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CASSIOPEIA A NON È IL SUPERACCELERATORE COSMICO CHE SI PENSAVA

21 September, 2017 - 05:01

Gli scienziati hanno ritenuto per decenni che i raggi cosmici galattici fossero accelerati, fino alle energie più alte osservate, in quel che rimane dopo l’esplosione di una supernova. Oggi, i telescopi MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov), cui l’Italia partecipa con l’INFN e l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), studiando il residuo della supernova Cassiopeia A, che finora era considerato uno dei migliori candidati di acceleratore cosmico, hanno scoperto che, in realtà, esso non dispone dell’energia necessaria. “Capire l'origine dei raggi cosmici significa svelare l'origine della nostra galassia”, spiega Michele Doro della Sezione INFN e dell’Università di Padova e direttore editoriale di MAGIC. “Questo risultato, pur rivelandoci che le nostre ipotesi su Cassiopeia A non erano corrette, è di grande interesse e d’impatto per la comunità scientifica: eliminando, infatti, uno dei migliori candidati di acceleratore cosmico, ci dà chiaramente indicazione del fatto che dobbiamo spingere le nostre ricerche anche su altre direzioni”.

I raggi cosmici sono particelle che riempiono la nostra galassia con un ampio spettro energetico, fino a energie ben superiori a quelle che si riescono a raggiungere nei laboratori sulla Terra. Secondo i modelli più accreditati, l’emissione di fotoni alle energie più alte dello spettro elettromagnetico all’interno della nostra galassia deriva forse unicamente dai raggi cosmici (elettroni o protoni) accelerati all'interno dei resti di supernova. Tuttavia, l’emissione di fotoni a energie maggiori di 1 teraelettronvolt (TeV, pari a mille miliardi di elettronvolt) non si era ancora potuta misurare con precisione sufficiente per individuarne l’origine.

Cassiopeia A è un famoso resto di supernova, prodotto da una gigantesca esplosione di una stella massiccia avvenuta circa 350 anni fa in direzione della costellazione di Cassiopea. Scoperto 50 anni fa grazie alle osservazioni radio, oggi sappiamo che la sua radiazione è osservabile in tutto lo spettro elettromagnetico, dalle onde radio ai raggi gamma di alta energia
Cassiopeia A sembrava l'oggetto perfetto per essere un PeVatrone, cioè un acceleratore di particelle fino alle energie del PeV (1 PeV = 1.000 TeV): è giovane, luminoso, con un fronte che si espande a grande velocità e dotato di intensi campi magnetici per accelerare i raggi cosmici. Tuttavia, contrariamente a quanto ci si attendeva, in Cassiopeia A le energie delle particelle non raggiungono che poche decine di TeV: questo significa che al crescere dell’energia, l’emissione elettromagnetica improvvisamente diminuisce fino ad arrestarsi bruscamente. Cassiopeia A quindi non può accelerare le particelle a energie superiori, a meno che non ci siano meccanismi che sfidano le attuali conoscenze. [
Lo studio che ha permesso di arrivare a questa conclusione è stato guidato dagli scienziati dell'Istituto per le scienze spaziali (ICE - IEEC-CSIC, CSIC), l'Istituto di fisica d'Altes Energie (IFAE) e l'Istituto di scienze cosmiche dell'Università di Barcellona ICCUB), in Spagna, ed è basato su più di 160 ore di dati ottenuti tra il dicembre 2014 e l'ottobre 2016 dai telescopi MAGIC. Come dimostra questo studio, MAGIC, grazie alla sua larga banda e all'ottima sensibilità alle alte e altissime energie, rappresenta in questo momento lo strumento migliore per studiare e comprendere molti di quei meccanismi del cosmo che sono ancora misteriosi.

“Probabilmente per capire come funzioni un acceleratore cosmico occorrerà studiare altre variabili, e MAGIC è lo strumento ideale, almeno fino a quando il Cherenkov Telescope Array CTA non sarà pienamente operativo”, commenta Barbara De Lotto, responsabile INFN dell’esperimento MAGIC.
“I ricercatori dell'INAF e dell'INFN contribuiscono in maniera sostanziale in questo campo sia attraverso la partecipazione a MAGIC che a CTA e al progetto ASTRI, ma anche con la partecipazione ai grandi osservatori spaziali quali AGILE e Fermi”, sottolinea Angelo Antonelli, responsabile INAF presso la collaborazione MAGIC e da poco responsabile dello Space Science Data Center dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI).

 

 

 

 

COMUNICAZIONE DELLA SCIENZA E STORIA ORALE: FINO AL 18 OTTOBRE PER PARTECIPARE AL PREMIO BASSOLI

11 September, 2017 - 09:12

C’è tempo fino al 18 ottobre per partecipare al Premio Bassoli 2017 istituito in memoria del giornalista Romeo Bassoli da SISSA e INFN, per finanziare con 3.000 euro il miglior progetto di collezione di interviste e testimonianze orali del mondo della ricerca scientifica. Giunto alla quarta edizione, Il premio è inserito nell’ambito dell’iniziativa Memorie di scienza. L’argomento di questa edizione 2017 sarà l'uso nella comunicazione della scienza (o nella visualizzazione dei dati per la ricerca) di "nuove" tecnologie e linguaggi ICT, come per esempio realtà aumentata, virtual reality o interaction design. Negli ultimi anni la diffusione crescente (e la maggiore sostenibilità economica) di queste tecniche ha fornito a comunicatori e ricercatori nuovi strumenti per far fruire in modo immediato complessi contenuti scientifici, navigare mondi virtuali o esplorare gli orizzonti della gamification nella creazione di giochi educativi. Le proposte di progetto, che potranno riguardare tanto specifiche esperienze e case studies quanto una panoramica generale, dovranno quindi intercettare le prospettive di scienziati, comunicatori, professionisti, designer e fruitori coinvolti in questi nuovi ambiti di comunicazione e provare a valutarne l’impatto e le peculiarità. Le domande vanno inviate entro il 18 ottobre 2017 secondo le modalità riportate nel bando. Al concorso, che ha come oggetto la proposta e la realizzazione di un contributo di storia orale, può partecipare chiunque abbia interesse per la storia e la comunicazione della scienza. La domanda di partecipazione (secondo le modalità e il modello che trovate allegato al bando) dovrà pervenire alla segreteria del Laboratorio Interdisciplinare della SISSA (Via Bonomea 265 – 34136, Trieste) entro martedì 18 ottobre 2017.

link al bando https://www.sissa.it/ilas/sites/default/files/media/Bando%20Premio%20Bassoli_Decreto%20e%20bando.pdf

Romeo Bassoli, scomparso nel 2013, è stato giornalista scientifico, a lungo docente del Master in Comunicazione della Scienza “Franco Prattico” della SISSA e responsabile della comunicazione dell’INFN. In sua memoria la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) promuovono dal 2014 il premio annuale a sostegno del progetto Memorie di Scienza, cui contribuiscono in parti uguali. L’obiettivo del premio è accrescere il valore delle testimonianze orali nella storia e nella comunicazione della scienza, nell’ambito più ampio dell’iniziativa Memorie di Scienza. Memorie di Scienza è promossa dalla moglie e dai familiari e amici di Romeo, e si appoggia all’archivio di storia orale del Circolo Gianni Bosio di Roma, con la partecipazione dell’agenzia di comunicazione della scienza Zadig. L’iniziativa raccoglie testimonianze orali, racconti e narrazioni delle più diverse figure che vivono il mondo della scienza: ricercatori, tecnici, giornalisti, decisori, persone comunque coinvolte nella progettazione e nello svolgimento della ricerca scientifica

