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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 Chigago, 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 dell'Ufficio dell'Università 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 Chicaco, nell'Illinois, ed è gestito su incarico dalla Fermi Research Alliance, LLC. Sito: www.fnal.gov, potete Twitter su @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).

DALL’INFN UNO START-UP GRANT DI QUASI 1,5 MILIONI DI EURO PER I 73 RICERCATORI NEOASSUNTI

20 June, 2017 - 08:35

Sono in 73 e sono stati assunti grazie ai posti da ricercatore messi a disposizione dell’INFN con la Legge di Stabilità del 2015. Stanno facendo ora il loro ingresso formale nell’Istituto, che ha deciso di offrire loro anche un’altra opportunità: 20 mila euro ciascuno per realizzare un proprio progetto di ricerca. Complessivamente, quindi, l’INFN stanzierà quasi 1,5 milioni di euro (per la precisione, 1.460.000 euro) a favore della libera iniziativa e della creatività dei giovani nella ricerca. Si tratta di uno start-up grant, destinato in modo personale ai neoassunti per l’arricchimento del loro curriculum, indipendentemente dalla struttura di appartenenza e dall'esperimento cui collaborano, anche in vista della partecipazione a bandi internazionali.
“L’arrivo di così tanti ricercatori rende l’INFN più forte e meglio attrezzato per le sfide del futuro”, commenta il presidente dell’INFN Fernando Ferroni. “Per supportare la loro crescita professionale e la loro competitività, – prosegue Ferroni – abbiamo deciso di assegnare a ciascuno uno start-up grant che consenta loro di potersi guardare intorno senza condizionamenti e di intraprendere un percorso personale di formazione. Confidiamo quindi che possa essere per tutti loro uno strumento innovativo e utile”, conclude il presidente.
L'iniziativa dello start-up grant è stata comunicata durante il corso organizzato ai Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN per presentare in dettaglio ai neoassunti l’Istituto, la sua struttura, l’organizzazione e le attività. I progetti finanziati con gli start-up grant dovranno essere presentati entro la fine del 2017 e dovranno iniziare il 1° agosto 2018. Il responsabile avrà a disposizione due/tre anni per realizzare il suo progetto che, al termine di tale periodo, sarà sottoposto a una valutazione finale da parte di un comitato dell’INFN formato dai presidenti delle Commissioni Scientifiche Nazionali.

 

 

 

A scuola di scienza e archeologia: aperte le selezioni per l’edizione 2017 del Training camp

16 June, 2017 - 09:08

Una scuola per giovani ricercatori che vogliono diventare esperti delle più innovative tecniche scientifiche per lo studio e la conservazione dei beni culturali facendo “esperienza sul campo”. Il tutto nella splendida cornice della baia di Porto Conte ad Alghero.

Sarà questo il “Training Camp - Tecniche innovative per Beni Culturali: Conoscenza e Caratterizzazione di siti e reperti archeologici” che, giunto alla quarta edizione, si terrà quest’anno dal 13 al 22 settembre In Sardegna, presso il Porto Conte Ricerche e a cui è possibile partecipare inviando la propria candidatura entro il 16 luglio 2017 (http://trainingcampbeniculturali.uniss.it).

La scuola è organizzata dall’Università di Sassari, finanziata da Sardegna Ricerche, e realizzata con il contributo dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, che vede coinvolti in lezioni e laboratori ben sette dei gruppi appartenenti alla sua rete per la fisica applicata ai beni culturali CHNet, parte del nodo italiano dal nodo italiano dell’Infrastruttura europea E-RIHS (European Research Infrastructure for Heritage Science).

Il Training Camp prevede lezioni frontali, misure presso il sito archeologico di Sant’Imbenia, ma soprattutto laboratori pratici in cui i partecipanti potranno utilizzare in prima persona la strumentazione messa a disposizione dall’Università di Sassari e da CNR, INFN ed ENEA, enti di ricerca coinvolti in E-RIHS.it.

Il corso è rivolto a chi opera nel settore dei Beni Culturali, sia dal lato scientifico che da quello umanistico, e possiede almeno una laurea triennale. La partecipazione è limitata a 30 studenti, che verranno selezionati tramite la partecipazione a un bando. Il termine per la presentazione delle domande scade il 16 luglio 2017.

