassa temperatura è proporzionale al rapporto T/T_D³ doveT_D è la Temperatura di Debye del TeO₂. Conseguentemente, se la temperatura è estremamente bassa, un piccolo rilascio di energia nel cristallo produce un innalzamento di temperatura misurabile. Questa variazione di temperatura è registrata da un termistore di Germanio, drogato con il metodo della Trasmutazione Nucleare (NTD), che è incollato sulla superficie del cristallo. 

Questo dispositivo è stato studiato ed è prodotto dal Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) e dal UC Berkeley Department of Material Science. I termistori NTD utilizzati per CUORICINO sono stati espressamente preparati in modo da presentare caratteristiche e prestazioni molto simili tra loro. 

Infine un resistore di 100-200 kW, ottenuto realizzando un impianto ad alto drogaggio su un chip di Si di 1 mm³, è attaccato su ciascun assorbitore ed è utilizzato come riscaldatore per calibrare e stabilizzare il guadagno dei bolometri.       

CUORICINO è un array di 62 bolometri di TeO₂ disposti in una struttura a torre simile alla singola torre di CUORE. La torre è costituita da 13 piani in cui cristalli di due differenti dimensioni sono alloggiati in una struttura di sostegno di rame. Undici piani contengono moduli analoghi a quelli previsti per CUORE: 4 cristalli cubici (5x5x5 cm3) di TeO₂ naturale con una massa di circa 790 g ciascuno. Due piani sono costituiti da moduli da 9 cristalli, in totale essi contengono 18 cristalli di 3x3x6 cm₃ già utilizzati nell'esperimento MiDBD. Questi cristalli di TeO₂ più piccoli hanno una massa di circa 330 g, 14 di essi sono fatti con tellurio naturale mentre 4 sono fatti di tellurio arricchito isotopicamente: due in ¹³⁰Te (a.i. 75%) e due in ¹²⁸Te (a.i. 82.3% ). I moduli hanno una supporto in rame costituito da due maschere unite tra loro da 4 colonne, i cristalli sono sospesi in questa struttura mediante alcuni martelletti di PTFE. I moduli sono assemblati nella struttura a torre per mezzo di due barre di rame, la torre è poi racchiusa in una scatola di rame ed è circondata da uno schermo di antico piombo romano (con una contaminazione di 210Pb < 4 mBq/kg) dello spessore di 1 cm.           

La torre è connessa mediante un dito freddo in rame OFHC alla mixing chamber (punto più freddo) dello stesso refrigeratore a diluizione utilizzato nell'esperimento MiDBD (sala sotterranea A dei LNGS). Questo refrigeratore è stato costruito con materiali selezionati a bassa contaminazione radioattiva, è schermato da due strati di Pb ciascuno con uno spessore minimo di 10 cm. Il Pb più esterno è di tipo commerciale a bassa radioattività mentre quello dello strato più interno è Pb speciale con un contenuto di ²¹⁰Pb pari a 16 Bq/kg. La schermatura di Pb è a sua volta circondata da uno schermo di polietilene borato per ridurre il flusso di neutroni, il tutto è sigillato all'interno di una scatola di Plexiglas in cui, per ridurre il contenuto di Rn, viene fatto flussare N₂ prodotto da un evaporatore di LN₂. Infine l'intero apparato è contenuto all'interno di una gabbia di Faraday per eliminare le interferenze elettromagnetiche.     

Per ciascun rivelatore l'elettronica di front-end, collocata a temperatura ambiente, consiste in un preamplificatore differenziale di tensione seguito da un secondo stadio e da un filtro antialiasing. Una coppia di resistenze di carico poste a temperatura ambiente (resistenze a film metallico da 30 GW ) è utilizzata per alimentare ciascun bolometro in modo simmetrico. L'array lavorerà a circa 10 mK con una dispersione in temperatura di circa 1 mK. I rivelatori verranno calibrati con esposizioni periodiche ad una sorgente combinata di ²³⁸U e ²³²Th posta all'esterno del refrigeratore a diluizione. Secondo i risultati ottenuti nei primi test dei moduli da 4 cristalli la risoluzione in energia per i rivelatori 5x5x5 cm³ sarà simile a quella ottenuta con i cristalli 3x3x6 cm³ dell'esperimento MiDBD e cioè 5 keV FWHM all'energia di transizione del DBD (~ 2528 keV). Una risoluzione in energia di circa 1 keV FWHM è prevista nella zona della soglia (~ 10 keV).     

Il fondo previsto è di 0.1 c/keV/kg/anno (la metà circa di quello misurato nell'esperimento MiDBD) che corrisponde a una sensibilità su < mn > di 0.1-0.7 eV (a seconda di quale valutazione dell'elemento di matrice nucleare è utilizzata per estrarre < mn > dalla vita media del ¹³⁰Te).