IL NUOVO STATUTO INFN

6 September, 2017 - 08:53

È entrato in vigore il 1 settembre il nuovo Statuto dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, una vera e propria “carta costituzionale” dell’Ente, che stabilisce i fondamenti generali del suo assetto istituzionale e organizzativo e del suo funzionamento. L’emanazione di un nuovo Statuto risponde a una specifica disposizione del decreto legislativo 218/2016 (cosiddetto “decreto Madia” sulla semplificazione delle attività degli Enti Pubblici di Ricerca), in cui si riconosce ampia autonomia statutaria e regolamentare a tutti gli EPR, nel quadro di alcuni principi generali a cui attenersi. “Nel caso dell’INFN, si tratta però di un aggiornamento nell’ambito di una sostanziale continuità” Commenta Fernando Ferroni, presidente dell’Infn. “Già il precedente ordinamento statutario dell’INFN era largamente ispirato ai principi generali di cui adesso il decreto Madia sottolinea l’importanza. Di conseguenza molte delle innovazioni introdotte nel nuovo Statuto (a parte gli ovvi aggiornamenti dei riferimenti alla legislazione vigente), vanno in definitiva a rafforzare i capisaldi dell’assetto istituzionale dell’Ente, con una forte partecipazione della comunità scientifica a tutti i livelli di programmazione e indirizzo” conclude Ferroni. In questo ambito, un aspetto importante, che riflette quanto più volte esplicitamente sancito nel decreto Madia, riguarda la sostanziale parità dell’importanza del ruolo dei ricercatori e dei tecnologi nella vita dell’Ente: nel nuovo Statuto sono state eliminate tutte le differenze nella possibilità di accesso alle cariche direttive delle due figure professionali, fino al massimo livello. Conseguentemente è stata adeguata la rappresentanza del personale nel consiglio direttivo. Sempre in riferimento alla centralità della figura di ricercatori e tecnologi negli EPR, sono stati ampliati i riferimenti alla carta europea dei ricercatori. Infine, per ribadire la fortissima sinergia fra l’INFN e le Università, è stato ancor più esplicitamente sottolineato l’impegno a promuovere una sempre maggiore integrazione col personale docente delle Università, già presente nello Statuto precedente. Un’altra novità, più “tecnica” ma molto importante, concerne le prescrizioni generali relative al bilancio dell’Ente; l’Art. 6 del vecchio Statuto è stato ridisegnato sostanzialmente, per tenere conto della necessità del passaggio al sistema economico-patrimoniale per la contabilità degli EPR, in corso di definizione da parte del Governo. Altre differenze rispetto allo Statuto precedente riguardano la durata dei mandati di alcune cariche istituzionali, quelle specifiche del solo ordinamento dell’INFN. Nella convinzione che una maggiore rotazione delle responsabilità scientifiche, pur entro limiti che garantiscano in ogni caso una buona continuità di indirizzo, possa giovare alla vitalità dell’Ente, il nuovo Statuto porta da quattro a tre anni la durata dei mandati dei componenti del Comitato di Valutazione Internazionale, dei presidenti e dei componenti delle cinque Commissioni Scientifiche Nazionali, e dei rappresentanti del personale nei consigli di struttura. Rimane invece invariata a 4 anni la durata dei mandati del Presidente, della Giunta, dei componenti del Consiglio Tecnico-Scientifico, dei componenti del Consiglio Direttivo e assimilabili, in quanto tale durata è esplicitamente prevista dal D.Lgsl. 213/2009 (“legge Gelmini” sul riordino degli EPR).

BUON COMPLEANNO, BOREXINO!

4 September, 2017 - 08:36

Sono dieci anni che nelle viscere della montagna del Gran Sasso c’è un gigante che scruta il cielo sopra di noi e il cuore del nostro pianeta. È l’esperimento Borexino ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN, costantemente impegnato a studiare le particelle che sono prodotte nelle reazioni nucleari che alimentano il Sole, e da quelle in atto all’interno del mantello della Terra: stiamo parlando dei neutrini, le particelle più elusive del Modello Standard, e fra i messaggeri cosmici più potenti. Senza carica e con massa quasi nulla, i neutrini possono, infatti, viaggiare indisturbati fino a noi, portando intatte informazioni di grande interesse sulle loro sorgenti e quindi funzionando come formidabili sonde per zone inaccessibili come l’interno del Sole e della Terra, e le lontane stelle.

Il rivelatore di neutrini Borexino festeggia, così, il decimo anniversario dall’inizio del suo pieno funzionamento e quindi della raccolta di dati scientifici, con un evento che ha chiamato a raccolta i più importanti fisici e astrofisici del mondo. Al workshop, organizzato dal 4 al 7 settembre ai LNGS e al Gran Sasso Science Institute (GSSI), parteciperanno tra gli altri Art McDonald, premio Nobel per la Fisica nel 2015 per i suoi studi sui neutrini, Yoichiro Suzuki, responsabile di Super-Kamiokande, uno dei più importanti esperimenti al mondo sui neutrini, Victor Matveev, direttore del JINR di Dubna, il più importante centro russo di ricerca in fisica, Masayuki Nakahata, uno degli autori della misura dell’ultima esplosione di supernova rivelabile sulla Terra, Alexei Smirnov, autore dell’effetto MSW che spiega l’oscillazione del neutrino, Laura Cadonati, vice-responsabile della collaborazione LIGO che assieme ai colleghi della collaborazione Virgo sono arrivati alla storica scoperta delle onde gravitazionali, Jim Cao, vicepresidente dell’IHEP, l’istituto cinese di fisica delle alte energie, e molti altri. A fare gli onori di casa Gianpaolo Bellini, ideatore di Borexino e suo coordinatore per 22 anni, ad aprire i lavori Fernando Ferroni, presidente dell’INFN e Stefano Ragazzi, direttore dei LNGS.

“Gli importanti risultati scientifici ottenuti da Borexino in questi dieci anni – sottolinea Gianpaolo Bellini - coronano 27 anni di grandi sforzi, 27 anni nei quali l’INFN ha sempre avuto un ruolo trainante attraverso il lavoro dei suoi gruppi di ricerca. La comunità della fisica astroparticellare ha sempre considerato come fondamentali le novità scientifiche provenienti da Borexino. Va ricordato anche che nel 2014 i risultati di Borexino sono dati nominati fra i 10 migliori risultati raggiunti dalla fisica mondiale dalla rivista inglese Physics World, del britannico Institute of Physics. Mentre nel 2016 e nel 2017 sono stato insignito rispettivamente del premio internazionale Bruno Pontecorvo e del premio Enrico Fermi, riconoscimenti che io interpreto come conferiti all’esperimento Borexino. Ma Borexino non ha finito il proprio lavoro e sta tuttora facendo grandi sforzi per ottenere l’evidenza sperimentale delle reazioni nucleari che dominano l’universo e dell’esistenza o meno di un quarto neutrino”, conclude Bellini.

Il nome di Borexino è noto in tutto il mondo: grazie ai suoi risultati scientifici ha avuto e ha tuttora gran risonanza, e i suoi risultati continuano a essere riportati in tutte le maggiori conferenze internazionali. È grazie a Borexino se sappiamo, per esempio, che la nostra stella gode di ottima salute: Borexino, infatti, è riuscito a misurare in tempo reale l’energia della nostra stella, scoprendo che l’energia rilasciata oggi al centro del Sole è in perfetta corrispondenza con quella prodotta 100.000 anni fa. Borexino, per la prima volta nella storia dell’indagine scientifica della nostra stella, ha misurato l’energia solare nel momento stesso della sua generazione. È sempre grazie a Borexino se abbiamo lo studio più completo che esista dei neutrini solari alle varie energie: una mappa così precisa che possiamo addirittura usare le informazioni che ci arrivano direttamente dalla nostra stella grazie ai neutrini per fare una tomografia di ciò che accade al suo interno, e confrontarsi con eliosismologia. Ma il gigante Borexino non studia solo stando a naso all’insù: osserva anche sotto i suoi piedi, indagando così, grazie ai geoneutrini, il cuore del nostro pianeta e confermando che siamo seduti su una stufa, il cui calore è in parte prodotto dal decadimento radioattivo dell’Uranio-238 e del Torio-232 presenti nel mantello terrestre. Insomma, nel corso della sua decennale carriera, Borexino ha collezionato gran bei risultati, importanti per i nostri progressi nel campo della fisica, dell’astrofisica e della geofisica. Va aggiunta anche la prima osservazione nel vuoto del fenomeno di oscillazione dei neutrini, misura che Borexino è riuscito a ottenere data la sua possibilità di misurare neutrini di bassissima energia e la variazione stagionale del flusso di neutrini solari dovuta alla eccentricità dell’orbita terrestre. Ma non è tutto, perché ottenere questi risultati è stato possibile grazie al successo tecnologico che Borexino può vantare, detenendo il record mondiale di esperimento “più radio-puro” nel suo settore: tant’è che il rivelatore Juno, ora in fase di realizzazione in Cina, ha voluto adottare la stessa tecnica di Borexino per limitare al minimo la sua radioattività.

L’esperimento Borexino, frutto di una collaborazione fra Paesi europei (Italia, Germania, Francia, Polonia), Stati Uniti e Russia, continuerà ancora per alcuni anni la sua presa dati, migliorando la precisione delle misure già fatte e affrontandone sempre di nuove.

 

Borexino

Il Sole visto in tempo reale da Borexino

Borexino vede il motore delle stelle

Dai geoneutrini catturati da Borexino la conferma che viviamo su una stufa

Borexino nella top ten

Archivio Borexino

 

 

 

 

 

EUROPEAN XFEL, INAUGURATO IL SUPERMICROSCOPIO EUROPEO

1 September, 2017 - 15:58

È stato inaugurato oggi, 1 settembre, ad Amburgo lo European XFEL, il super microscopio europeo realizzato anche grazie al contributo italiano con l’INFN. Si tratta di un laser a elettroni liberi che permetterà di visualizzare la struttura di macromolecole in azione, girando dei film molecolari.