Per ulteriori informazioni consultare il sito: http://trainingcampbeniculturali.uniss.it

ASTRI VEDE LA PRIMA LUCE

14 June, 2017 - 15:04

Il telescopio ASTRI ha visto i primi bagliori di luce Cherenkov nella notte tra il 25 e il 26 maggio dal sito astronomico di Serra la Nave, sull’Etna. A darne notizia ora è la collaborazione CTA (Cherenkov Telescope Array). ASTRI, progetto guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), e realizzato in collaborazione con l’INFN, alcune Università italiane, l’Università di San Paolo in Brasile e la North-West University in Sud Africa, è, infatti, il prototipo di telescopio sviluppato per il futuro apparato CTA, che sarà il più grande e sensibile osservatorio per raggi gamma del mondo.
Questa prima luce arriva poco dopo la conferma dello scorso novembre della validità della tecnologia ottica di nuova concezione, basata sulla configurazione a doppio specchio di Schwarzschild Couder, proposta per il progetto CTA. Nonostante la fotocamera non fosse stata completamente configurata, è stato possibile catturare i primi segnali di origine astrofisica in luce Cherenkov e produrre così le immagini della pioggia prodotta nell’atmosfera dai raggi cosmici.
“È una grande soddisfazione questo primo risultato del telescopio ASTRI, che pone una robusta base al processo di costruzione di CTA", commenta il responsabile nazionale di CTA per l’INFN, Nicola Giglietto, professore al Politecnico di Bari. "Oltre che ad ASTRI, l’INFN contribuisce alla progettazione e realizzazione di altri telescopi dell’apparato. In particolare alla costruzione di parte della struttura e dell’elettronica della camera del primo telescopio grande (LST), che dovrebbe essere ultimato il prossimo anno a La Palma, e ai sensori e all'elettronica dei telescopi medi di progettazione americana (SCT), il cui prototipo dovrebbe essere acceso per la fine dell’anno in Arizona", conclude Giglietto.
Nello sviluppo tecnico e scientifico di CTA, progetto incluso nella roadmap di ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures) del 2008, e finanziato nell’ambito di Horizon 2020, sono coinvolti oltre 1350 scienziati e ingegneri di 32 nazioni. L’osservatorio rileverà con un’accuratezza senza precedenti le radiazioni di alta energia che raggiungono la Terra, la sensibilità delle misurazioni sarà 10 volte maggiore di quella consentita dagli strumenti attualmente in uso e permetterà una nuova comprensione degli eventi più estremi dell’Universo.

 

 

In USA A CACCIA DELL'ANOMALIA DEL MUONE

2 June, 2017 - 08:00

L’esperimento Muon g-2 che studia il momento magnetico del muone festeggia una tappa fondamentale. I primi fasci di muoni prodotti dall’acceleratore del Fermilab hanno circolato nel grande magnete superconduttore: è l’inizio di un’affascinante sfida per confermare o sconfessare un’anomalia misurata all’inizio degli anni 2000 dal primo esperimento di questo tipo.

All’esperimento l’Infn partecipa con ricercatori dei Laboratori Nazionali di Frascati e delle sezioni INFN di Lecce, Napoli, Pisa, Roma Tor vergata, Trieste e Gruppo Collegato di Udine. All’inizio degli anni 2000, i fisici del Brookhaven National Laboratory di Upton, nello Stato di New York, misurando il momento magnetico anomalo del muone (una proprietà di questa particella) hanno trovato che la probabilità che il valore misurato fosse compatibile con le previsioni del modello standard era inferiore di 1/1000).

Un risultato non sufficiente per costituire una scoperta ma da approfondire. Questa discrepanza potrebbe, infatti, essere spiegata dal contributo all’anomalia del muone di particelle tuttora ignote, come le particelle supersimmetriche, o altre nuove particelle che potrebbero spiegare la materia oscura. La soluzione definitiva a questo enigma è affidata all’esperimento Muon g-2 che misurerà l’anomalia del muone con una precisione mai raggiunta prima d’ora (140 parti per miliardo ).Nelle prossime settimane l’esperimento sarà sottoposto a una fase di test per verificare il corretto funzionamento della macchina e del sistema di produzione del fascio di muoni, dell’anello di accumulazione e dei rivelatori. Nel corso del prossimo anno sono attesi i primi risultati di fisica.