A differenza delle tradizionali tecniche per determinare la struttura di una macromolecola attraverso i raggi X, lo European XFEL riesce ad analizzare anche macromolecole non cristallizzate. Questo è un vantaggio notevole in quanto, oltre a permettere di visualizzare la struttura di macromolecole difficili da cristallizzare, consente di scattare fotografie di macromolecole in momenti diversi della loro vita. E raccogliendo molti scatti diversi della stessa molecola, si può ottenere un filmato del movimento della macromolecola in attività, sia questa un enzima, un virus o un catalizzatore.

Il laser è lungo 2,1 km. Genera raggi X accelerando gli elettroni liberi lungo un tunnel di 1,7 km e curvando il percorso di questi elettroni attraverso una serie di magneti. La radiazione emessa è molto intensa, i campioni colpiti emettono molti fotoni che permettono di rivelare la struttura atomica della macromolecola analizzata. La radiazione è così intensa che i campioni sono poi distrutti.

L'INFN ha contribuito in modo essenziale alla realizzazione dell'acceleratore di elettroni sviluppando al laboratorio LASA di Milano guidato da Carlo Pagani alcuni degli elementi chiave: tra questi la sorgente fotoemissiva di elettroni freddi e intensi, i moduli superconduttivi di accelerazione e il sistema di terza armonica per la linearizzazione del fascio. Lo European XFEL è costato complessivamente 1,2 miliardi di euro e l'Italia ha contribuito al progetto con un finanziamento, stanziato dal MIUR e mediato dall'INFN, di circa 40 milioni.

I primi esperimenti del laser a elettroni liberi europeo partiranno questo mese. E in occasione dell'inaugurazione del più intenso laser di raggi X al mondo, cinque fasci di luce laser risplenderanno nei cieli di Amburgo fino al 3 settembre. L'inaugurazione dello European XFEL, a cui ha partecipato l'INFN con Carlo Pagani e il suo vicepresidente Antonio Masiero, è stata trasmessa in diretta streaming.

Crediti Immagine: European XFEL / Jan Tolkiehn

GHIACCIAI ALPINI: NUOVO STUDIO SU INQUINANTI E SOSTANZE RADIOATTIVE

31 August, 2017 - 08:58

Dal ghiacciaio del Morteratsch, nelle Alpi svizzere, arrivano importanti informazioni sul destino delle sostanze radioattive prodotte da test e incidenti nucleari e custodite per decenni nei ghiacciai alpini. Uno studio pubblicato sulla rivista Scientific Reports (gruppo Nature) evidenzia il ruolo dei crioconiti, sedimenti scuri che si trovano sui ghiacci di tutto il mondo. I ricercatori hanno osservato che questi sedimenti si comportano come vere e proprie spugne con le impurità presenti nel ghiaccio e nella neve, come le sostanze radioattive di origine artificiale, concentrandoli di diversi ordini di grandezza. Lo studio è stato condotto da ricercatori dei Dipartimenti di Scienze dell’Ambiente e della Terra e di Fisica dell’Università di Milano-Bicocca, delle sezioni di Milano Bicocca e Genova dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), dell’Università di Genova e del Laboratorio per l’'Energia Nucleare Applicata (LENA) dell’Università di Pavia.

Per determinare con precisione la composizione dei sedimenti e quantificare il grado di contaminazione sono state impiegate tecniche diverse. Da una parte la spettroscopia gamma per l’analisi dei radionuclidi naturali e antropici, dall’'altra l'’attivazione neutronica per

la determinazione della composizione elementare. Una tecnica termo-ottica è stata invece impiegata per la misurazione del contenuto di carbonio organico ed elementare, altra componente importante delle crioconiti.

Le misure hanno riscontrato la presenza di sostanze radioattive come cesio-137, americio-241, bismuto-207 e metalli pesanti, ad esempio zinco, arsenico e mercurio deposte sul ghiacciaio insieme alla neve nell’arco degli ultimi decenni ma ora la fusione ne determina una nuova mobilizzazione nell’ambiente. La ricerca mostra che le concentrazioni degli inquinanti trovate nelle crioconiti sono molto più alte rispetto a quanto normalmente osservato nel ghiaccio e nell’'acqua di fusione pura. Fortunatamente, le sostanze potenzialmente nocive raggiungono concentrazioni significative solo all’'interno delle singole coppette crioconitiche: quando il ghiaccio fonde e la crioconite è rilasciata nell’ambiente insieme al’l’acqua di fusione, queste sostanze sono diluite enormemente, evitando quindi qualsiasi rischio concreto e immediato per la salute.

LA LUCE INTERAGISCE CON SE STESSA ALLE ALTE ENERGIE: CONFERMATA PER LA PRIMA VOLTA LA PREVISIONE DELLA TEORIA QED

14 August, 2017 - 14:50

I fisici di ATLAS, uno dei quattro grandi esperimenti al superacceleratore LHC del CERN, per la prima volta hanno osservato in modo diretto lo scattering fotone-fotone (light-by-light scattering) ad alta energia. Si tratta di un processo molto raro in cui due fotoni – i quanti che “trasportano” la luce – interagiscono cambiando impulso, energia e direzione. Il risultato, pubblicato oggi sulla rivista Nature Physics, conferma così una delle prime previsioni dell'elettrodinamica quantistica (QED).



“Questo risultato è molto importante: è la prima prova diretta che la luce interagisce con se stessa alle alte energie”, sottolinea Marina Cobal, coordinatore INFN dell’esperimento ATLAS. “Questo fenomeno non è contemplato dall’elettromagnetismo classico e quindi quanto osservato fornisce una significativa prova della nostra comprensione della QED, la teoria quantistica dell'elettromagnetismo”, conclude Cobal.



Per ottenere questa prova, si è dovuto aspettare a lungo. I calcoli di diversi gruppi dimostravano che era possibile raggiungere un segnale significativo studiando collisioni di ioni di piombo nel RUN 2 di LHC: finalmente i fisici ci sono riusciti proprio con i dati raccolti nel corso del 2015, quando nell'acceleratore si sono scontrati ioni di piombo a energie senza precedenti, rendendo possibile l’osservazione del fenomeno.



Le collisioni di ioni pesanti permettono di studiare lo scattering fotone-fotone. Quando pacchetti di ioni di piombo sono accelerati, infatti, si genera attorno a loro un enorme flusso di fotoni. Quando poi gli ioni si incontrano al centro del rivelatore ATLAS, sono solo pochi quelli che effettivamente collidono, ma i fotoni vicini possono interagire l'uno con l'altro, dando appunto luogo al fenomeno dello scattering fotone-fotone. Queste interazioni sono conosciute come "collisioni ultra-periferiche".



Studiando più di 4 miliardi di eventi, la collaborazione ATLAS ha identificato 13 candidati per lo scattering fotone-fotone. Questo risultato ha una significatività statistica di 4.4 sigma, che ha permesso quindi alla collaborazione ATLAS di riportare le prime prove dirette di questo fenomeno ad alta energia.



Per trovare la prova di questo raro fenomeno è stato necessario lo sviluppo di un nuovo 'trigger' per il rivelatore ATLAS. Il successo del nuovo trigger nella selezione degli eventi dimostra la potenza e la flessibilità del sistema, nonché l'abilità e la competenza degli analizzatori e dei gruppi che lo hanno progettato e sviluppato.

I fisici di ATLAS continueranno a studiare la scattering fotone-fotone durante il prossimo RUN di ioni pesanti a LHC, previsto nel 2018. Visto che i tassi di collisione aumenteranno ulteriormente nel RUN 3 e anche nel futuro di LHC, si avrà quindi un incremento statistico dei dati raccolti, che migliorerà ulteriormente la precisione del risultato: lo studio delle collisioni ultra-periferiche potrebbe svolgere un ruolo più importante nel programma a ioni pesanti di LHC.

 

 

T2K: SEMPRE PIÙ STRINGENTI I RISULTATI SULL’ASIMMETRIA NELLE OSCILLAZIONI DEI NEUTRINI E DEGLI ANTINEUTRINI

10 August, 2017 - 09:55

A un anno di distanza la collaborazione T2K (Tokai to Kamioka), cui l’INFN partecipa da anni ricoprendo ruoli di responsabilità, presenta nuovi importanti risultati sull’asimmetria nelle oscillazioni dei neutrini e degli antineutrini. Nell’agosto 2016 a Chicago, alla 38° International Conference on High Energy Physics la collaborazione T2K aveva annunciato le prime indicazioni di una possibile asimmetria nei fenomeni relativi alle oscillazioni di neutrini e delle loro anti-particelle (antineutrini). I dati indicavano che i fenomeni di oscillazione non sono ugualmente probabili per i neutrini e per le loro antiparticelle (anti-neutrini). Benché’ non si potesse ancora parlare di “scoperta”, i risultati avevano destato grande interesse nella comunità scientifica internazionale. Infatti, l’esistenza di questo fenomeno in cui materia e anti-materia si comportano in modo diverso potrebbe spiegare perché’ l’universo che ci aspettavamo fosse composto, subito dopo il Big bang, da materia e anti-materia sia oggi costituito quasi esclusivamente dalla prima. I nuovi risultati, presentati per la prima volta il 4 agosto 2017 presso il laboratorio per la fisica delle alte energie di KEK, basati su un campione di dati di neutrino raddoppiati rispetto all’anno precedente, hanno non solo confermato ma fortemente rafforzato l’ipotesi annunciata la scorsa estate. “La probabilità che l’effetto misurato da T2K sia dovuto a una fluttuazione statistica è ormai inferiore a 1 su 20 rendendo sempre più concreta la possibilità di essere vicini a una grande scoperta “commenta Gabriella Catanesi, responsabile nazionale di T2K per l’INFN e membro del comitato esecutivo che governa la collaborazione. Nei prossimi anni, con una statistica 7 volte maggiore, T2K potrebbe gettare luce su uno dei grandi misteri dell’universo e aprire la strada agli esperimenti con neutrini della prossima generazione attualmente in preparazione (Hyper-K, Dune) da cui ci attendiamo ulteriori grandi sorprese.

Come funziona

Per misurare questo fenomeno nell’esperimento T2K, un potente fascio di neutrini (o anti-neutrini) muonici viene prodotto nel complesso di acceleratori per la ricerca (JPARC) presso il villaggio di Tokai sulla costa orientale del Giappone. I neutrini vengono prima misurati vicino nel luogo di produzione e poi inviati in direzione del gigantesco rivelatore sotterraneo Super-Kamiokande, a Kamioka, nei pressi della costa occidentale del Giappone, a 295 kilometri di distanza. Durante questo tragitto i neutrini (o gli antineutrini) muonici possono “oscillare”, trasformandosi in neutrini (o antineutrini) di tipo elettronico. T2K ha trovato che il numero di anti-neutrini muonici che oscillano in antineutrini elettronici è inferiore rispetto a quello dei neutrini muonici oscillanti in neutrini elettronici. T2K è sostenuto dal ministero giapponese per la Cultura, Sport, Scienza e Tecnologia, ed è ospitato congiuntamente dall’High Energy Research Accelerator Organization (KEK) e dall’ Institute for Cosmic Ray Research (ICRR) dell’Università di Tokyo. L’esperimento è stato realizzato ed è gestito da una collaborazione internazionale che conta circa 500 scienziati di 63 istituzioni in 11 paesi [Canada, Francia, Germania, Italia, Giappone, Polonia, Russia, Spagna, Svizzera, Regno Unito e Stati Uniti d'America]. La partecipazione italiana a T2K è coordinata dall’INFN e vede contributi delle sezioni INFN di Bari, Napoli, Padova e Roma I.

 

LA NOTTE RUMOROSA DEI DELFINI

8 August, 2017 - 09:28

Per cacciare i delfini preferiscono la notte, a dimostrarlo è uno studio interdisciplinare che ha registrato i suoni, chiamati “ Click”, emessi da questi cetacei per identificare prede e oggetti attraverso le onde acustiche (eco-localizzare), e ha riscontrato che sono molto più frequenti la notte rispetto al giorno. A svelarci le abitudini predatorie di questi affascinanti animali è una ricerca realizzata grazie ai dati della stazione sottomarina ONDE installata nel 2005, a 2100 m di profondità al largo di Catania, nel sito sottomarino dei Laboratori Nazionali del Sud (LNS) dell’INFN. Obiettivo: misurare il rumore acustico di fondo sottomarino e realizzare uno studio di fattibilità per un rivelatore acustico di neutrini. Dall’analisi dei dati registrati in due anni di attività della stazione ONDE (tra il 2005 e il 2006) arrivano oggi importanti informazioni sul comportamento dei delfini, predatori ai vertici della catena alimentare marina, le cui abitudini in ambiente naturale sono ancora poco conosciute. In particolare lo studio, pubblicato sulla rivista Scientific Reports (nature.com), rivela che i delfini registrati al largo della Sicilia orientale sfruttano il loro “bio-sonar” (organo impiegato da molti cetacei per comunicare con i propri simili) con significative variazioni tra giorno e notte, emettendo un maggior numero di segnali di eco-localizzazione (i Click) nelle ore notturne. “La ricerca, - racconta Francesco Caruso, biologo marino del Consiglio Nazionale delle Ricerche, attualmente al Woods Hole Oceanographic Institution, USA - rivela che il ritmo circadiano, identificato nel numero di click di eco-localizzazione registrati, riflette una variazione nel comportamento acustico dei delfini in risposta ad uno stimolo ambientale e, in particolare, all’assenza di luce. Nelle ore notturne, infatti, gli animali non possono utilizzare la vista per ottenere informazioni sull’ambiente che li circonda o per cacciare e hanno imparato a sfruttare il suono per svolgere tutte queste funzioni”. “L’elevato numero di click di eco-localizzazione registrati nelle ore notturne riflette le dinamiche della catena alimentare marina lungo la colonna d’acqua – aggiunge Virginia Sciacca, biologa dell’Università di Messina, associata ai LNS - Dopo il tramonto, infatti, plancton, piccoli pesci e cefalopodi migrano verso la superficie, con il conseguente aumento di predazione e di eco-localizzazione da parte dei delfini che di essi si cibano. “L’interdisciplinarietà rappresenta la chiave di questa ricerca: gli strumenti software per l’identificazione automatica dei segnali acustici sono stati sviluppati da un team di fisici e biologi” conclude Salvatore Viola, fisico dei LNS. Lo studio è stato condotto in stretta collaborazione tra i LNS ed il Bioacoustics Lab del CNR – Istituto per l’Ambiente Marino Costiero (CNR-IAMC) di Capo Granitola, nell’ambito del progetto FIRB SMO che ha fornito, negli anni, la prima importante opportunità di testare nuove tecnologie per la rivelazione acustica di particelle in mare profondo e monitorare il rumore sottomarino e le emissioni acustiche dei cetacei presenti nell’area. Al progetto hanno collaborato l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), il CNR-IAMC, il Dipartimento di Osservazioni e Modellazione del Cambiamento Climatico – ENEA, le Università di Messina e Catania e il Centro Interdisciplinare di Bioacustica e Ricerche Ambientali (CIBRA) dell’Università di Pavia.

Crediti Immagine: fondazione CIMA

link allo studio

https://www.nature.com/articles/s41598-017-04608-6

ONDE GRAVITAZIONALI: VIRGO ENTRA IN PRESA DATI

1 August, 2017 - 14:55

Oggi, 1 agosto, l’interferometro VIRGO è entrato ufficialmente in presa dati affiancando i due rivelatori americani LIGO già attivi nella caccia alle onde gravitazionali. All’esperimento l’Italia partecipa con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. L’entrata di VIRGO, che si trova a Cascina (Pisa) presso lo European Gravitational Observatory (EGO), segna un passo in avanti fondamentale per il programma di ricerca delle onde gravitazionali. Infatti, solo con tre rivelatori attivi contemporaneamente è possibile, grazie alla triangolazione, potenziare enormemente la capacità di localizzazione delle sorgenti da cui si originano le onde gravitazionali.

Questo ci permetterà di osservare la regione di cielo da cui è arrivata l’onda gravitazionale alla ricerca di segnali di altro tipo (elettromagnetico o neutrini). I tre interferometri saranno in presa dati fino al 25 agosto 2017, data in cui si concluderà l’Observational Run 2 (O2) e che segnerà l’inizio di una fase di manutenzione e upgrade per migliorare ulteriormente la sensibilità che durerà circa 1 anno.

Il funzionamento in contemporanea dei tre rivelatori è la prima pietra di un edificio ambizioso: un network di 5 rivelatori (oltre ai due LIGO negli Stati Uniti e a VIRGO in Italia, un interferometro in Giappone e uno in India) che saranno in grado di esplorare il cielo alla ricerca delle onde gravitazionali con una sensibilità senza precedenti. VIRGO entra in presa dati in seguito al completamento del progetto Advanced VIRGO, una fase di upgrade durata cinque anni centrata sul miglioramento della sensibilità del rivelatore che è stata portata oltre i 25 Megaparsec (unità di misura “standard” che corrisponde alla distanza alla quale è visibile la radiazione gravitazionale emessa da una coppia di stelle di neutroni da 1.4 masse solari). Questa sensibilità pur essendo ancora inferiore rispetto a quella di LIGO, in presa dati da due anni, consente già di osservare un volume di universo dieci volte più grande rispetto a quello osservabile da VIRGO nel 2011 ed è adeguata per confermare nuovi potenziali segnali di onde gravitazionali e per aumentare significativamente l’accuratezza della localizzazione delle sorgenti.