"Il gruppo Italiano, con 28 ricercatori, e' coinvolto in prima linea nell'esperimento g-2 fin dall'inizio, contribuendo con la progettazione e realizzazione di un sofisticato e innovativo sistema di calibrazione per i 24 calorimetri che costituiscono una parte essenziale del sistema di misura dell'esperimento” commenta Graziano Venanzoni, responsabile Infn dell’esperimento. “Oggi è una giornata storica che ci ripaga di tanti sforzi fatti. Non vediamo l'ora di iniziare la presa dati e di mettere alle corde il Modello Standard."

per approfondimenti: https://www.asimmetrie.it/un-mare-di-antimateria

AL VIA LA NUOVA STAGIONE DI FISICA DI LHC

23 May, 2017 - 17:56

La fisica del più grande acceleratore di particelle al mondo è ripartita. Il 23 maggio, gli esperimenti di LHC hanno, infatti, iniziato a raccogliere dati, per la prima volta nel 2017. Le operazioni sono iniziate con un numero ridotto di pacchetti di protoni per fascio, che aumenterà poi progressivamente. Tra un paio di settimane, più di un miliardo di collisioni saranno così prodotte nel cuore degli esperimenti, grazie anche alla riduzione della dimensione dei fasci nei punti di interazione.

"L'inizio della nuova stagione di presa dati per gli esperimenti di LHC apre un periodo molto interessante e pieno di attese", commenta Antonio Zoccoli, vicepresidente dell'INFN e fisico dell'esperimento ATLAS, "dopo la scoperta del bosone di Higgs la comunità scientifica è ora concentrata sullo studio delle proprietà di questa particella e sulla ricerca di effetti che possano aprire nuovi campi di ricerca".

Lo scorso anno LHC ha prodotto un'incredibile quantità di dati, ottenendo circa 6,5 milioni di miliardi di collisioni, pari a una luminosità integrata di quasi 40 femtobarn inversi (l’unità di misura della luminosità, che indica il numero di collisioni per una data unità di spazio in un dato intervallo di tempo). L'obiettivo di LHC per il 2017 è di aumentare ulteriormente la luminosità in modo da ottenere lo stesso numero di collisioni del 2016 in meno tempo, dato che quest'anno LHC è ripartito, dopo la pausa invernale, un mese dopo rispetto allo scorso anno.

Nel corso dei primi due anni di attività di LHC, i coordinatori delle operazioni della macchina hanno avuto modo di comprendere bene come funzioni l’acceleratore all’energia record di 13 TeV, e quest’anno sono convinti di riuscire a ottimizzare ulteriormente le sue prestazioni. Gli esperimenti sono pronti a raddoppiare la statistica rispetto a quanto ottenuto nel 2016 per ottenere risultati sempre più affidabili. Questo permetterà ai ricercatori di continuare a migliorare la conoscenza di fenomeni noti e di indagare quelli ancora sconosciuti. Tra i fenomeni previsti dal Modello Standard, la teoria che racchiude la nostra attuale conoscenza sulle particelle elementari e le forze attraverso cui interagiscono, si continuerà a studiare il bosone di Higgs, scoperto nel 2012, per determinarne con grande precisione le caratteristiche. Verranno inoltre condotte altre misure su processi che coinvolgono il quark top, la particella elementare più pesante, e si continuerà a studiare lo stato della materia primordiale, il plasma di quark e gluoni. Tra i fenomeni sconosciuti, LHC continuerà a cercare le particelle previste dalla teoria della Supersimmetria e la materia oscura, e a indagare l’asimmetria tra materia e antimateria per spiegare perché la materia domina l'universo, nonostante materia e antimateria siano state prodotte in quantità uguale al momento del big bang. (f.m.)

È XENON1T IL RIVELATORE PIU’ SENSIBILE PER LA RICERCA DIRETTA DI MATERIA OSCURA

18 May, 2017 - 14:25

“I migliori risultati sulla materia oscura fino ad ora, ed è solo l’inizio!”, così Elena Aprile, professoressa alla Columbia University e coordinatore internazionale di XENON1T, commenta a nome di tutta la collaborazione i primi risultati dell’esperimento, in acquisizione dati ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), i più grandi laboratori sotterranei al mondo dedicati alla fisica astroparticellare. I risultati, ottenuti con una breve misura di 30 giorni e presentati oggi 18 maggio alla comunità scientifica, consentono a XENON1T di potersi affermare come il più sensibile esperimento al mondo per la ricerca diretta di materia oscura. In particolare per la ricerca delle cosiddette WIMP (Weakly Interacting Massive Particle, particelle massive che interagiscono debolmente), che sono tra i candidati favoriti per costituire le particelle di materia oscura. “Le WIMP non sono apparse in questa prima ricerca con XENON1T ma, in effetti, non ce le aspettavamo così presto”, dice Elena Aprile. “La notizia più importante – prosegue Aprile – è che l’esperimento sta continuando ad acquisire dati eccellenti, che ci permetteranno di verificare se l’ipotesi della materia oscura sia corretta in regioni di massa e probabilità di interazione mai verificate prima”. “È appena iniziata con XENON1T una nuova fase nella corsa per rivelare la materia oscura sulla Terra con rivelatori di grande massa e di bassa radioattività. E noi siamo fieri di essere in prima linea in questa corsa, grazie a questo fantastico rivelatore, il primo del suo genere”, conclude Aprile.