“È stata una lunga strada per la collaborazione, cinque anni di lavoro intenso, con momenti anche difficili, affrontati con professionalità e perseveranza. Adesso siamo finalmente pronti a raccogliere nuovi dati e siamo impazienti di analizzarli” commenta Gianluca Gemme, responsabile nazionale INFN di VIRGO.

“400 anni fa Galileo ha puntato il suo cannocchiale su Giove dando inizio ad una rivoluzione scientifica. Oggi sta succedendo qualcosa di simile. Con VIRGO in funzione abbiamo una rete mondiale di rivelatori di onde gravitazionali che si può “puntare”, in grado cioè di localizzare le sorgenti. Da questo ci aspettiamo nuove e importanti scoperte negli anni a venire. Noi di VIRGO ce l’abbiamo messa tutta per arrivare a questo risultato.” Spiega Giovanni Losurdo, ricercatore INFN, che ha coordinato il progetto Advanced VIRGO

“Ci sono voluti molti anni di intenso e innovativo lavoro per realizzare gli ambiziosi obiettivi dell’upgrade di Virgo. Mi preme sottolineare il lavoro eccezionale svolto dai membri della collaborazione Virgo, di Ego e dei laboratori partecipanti “ commenta Federico Ferrini, direttore dello European Gravitational Observatory (Ego). Il futuro Al termine dell’Observation Run 2 tutti gli interferometri entreranno in una fase di upgrade per potenziare ulteriormente la sensibilità.

VIRGO, in particolare, procederà alla sostituzione dei fili metallici che attualmente sospendono gli specchi con fibre di vetro, all’aumento della potenza del laser e all’installazione di un sofisticato sistema di ottica quantistica per ridurre il rumore introdotto dalla luce del laser. La prossima fase di presa dati di LIGO-VIRGO, l’Observational Run 3, è prevista per l’autunno 2018.

Una collaborazione internazionale nata da un’idea Italo-francese

Advanced Virgo è un interferometro laser di tipo Michelson costruito per cercare le onde gravitazionali, si trova a Cascina nella Piana di Pisa presso l’Osservatorio Gravitazionale EGO fondato nel 2000 dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dal Centre National de la Recherche Scientifique francese (CNRS). VIRGO è un progetto nato dall’originale idea dell’italiano Adalberto Giazotto e del francese Alain Brillet. Vi collaborano 280 fisici e ingegneri, di cui la metà dell’INFN, provenienti da provenienti da 20 istituti europei in Italia (INFN), Francia (CNRS), Olanda (Nikhef), Ungheria (MTA Wigner RCP) e Polonia (POLGRAW group). L’INFN partecipa a VIRGO con le proprie Sezioni presso le Università di Pisa, Firenze con il gruppo di ricerca di Urbino, Perugia, Genova, Roma Sapienza, Roma Tor Vergata, Napoli, Padova, e i Centri Nazionali Tifpa di Trento e GSSI dell’Aquila. LIGO Gli osservatori LIGO, finanziati dalla National Science Foundation NSF, sono stati progettati e sono ora gestiti da Caltech e MIT. Alla collaborazione scientifica LIGO partecipano la collaborazione GEO600, che fa capo all’omonimo osservatorio in Germania, e l’Australian Consortium for Interferometric Gravitational Astronomy, oltre a università e istituti di ricerca degli Stati Uniti e di altri 14 Paesi.

L’ITALIANO RICCARDO BRUGNERA ALLA GUIDA DI GERDA

26 July, 2017 - 15:15

È l’italiano Riccardo Brugnera il nuovo responsabile (spokesperson) della collaborazione internazionale GERDA, impegnata nell’omonimo esperimento, dedicato alla ricerca del decadimento doppio beta senza neutrini, in corso ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN. Brugnera, che rimarrà in carica tre anni, succede a Bernhard Schwingenheuer del Max Planck Institut für Kernphysik di Heidelberg.
“Eredito dal mio predecessore un esperimento in perfetta salute, - commenta Riccardo Brugnera - completamente rinnovato dopo un ambizioso upgrade che lo ha portato ad abbattere gli eventi di fondo di un fattore 10 rispetto alla fase precedente”. “Adesso lo scopo principale del nostro lavoro sarà raccogliere il frutto di tanto sforzo: raccogliere cioè ottimi dati con elevata efficienza, in modo da confermarci nei prossimi anni un esperimento leader a livello mondiale nel nostro settore di ricerca”. “Nel contempo, però, stiamo già pensando a ulteriori miglioramenti che servano nell’immediato a GERDA, ma che aiutino anche i futuri progetti di esperimenti con più elevata sensibilità”, conclude il novo spokesperson.

Riccardo Brugnera è nato a Venezia e si è laureato a Padova nel 1987, con una tesi che riguardava il trigger e la misura dei ‘tempi di volo’ dell’esperimento NN2 a Grenoble, esperimento dedicato alla ricerca delle oscillazioni neutrone-antineutrone. Nel 1991 ha conseguito il dottorato sempre a Padova con una tesi sulla misura della funzione di distribuzione dei gluoni nel protone, con l’esperimento ZEUS all’acceleratore HERA.  Nell’esperimento ZEUS ha contribuito alla costruzione, al collaudo e al successivo mantenimento dei rivelatori per l’identificazione dei muoni. Ricercatore universitario dal 1991 è professore associato dal 2006 presso l’Università di Padova. Si è dedicato dapprima alla fisica nelle collisioni elettrone-protone al collisore HERA, studiando la produzione elastica e inelastica dei mesoni J/. In seguito ha volto il suo interesse alle oscillazioni di neutrini partecipando all’esperimento OPERA ai Laboratori INFN del Gran Sasso. In questo esperimento ha contribuito alla costruzione dei rivelatori RPC, che equipaggiavano gli spettrometri magnetici. Dal 2008 fa parte dell’esperimento GERDA ai LNGS, dove si è occupato dello slow control generale dell’esperimento, e ha partecipato alla caratterizzazione dei suoi nuovi rivelatori. Dal 2014, per tre anni, è stato chair del Collaboration Board di GERDA. Dal 2015 è membro dell’esperimento JUNO in Cina.

GERDA (GERnanium Detector Array) è un esperimento dedicato alla ricerca di un fenomeno rarissimo, ancora mail osservato: il doppio decadimento beta senza emissione di neutrini. Per le sue ricerche, GERDA utilizza un isotopo del Germanio, il 76Ge. Nel doppio decadimento beta senza neutrini avviene la simultanea trasformazione di due neutroni in due protoni e due elettroni. Non ci sono leptoni nello stato iniziale, ma ve ne sono due in quello finale. La sua osservazione pertanto mostrerebbe che il numero leptonico totale, una simmetria accidentale della teoria del Modello Standard, è violata dalla natura. Il processo pertanto ha la stessa importanza delle ricerche sulla violazione del numero barionico (il decadimento del protone, per esempio). L’interpretazione standard del decadimento lo vede mediato da neutrini massivi di Majorana: pertanto la sua osservazione proverebbe la natura di Majorana del neutrino e un metodo per determinare la massa assoluta dei neutrini.
GERDA si fonda su un concetto nuovo di rivelazione del doppio decadimento beta: i rivelatori a Germanio, arricchiti nell’isotopo doppio beta attivo 76, sono immersi “nudi” entro un criostato contenente argon liquido. Il sistema di sospensione dei rivelatori, i cavi di segnale e di alta tensione e l’elettronica sono stati scelti e costruiti in modo da minimizzare il loro contributo in termini di eventi di fondo (radioattività). Il criostato è a sua volta immerso in un grande serbatoio riempito di acqua ultrapura che serve da moderatore e assorbitore di neutroni e come rivelatore di raggi cosmici. Inoltre, tutta una serie di tagli basati sulla pulse shape discrimination, la lettura della luce di scintillazione dell’argon liquido e l’anticoincidenza tra rivelatori permette di ridurre fortemente gli eventi di fondo. Attualmente GERDA ha il fondo più basso nella regione attorno a dove dovrebbe trovarsi il segnale rispetto a tutti gli esperimenti che usano altri isotopi. 

IL PREMIO ENRICO FERMI DELLA SIF VA ALLE SCOPERTE SUI NEUTRINI CONDOTTE AI LNGS

24 July, 2017 - 14:47

Il premio Enrico Fermi 2017 della Società Italiana di Fisica è stato assegnato a Gianpaolo Bellini, dell’università di Milano e sezione INFN di Milano, Veniamin Berezinsky, del Gran Sasso Science Institute (GSSI) e Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’INFN e a Till KIRSTEN, del Max-Plank Institute di Heidelberg “ Per i loro cruciali contributi alla fisica e all'astrofisica del neutrino presso il laboratorio sotterraneo del Gran Sasso".

In particolare, nella fisica del neutrino, la commissione che attribuisce il premio ha riconosciuto il determinante contributo apportato in questo campo dagli esperimenti GALLEX e BOREXINO, installato da molti anni ai LNGS. Mentre Gallex, poi divenuto GNO, ha terminato la presa dati nel 2002. L'esperimento veramente pionieristico anche dal punto di vista tecnologico, ha confermato, in modo più convincente del precedente esperimento americano, l’esistenza di un deficit del flusso di neutrini che il Sole invia sulla Terra che sarà spiegato in anni più recenti con il fenomeno dell'oscillazione dei neutrini.

“Questo riconoscimento premia un lavoro lungo e difficile sia dal punto di vista tecnologico sia da quello scientifico, iniziato ai laboratori del Gran Sasso nel 1990, che ha portato alla costruzione del rivelatore Borexino, ancor oggi unico al mondo per la sua capacità di studiare i neutrini di bassa e bassissima energia emessi dal Sole”. Commenta Gianpaolo Bellini. “ Queste eccezionali capacità di Borexino hanno permesso di contribuire in modo fondamentale alla fisica del Neutrino e di ottenere prova diretta di come il Sole produce l’energia che lo fa brillare”.

Gli esperimenti

Gallex -  Guidato da T. Kirsten, ha misurato per la prima volta il flusso dei neutrini solari sino alle energie più basse, trovandolo molto minore di quanto previsto teoricamente. Sula base delle osservazioni di Gallex, Berezinsky formulò l’ipotesi che il problema del neutrino solare potesse dipendere da fenomeni nuovi e non di tipo astrofisico. L’esperimento veramente pionieristico anche dal punto di vista tecnologico, ha confermato, in modo più convincente del precedente esperimento americano, l’esistenza di un deficit del flusso di neutrini che il Sole invia sulla Terra che sarà spiegato in anni più recenti con il fenomeno dell'oscillazione dei neutrini. 

Borexino -  Guidato da G. Bellini, è stato progettato per studiare i neutrini, particelle neutre con massa piccolissima prodotte nella reazioni nucleari che avvengono nelle stelle, in particolare nel Sole ma anche nei decadimenti radioattivi, come quelli che hanno luogo all’interno della Terra. Borexino è l’unico esperimento al mondo capace di misurare le interazioni di neutrini di bassissima energia. Il suo scopo primario è quello di rivelare tutti i flussi di neutrini prodotti nel Sole dalle varie reazioni nucleari, nell’intervallo di energia, da 0,250 a 16 MeV. L’obiettivo scientifico è duplice: la fisica solare e la fisica del neutrino. L’esperimento ha dimostrato la consistenza sia del modello solare, sia della nostra comprensione del fenomeno dell’oscillazione del neutrino rivelando per la prima volta i geoneutrini, neutrini dovuti alla radioattività della crosta terrestre. Inoltre Borexino ha esplorato un aspetto del fenomeno dell’oscillazione dei neutrini mai studiato prima d’ora

Il premio Fermi - La consegna del Premio avverrà lunedì 11 settembre nel corso della Cerimonia Inaugurale del 103° Congresso Nazionale della Società Italiana di Fisica a Trento. il Premio Fermi è stato istituito nel 2001 dalla Società Italiana di Fisica (SIF) in occasione del centenario della nascita di Fermi, viene attribuito con cadenza annuale a uno o più Soci che abbiano particolarmente onorato la fisica con le loro scoperte. La commissione selezionatrice è composta da esperti nominati dalla SIF e da CNR, INAF, INFN, INGV, INRIM e Centro Fermi.

Sud Dakota: al via la costruzione del gigantesco LBNF

22 July, 2017 - 09:01

Si è svolta ieri al laboratorio sotterraneo Sanford Underground Research Facility (SURF), in South Dakota (USA) la cerimonia di inaugurazione dei lavori di costruzione per il gigantesco Long Baseline Neutrino Facility (LNBF)/ a cui collabora una comunità di circa 1.000 scienziati e ingegneri provenienti da 30 paesi.
LNBF ospiterà il più grande esperimento mondiale per lo studio delle proprietà dei neutrini il Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), a governance internazionale, che studierà i neutrini generati e inviati a 1300 km di distanza dal Fermilab di Chicago, il principale laboratorio nazionale americano per la ricerca sugli acceleratori e nella fisica delle particelle. L’esperimento ha due grandi obiettivi scientifici nello studio dei neutrini: misurare la gerarchia di massa del neutrino e misurare la violazione della simmetria tra materia e antimateria (violazione CP).
Il progetto è finanziato dal Dipartimento per l'Energia degli Stati Uniti in collaborazione con CERN e partner internazionali da quasi 30 paesi. I collaboratori di DUNE provengono da istituzioni in Armenia, Brasile, Bulgaria, Canada, Cile, Cina, Colombia, Repubblica ceca, Finlandia, Francia, Grecia, India, Iran, Italia, Giappone, Madagascar, Messico, Paesi Bassi, Perù, Polonia, Romania, Russia , Corea del Sud, Spagna, Svezia, Svizzera, Turchia, Ucraina, Regno Unito e Stati Uniti.
Il Fermilab è un laboratorio scientifico del Department of Energy Office of Science statunitense, è situato vicino a Chicago, nell'Illinois, ed è gestito su incarico dalla Fermi Research Alliance, LLC. Sito: www.fnal.gov,Twitter @Fermilab.
Crediti foto – Matthew Kapust

C’È UNA TRAPPOLA PER RAGGI COSMICI AL CENTRO DELLA VIA LATTEA?

18 July, 2017 - 15:39

Un'analisi combinata dei dati provenienti da Fermi, il telescopio spaziale della NASA per lo studio dei raggi gamma, cui l’Italia partecipa con l’INFN, l’Istituto Nazionale di Astrofisica INAF e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), e dal telescopio terrestre in Namibia, HESS, suggerisce che il centro della nostra Via Lattea contenga una "trappola" in grado di concentrare alcune delle particelle più veloci della Galassia: i raggi cosmici di più alta energia.



"I nostri risultati suggeriscono che la maggior parte dei raggi cosmici, che popolano la regione più interna della nostra galassia, e soprattutto quelli più energici, vengano prodotti in regioni attive al di là del centro galattico e poi rimangano intrappolate lì, per interagire successivamente con le nubi di gas, producendo così gran parte delle emissioni di raggi gamma osservate da Fermi e da HESS", spiega il primo autore della ricerca, Daniele Gaggero dell'Università di Amsterdam.


I raggi cosmici sono particelle di alta energia che si muovono nello spazio quasi alla velocità della luce. Circa il 90% sono protoni, mentre elettroni e nuclei di vari atomi costituiscono il resto. Nel loro viaggio attraverso la galassia, queste particelle elettricamente cariche subiscono gli effetti dei campi magnetici, che alterano i loro percorsi, rendendo così impossibile risalire a dove abbiano avuto origine.



Quando i raggi cosmici interagiscono con la materia, diversi processi portano all'emissione di raggi gamma, la forma di luce (fotoni) di più alta energia. Poiché i raggi gamma viaggiano dalle loro sorgenti fino a noi in modo diretto, le caratteristiche dettagliate di questa emissione ci portano informazioni sui raggi cosmici responsabili della loro produzione.

Lo scorso marzo, gli scienziati della collaborazione HESS hanno riportato un’evidenza di ciò che accade alle alte energie nel centro della nostra galassia. Hanno, infatti, trovato un bagliore diffuso di raggi gamma che raggiunge quasi i 50 trilioni di elettronvolt (TeV). Questi sono circa 50 volte più elevati delle energie dei raggi gamma osservati dal telescopio spaziale di Fermi, in particolare dal suo rivelatore LAT. Per rendere l’idea, l'energia della luce visibile varia da circa 2 a 3 elettronvolt.



Fermi rivela i raggi gamma quando entrano nel LAT. Mentre a terra HESS rivela l'emissione quando l'atmosfera assorbe i raggi gamma, innescando una cascata di particelle che a loro volta producono un lampo di luce blu, chiamata luce Cherenkov.

In una nuova analisi pubblicata sulla rivista Physical Review Letters, un team internazionale di scienziati ha combinato i dati del LAT a bassa energia con i dati ad alta energia di HESS: il risultato è stato uno spettro di raggi gamma continuo, che descrive l’emissione dal centro galattico che si estende in un intervallo di che va da pochi GeV fino a 50 TeV.