La materia oscura è uno dei costituenti dell’universo, cinque volte più abbondante della materia ordinaria, di cui è fatto tutto ciò che conosciamo. Molte osservazioni astrofisiche hanno irrobustito l’ipotesi dell’esistenza della materia oscura, portando a uno sforzo mondiale per cercare di osservare direttamente le interazioni delle particelle di materia oscura con quelle di materia ordinaria, utilizzando rivelatori estremamente sensibili che possano confermare la sua esistenza e chiarire le sue proprietà. Queste interazioni, comunque, sono talmente rare e flebili da aver impedito fino ad ora una loro rivelazione diretta, costringendo gli scienziati a costruire rivelatori sempre più grandi e sensibili. La collaborazione XENON, che con XENON100 ha guidato il settore per anni in passato, è tornata adesso in prima fila con XENON1T. I risultati ottenuti con una prima breve misura di 30 giorni mostrano che il rivelatore ha il più basso livello di radioattività mai raggiunto, di molti ordini di grandezza inferiore a quello dei materiali che lo circondano sulla Terra. Con una massa totale di circa 3200 kg, XENON1T è allo stesso tempo il più grande rivelatore di questo tipo mai realizzato. La combinazione dell’aumento significativo della massa del rivelatore con un minore fondo di contaminazione del possibile segnale di interazione della materia oscura permette di avere una eccellente possibilità di scoperta negli anni a venire.

L’esperimento è costituito da un gigantesco contenitore metallico cilindrico, riempito di acqua ultra pura per schermare il rivelatore posto al suo centro. Il rivelatore cuore di XENON1T, la cosiddetta ‘camera a proiezione temporale’, è composto di xenon liquido e si trova all’interno di un criostato al centro del contenitore di acqua, completamente sommerso, in modo da essere schermato il più possibile dalla radioattività naturale della roccia. Accanto all’esperimento, è allestito un edificio trasparente a tre piani, al cui interno si trovano tutte le attrezzature che servono a mantenere in funzione il rivelatore, e dove lavorano fisici di tutto il mondo. La collaborazione scientifica XENON consiste di 135 ricercatori da USA, Germania, Italia, Svizzera, Portogallo, Francia, Paesi Bassi, Israele, Svezia ed Emirati Arabi Uniti.

L’ultimo rivelatore della famiglia XENON, XENON1T appunto, è in acquisizione dati ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, in Abruzzo, dall’autunno del 2016. La montagna che sovrasta i Laboratori sotterranei fa da ulteriore schermo al rivelatore, evitando che sia perturbato dai raggi cosmici, particelle che provengono dallo spazio e che cadono incessantemente sulla Terra. Ma la schermatura dal mondo esterno non è sufficiente perché tutti i materiali sulla Terra contengono minuscole tracce di radioattività naturale. È stata quindi posta molta cura nel cercare, selezionare e manipolare i materiali che costituiscono il rivelatore, in modo da ottenere il minor contenuto di radioattività possibile. “Tutto ciò ha permesso a XENON1T di ottenere un livello record di ‘silenzio’, indispensabile per udire con un grande rivelatore la debolissima voce della materia oscura” spiega Marco Selvi, ricercatore INFN di Bologna e responsabile nazionale dell’INFN in XENON. L’interazione di una particella nello xenon liquido produce dei piccoli lampi di luce. Questo è ciò che gli scienziati registrano e studiano per misurare la posizione e l’energia delle particelle che hanno interagito, e capire se sono di materia oscura o meno.