"Una volta che abbiamo sottratto le sorgenti puntiformi, abbiamo trovato un buon accordo tra i dati del LAT e quelli di HESS: questo è stato un po' sorprendente per le diverse finestre energetiche e le differenti tecniche di osservazione utilizzate", ha spiegato il co-autore dello studio Marco Taoso dell’INFN di Torino e dell'Istituto di Fisica Teorica di Madrid.

 Questo accordo indica che la stessa popolazione di raggi cosmici, probabilmente protoni, è responsabile dei raggi gamma osservati in tutto l’intervallo energetico osservato.



Lo studio conferma anche dei risultati precedenti del LAT, che indicano che i raggi cosmici lungo il piano della Via Lattea sono più energetici man mano che ci si avvicina al centro galattico. Come e dove precisamente i raggi cosmici raggiungano queste energie continua a rimanere un mistero.

 "Questo comportamento è interpretato come un cambiamento nel modo in cui i raggi cosmici si muovono attraverso la nostra galassia, con le particelle cariche più energetiche confinate per lunghi periodi nella regione centrale", ha commentato il co-autore Alfredo Urbano dell’INFN di Trieste e del CERN.



Questo effetto non è incluso nei modelli convenzionali che danno spiegazione di come i raggi si muovano attraverso la galassia, ma i ricercatori mostrano come le simulazioni che includono questa modifica presentino un migliore accordo con i dati Fermi. 

"Le stesse collisioni tra particelle responsabili della produzione di questi raggi gamma dovrebbero anche produrre neutrini, le particelle elementari più veloci, più leggere e meno conosciute", ha spiegato il coautore Antonio Marinelli dell'INFN di Pisa.

Anche i neutrini giungono a noi in modo diretto dalle loro sorgenti perché interagiscono pochissimo con la materia e perché non hanno carica elettrica, quindi non subiscono gli effetti dei campi magnetici.

 Esperimenti come IceCube, in presa dati sotto i ghiacci dell’Antartide, o KM3NeT in fase di realizzazione nelle profondità marine del mare di Sicilia, hanno tra i loro obiettivi anche lo studio dei neutrini di alta energia provenienti dalle regioni oltre il nostro sistema solare, nonostante le sorgenti siano più difficili da individuare. Ora, i risultati di Fermi e HESS suggeriscono che il centro galattico potrebbe essere identificato nel prossimo futuro come una potente sorgente di neutrini.

La ricerca su PRL

 

L'ESPERIMENTO LHCB ANNUNCIA L'OSSERVAZIONE DI UNA NUOVA PARTICELLA CON DUE QUARK PESANTI

6 July, 2017 - 15:46

Venezia Lido, 6 luglio 2017. Oggi, a Venezia, alla Conferenza della European Physical Society (EPS) sulla fisica delle alte energie (High Energy Physics HEP), l'esperimento LHCb al Large Hadron Collider (LHC) del CERN ha riportato l'osservazione di una nuova particella (che è stata chiamata ,Ξ-

CERN: L’ITALIANO GIOVANNI PASSALEVA ALLA GUIDA DI LHCb

5 July, 2017 - 10:18

È l’italiano Giovanni Passaleva il nuovo coordinatore (spokesperson) della collaborazione internazionale LHCb, uno dei quattro grandi esperimenti di LHC, il superacceleratore del CERN, a Ginevra. Passaleva è entrato in carica il 1° luglio, alla scadenza del mandato di Guy Wilkinson. In passato un altro italiano era stato alla guida di LHCb, Pierluigi Campana, attualmente direttore dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN. Oggi l’Italia conta così due connazionali spokesperson dei grandi esperimenti di LHC: oltre a Passaleva, Federico Antinori che coordina la collaborazione dell’esperimento ALICE.

“La collaborazione LHCb affronterà nei prossimi anni un periodo cruciale – spiega Giovanni Passaleva – perché stiamo raccogliendo i frutti dei dati raccolti finora, che ci stanno permettendo di pubblicare risultati di assoluto rilievo scientifico”. “Contemporaneamente – prosegue Passaleva – stiamo costruendo un nuovo LHCb completamente aggiornato e potenziato, che sostituirà l’attuale esperimento e verrà installato durante il mio mandato, tra il 2019 e il 2020. Questo upgrade di LHCb ci consentirà di raccogliere un campione di dati circa 10 volte più grande di quello raccolto finora, e ci permetterà di esplorare con precisione ancora più estrema fenomeni che potrebbero aprire la strada a nuove scoperte. Saranno quindi anni molto impegnativi per la nostra collaborazione ma rappresenteranno una grande opportunità per i più giovani: in LHCb cerchiamo, infatti, con grande attenzione e impegno di costruire un ambiente lavorativo che favorisca il fiorire di nuove idee e lo sviluppo scientifico e professionale delle colleghe e dei colleghi più giovani”, conclude il nuovo spokesperson della collaborazione.

Giovanni Passaleva, 52 anni, si è laureato a Firenze nel 1990 con una tesi sulla ricerca del bosone di Higgs all'esperimento L3 al LEP, l’acceleratore del CERN che ha preceduto LHC. Nel 1994 ha conseguito il dottorato all'Università di Perugia, dove ha contribuito alla costruzione, al collaudo e alle operazioni del rivelatore di vertice a microstrip di silicio di L3. Dopo il dottorato è stato prima post-doc con ETH a Zurigo, e poi fellow al CERN dal 1997 al 1999.
È ricercatore dell’INFN dal 1997, dove dal 2015 è dirigente di ricerca. Si è occupato principalmente di fisica elettrodebole. Nel 2000 ha fondato con Mario Calvetti ed Enrico Iacopini il gruppo LHCb di Firenze, entrando nello stesso anno nella collaborazione LHCb. Ha coordinato la costruzione di camere proporzionali multifilo (MWPC) per la realizzazione del rivelatore di muoni di LHCb. Dal 2008 al 2012 è stato project leader del rivelatore di muoni di LHCb. Dal 2012 al 2014 è stato responsabile nazionale INFN di LHCb. Dal 2014 al 2017 è stato coordinatore dell’upgrade di LHCb. A LHCb ha partecipato alla misura della sezione d’urto di produzione dei mesoni J/ψ nelle collisioni protone-protone, e recentemente alla misura della produzione di antiprotoni in collisioni protone-elio utilizzando il sistema di iniezione del gas in LHCb, che permette di effettuare misure “a bersaglio fisso”. È stato referee di vari esperimenti, tra cui ATLAS e CMS.

LHCb è un esperimento progettato per misurare le differenze di comportamento tra materia e antimateria all’energia di LHC. LHCb registra il decadimento dei mesoni-b: particelle contenenti quark b (o beauty) o anti-quark b. Sono particelle prodotte in grande quantità nelle collisioni di alta energia dei protoni dei fasci di LHC. I mesoni-b non sono presenti nell'universo attuale perché sono instabili, mentre dovevano essere piuttosto comuni, subito dopo il Big Bang. Una volta generati in laboratorio i mesoni-b esibiscono una dinamica spettacolare proprio per la durata infinitesima della loro esistenza: subito decadono, inesorabilmente, in altre particelle, più leggere. I fisici ritengono che dallo studio e dalla comparazione dei decadimenti dei mesoni e dei corrispondenti anti-mesoni, sia possibile ottenere ulteriori importanti informazioni sui meccanismi che permettono di distinguere in natura la materia dall'antimateria, benché la differenza di comportamento appaia davvero sottile.

 

 

IL PICCOLO LHCf ALLA CONQUISTA DELL’AMERICA

30 June, 2017 - 09:45

Dopo aver completato con successo la presa dati a LHC, il piccolo rivelatore ARM1 di LHCf ha lasciato il CERN alla volta degli Stati Uniti. Una volta in America, LHCf si è insediato al Brookhaven National Laboratory, dove ha vestito nuovi panni, trasformandosi in RHICf: ora, infatti, raccoglie dati a RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) in collisioni protone-protone a 510 GeV di energia, in un run (ciclo di presa dati) a lui dedicato, insieme all’esperimento STAR.
RHICf è stato posizionato in linea retta a 18 metri dal punto di collisione di STAR, in una configurazione molto simile a quella che occupa a LHC rispetto all’esperimento ATLAS. In questo modo è in grado di rivelare particelle prodotte molto in avanti, analoghe a quelle prodotte nelle cascate dei raggi cosmici. Lo studio del numero di particelle secondarie prodotte e del loro spettro in energia è di fondamentale importanza per cercare di interpretare il meccanismo di interazione dei raggi cosmici primari con i nuclei dell’atmosfera. I modelli attualmente utilizzati per descrivere questi processi hanno finora mostrato significative discrepanze tra loro e rispetto ai dati raccolti dall’esperimento LHCf. “Il run appena completato è stato un vero successo, - commenta Alessia Tricomi, responsabile nazionale INFN di LHCf - e fornirà ulteriori informazioni utili a capire quale, tra i modelli attualmente in uso, descriva meglio i nostri dati in tutto il range di energie esplorate finora e aggiungerà ulteriori informazioni importanti per comprendere meglio il comportamento dei raggi cosmici di altissima energia”.

 

 

SPAZIO: FIRMATO L'ACCORDO INFN-ASI PER LA NUOVA MISSIONE IXPE 

28 June, 2017 - 10:21

È stato siglato l’accordo tra l’INFN e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) per l’invio in orbita di innovativi rivelatori in grado di misurare la polarizzazione della radiazione X delle sorgenti celesti: una proprietà che finora è stata osservata solo nella brillante Nebulosa del Granchio nel 1972 per la mancanza di strumentazioni sufficientemente sensibili, ma che è attesa in moltissime sorgenti, ed è fondamentale per capire, per esempio, la geometria e il campo magnetico di buchi neri e stelle di neutroni.


I nuovi rivelatori sono tre Gas Pixel Detectors (GPD) che, progettati e costruiti nei laboratori INFN di Pisa, saranno gli occhi del telescopio IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), la prossima missione NASA del programma Small Mission EXplorers (SMEX), il cui lancio è previsto per la fine del 2020. L’INFN, l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l’ASI hanno perfezionato per più di dieci anni i GPD per applicazioni che riguardano misure della polarizzazione, in vista di un loro impiego su satelliti dedicati in cui speciali specchi (prodotti per IXPE dal Marshall Space Flight Center, centro operativo della missione) focalizzano la radiazione X emessa dalle sorgenti.


“La caratteristica unica del GPD è l’utilizzo combinato un rivelatore a gas e di un circuito integrato di lettura ad altissima risoluzione”, spiega Ronaldo Bellazzini, senior investigator della missione e pioniere della tecnologia. “In questo modo ogni fotone che arriva sul rivelatore sviluppa nel gas del GPD una traccia la cui direzione, che saremo in grado di ricostruire grazie al fine campionamento dei pixel, è legata proprio alle proprietà di polarizzazione della radiazione” aggiunge Luca Baldini, responsabile scientifico del progetto per l’INFN. “IXPE fornirà per la prima volta una misura simultanea dell’immagine delle sorgenti, dello sviluppo temporale ed energetico delle loro emissioni in banda X e delle proprietà di polarizzazione”, conclude Baldini.
La sfida specifica dei progetti SMEX è di portare nel giro di pochi anni nuove tecnologie in orbita e aprire così la strada a nuove frontiere dell’astrofisica. Per far ciò è richiesto un coordinamento molto stretto di tutti gli attori del progetto, come sottolinea Luca Latronico, responsabile per IXPE della sezione INFN di Torino “Gestiamo il progetto ogni giorno con grande passione e cura maniacale, lavorando in simbiosi con i nostri colleghi dell’INAF e dell’ASI e i fornitori industriali per assicurare il lancio del telescopio negli stretti tempi previsti”. “Il team italiano al lavoro su IXPE è particolarmente giovane, e include tra gli altri alcuni dei ricercatori neo-assunti all’INFN, ma ha già accumulato un’importante esperienza nella progettazione e gestione di complessi apparati sperimentali per la fisica nello spazio”, conclude Latronico.

 

 

L’INFN CAMBIA LOGO

22 June, 2017 - 18:59

Continuità con il passato, semplicità del segno e coerenza visiva: sono questi i concetti chiave che descrivono lo spirito con cui è stato compiuto il restyling del logo dell’INFN. 

Continuità con il passato per valorizzare la missione, trasmettere la tradizione e confermare l’eccellenza dell’INFN. 
Semplicità del segno per ottenere la riconoscibilità del simbolo. 
Coerenza visiva nella declinazione del logo per tutte le strutture dell’Ente, per comunicare all’esterno la forte identità istituzionale e lo spirito di comunità dell’INFN. Un cambiamento, quindi, che conferma il legame con la propria tradizione di eccellenza e che pone, al contempo, l’accento sulla capacità di innovare.
Il nuovo pittogramma è un’evoluzione morfologica del precedente: l’ellisse rimane il segno che contraddistingue il logotipo e lo lega alla storia dell’INFN. La struttura grafica del nuovo logotipo è caratterizzata da un allineamento centrale della composizione, e la nuova proporzione degli elementi visivi ottimizza l’identificazione e la leggibilità del simbolo. I colori utilizzati cambiano tonalità ma rimangono il blu, e l’azzurro a enfatizzare l’iniziale della parola fisica, il cuore dell'INFN, mantenendo un legame cromatico con il precedente logotipo. Il carattere è stato individuato per la sua buona leggibilità. Le attività legate al trasferimento tecnologico hanno il pittogramma di colore azzurro come elemento identificativo e distintivo.  
Un cambiamento di simbolo, dunque, per innovarsi nel segno della tradizione, un’evoluzione grafica realizzata per rafforzare l’identità e consolidare la riconoscibilità.

 

 

 MATERIALE GRAFICO PER LA COMUNITA' INFN

AI LABORATORI DI FRASCATI IL PRIMO OPEN DAY IMPRESE

21 June, 2017 - 07:52

Si è svolto con successo il primo Open Day Imprese organizzato ai Laboratori Nazionali di Frascati (LNF) dell’INFN, con il patrocinio della Regione Lazio, che ha visto la partecipazione di oltre 150 rappresentanti delle aziende e delle istituzioni. L’evento è stato promosso per favorire l’instaurarsi di nuovi rapporti tra le quattro sedi dell’INFN presenti sul territorio, i Laboratori di Frascati e le Sezioni di Roma Sapienza, Roma Tor Vergata e Roma Tre, e il mondo imprenditoriale e istituzionale, per avviare potenziali collaborazioni nell’ambito del trasferimento tecnologico, e illustrare le prossime opportunità di finanziamento attraverso bandi pubblici che prevedano un partenariato tra Enti di Ricerca e aziende. “La Regione Lazio dispone di un potenziale di eccellenze nella ricerca e nelle imprese che non è secondo a nessuno in Italia, e l’INFN, con i nostri Laboratori di Frascati e le tre Sezioni, è parte molto attiva di questo sistema”, evidenzia Pierluigi Campana, direttore dei LNF. “Dobbiamo aumentare la nostra capacità di trasformare la conoscenza che ci viene dalla ricerca di base in innovazione per la rete delle imprese, – prosegue Campana – è una missione che ci impegna, così come siamo impegnati sul fronte della comprensione della natura e su quello della formazione delle nuove leve di ricercatori e tecnologi”.
L’iniziativa si inquadra nell’ampio programma di Terza Missione dell'INFN che, in parallelo alla ricerca in fisica fondamentale, si sta impegnando fortemente per portare il proprio contributo nella società, sviluppando progetti che possano concorrere all’innovazione del tessuto economico, e promuovendo la formazione a tutti i livelli e la diffusione della cultura scientifica. “Quando facciamo il nostro lavoro, non dobbiamo mai scordarci che siamo un Ente Pubblico di Ricerca, – sottolinea Bruno Quarta, direttore generale dell’INFN – abbiamo, quindi, una responsabilità nei confronti della società: dobbiamo tornare ai cittadini l’investimento che loro fanno su di noi, siano essi risultati scientifici, cultura o prodotti del trasferimento tecnologico”. “Per il trasferimento tecnologico, si tratta di una responsabilità congiunta pubblico-privato: dobbiamo, quindi, impegnarci in modo sinergico per incrementare le opportunità di collaborazione e per potenziare l’impatto del nostro lavoro, la ricerca”, conclude Quarta.
Nel corso della giornata, sono state presentate alcune storie di successo del trasferimento tecnologico dell'INFN nei settori dell’aerospazio, dell’ICT, dei beni culturali, delle life science e della homeland security. Le presentazioni sono state condotte da due relatori, uno proveniente dal mondo della ricerca scientifica e l’altro dal mondo imprenditoriale, per raccontare entrambi i punti di vista e le esperienze. Il direttore generale dell’INFN, Bruno Quarta, e l’assessore allo Sviluppo Economico e alle Attività Produttive della Regione Lazio, Guido Fabiani, hanno poi aperto i lavori della tavola rotonda, organizzata per facilitare l’interazione tra gli Enti di Ricerca e le imprese, e che ha visto la partecipazione di alcuni tra i principali attori dello sviluppo economico del territorio. Moderati da Paolo Valente (INFN), sono intervenuti Nicoletta Amodio (Confindustria), Cristina Di Giorgio (Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale), Marco Iezzi (Ministero dello Sviluppo Economico), Flavio Lucibello (KET-Lab e Fondazione Edoardo Amaldi), Giuseppe Razzano (Vitrociset), Ezio Previtali (INFN) e Mauro Morandin (INFN).