I gruppi dell’INFN, provenienti dalle Sezioni di Bologna e Torino e dai LNGS, guidati rispettivamente da Gabriella Sartorelli, Giancarlo Trinchero e Walter Fulgione, fanno parte del progetto XENON1T fin dal suo inizio nel 2009. Sono responsabili del progetto, della costruzione e del funzionamento del sistema di veto di muoni, all’interno dello schermo di acqua, che è cruciale per la riduzione dei fondi ambientali e di quelli dovuti alla radiazione cosmica residua. Essi hanno inoltre progettato e realizzato le varie infrastrutture presso i LNGS, e guidano il gruppo di simulazione Monte Carlo del rivelatore, per la predizione e ottimizzazione delle prestazioni del rivelatore, e per il calcolo delle varie sorgenti di fondo. I gruppi italiani sono anche coinvolti in diversi aspetti dell’analisi dati che ha portato a questi primi risultati di XENON1T.

Nonostante la breve durata della prima misura, la sensibilità di XENON1T ha già superato quella di tutti gli altri esperimenti del settore, permettendo di cercare la materia oscura in regioni ancora inesplorate.

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Foto di Enrico Sacchetti

ALLA PRESENZA DI MATTARELLA FIRMATO IN ARGENTINA ACCORDO PER LE ASTROPARTICELLE

11 May, 2017 - 05:42

Si chiama ANDES e sarà, come i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, una grande infrastruttura di ricerca sotterranea, solo che anziché stare sotto il massiccio degli Appennini, sarà realizzata nel tunnel Agua Negra, nelle Ande. È questo il principale progetto incluso nell’accordo che è stato firmato il 10 maggio, a San Carlos de Bariloche in Argentina, alla presenza del Presidente della Repubblica Sergio Mattarella, dal Presidente dell’INFN, Fernando Ferroni, e dal Presidente CNEA (Comisión Nacional de Energica Atomica), Osvaldo Calzetta Larrieu. Il nuovo accordo che riguarda specificatamente le attività di ricerca in fisica astroparticellare, è inquadrato nel Memorandum d’Intesa scientifica sottoscritto dai due Istituti nel 2015 e riguarda in particolare tre progetti internazionali: oltre al Laboratorio ANDES, l’osservatorio Pierre Auger e l’osservatorio QUBIC.
Nell’ambito di ANDES, l’INFN darà un importante contributo alla realizzazione del nuovo laboratorio sotterraneo, proprio grazie all’esperienza trentennale maturata dai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, i più grandi laboratori sotterranei al mondo dedicati alla fisica astroparticellare. L’INFN metterà così a disposizione le proprie conoscenze e competenze acquisite nella formazione delle persone e nella progettazione e costruzione di prototipi sperimentali.
Per il progetto dell’Osservatorio Pierre Auger, l’INFN sarà responsabile degli scintillatori di superficie, mentre, per l’Osservatorio QUBIC, del suo criostato.
L’INFN e la CNEA svilupperanno, poi, più in generale un'azione coordinata e congiunta nel campo della ricerca in fisica astroparticellare: quest’azione coprirà tutto ciò che riguarda la formazione di studenti laureati e tecnici, la ricerca di base e applicata, lo sviluppo tecnologico e l’implementazione di nuove attrezzature, tecniche e metodologie.

 

 

 

 

ITALIAN GENDER IN PHYSICS DAY

10 May, 2017 - 11:19

L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) hanno organizzato l’Italian Gender in Physics Day, la prima giornata italiana sulle questioni di genere nella ricerca scientifica in fisica, un settore da sempre caratterizzato da una bassa presenza di donne ricercatrici. L’evento, che si è tenuto a Roma il 10 maggio, è parte del progetto europeo GENERA, Gender Equality Network in the European Research Area, che coinvolge 12 Paesi, 18 Istituzioni di ricerca e 13 Enti osservatori. Identificare le pratiche che possono produrre gender bias per cambiarle. Proporre nuove strategie per superare distorsioni legate al genere. Monitorare i progressi attraverso lo sviluppo di indicatori di genere. Questi sono alcuni dei temi discussi durante l’evento, che ha visto la partecipazione di esperti italiani e stranieri, di ricercatrici e ricercatori e di tutte le parti interessate.

“GENERA ha uno scopo molto ambizioso, ma certamente non impossibile, - sottolinea Speranza Falciano, della Giunta esecutiva dell’INFN e del Governing Board di GENERA - grazie alla mobilitazione negli ultimi anni di tante persone, donne e uomini, che si propongono di costruire per gli enti di ricerca una struttura organizzativa che valorizzi al meglio la presenza delle donne in tutti i ruoli, quelli di ricerca, tecnologici, tecnici e amministrativi, ruoli che ben sappiamo essere tutti essenziali al buon funzionamento e all’ottenimento di risultati d’eccellenza”. “Le tematiche affrontate da GENERA e discusse nella giornata di oggi hanno un’importanza che va molto al di là del favorire una soluzione alla partecipazione delle donne in maniera equilibrata al sistema ricerca, perché hanno un impatto sul benessere organizzativo e lavorativo di tutti, per una società più equa per tutti: lavorare per difendere l’uguaglianza di genere significa lavorare per migliorare le condizioni lavorative di tutti”, conclude Falciano.

La giornata ha avuto anche dei protagonisti d’eccezione. Nell’ambito del progetto italiano, infatti, sono state coinvolte con un concorso di idee sul tema Donne e ricerca in fisica: stereotipi e pregiudizi anche le scuole secondarie superiori, quindi ragazze e ragazzi che a breve si troveranno a compiere l’importante scelta della facoltà universitaria. Così, durante la giornata, sono stati esposti i progetti realizzati dalle oltre 150 classi che hanno partecipato al concorso, e i migliori sono stati premiati al termine della conferenza. “Abbiamo ricevuto una grande ed entusiastica risposta da parte delle scuole”, commenta Roberta Antolini, coordinatrice per l’INFN del progetto GENERA e responsabile della comunicazione dei Laboratori INFN del Gran Sasso. “La qualità e l’originalità dei progetti presentati hanno evidenziato un interesse e un coinvolgimento degli studenti che sono andati oltre le nostre aspettative”. “Iniziative di questo genere - prosegue Antolini - mostrano quanto sia importante stimolare riflessioni su tematiche apparentemente distanti dai ragazzi che nella vita dovranno saper individuare e adeguatamente superare stereotipi e pregiudizi ben radicati nella nostra società.”

Il progetto GENERA, che ha preso avvio nel 2015 e si concluderà nel 2018, intende contribuire a migliorare la parità di genere, sostenendo gli enti di ricerca e le università nell’attuazione di un cambiamento che veda una sempre maggiore partecipazione delle donne nella ricerca, attraverso lo sviluppo dei Piani di Equità di Genere (Gender Equality Plan, GEP), ossia documenti di indirizzo politico e organizzativo che mirano a identificare e rimuovere pregiudizi e disuguaglianze nelle istituzioni, monitorando i progressi ottenuti attraverso lo sviluppo di appositi indicatori. GENERA conduce inoltre alcune azioni di coordinamento e di sostegno a livello europeo, tra cui una serie di Gender in Physics Day, cioè giornate nazionali create per discutere sulle tematiche legate alle questioni di genere, nel cui ambito rientra l’evento che si è appena concluso a Roma. L’Italian Gender in Physics Day ha offerto, quindi, l’opportunità per presentare alcuni dei risultati fin qui raggiunti, le prospettive future sulle politiche di genere, e le azioni positive da intraprendere per colmare il divario di genere.

 

I progetti vincitori

 

 

RICERCA DI MATERIA OSCURA: INFN e IHEP FIRMANO ACCORDO PER UN NUOVO TELESCOPIO SPAZIALE

9 May, 2017 - 09:59

Si conferma e rinforza la collaborazione tra Italia e Cina per la ricerca sulla materia oscura. Nel corso dell’incontro bilaterale, che si è appena concluso in Cina, tra l’INFN e l’IHEP (Institute for High Energy Physics) di Pechino, i due Istituti hanno sottoscritto la lettera di interesse alla partecipazione nell’esperimento HERD (High Energy Cosmic Radiation Detection).
HERD è uno dei principali progetti scientifici della Stazione Spaziale cinese, che prevede la realizzazione di un nuovo potente telescopio spaziale. Gli obiettivi scientifici di HERD, il cui lancio è previsto nel 2020, sono la rivelazione di particelle di materia oscura, lo studio della composizione dei raggi cosmici e l’osservazione di raggi gamma di alta energia. Le caratteristiche principali del futuro rivelatore sono il peso totale che sarà inferiore alle 2 tonnellate e il consumo energetico totale che sarà inferiore ai 2 kilowatt. Per raggiungere i suoi obiettivi scientifici, HERD dovrà essere in grado di misurare con grande accuratezza l’energia e la direzione di provenienza degli elettroni e dei raggi gamma, cioè dei fotoni di alta energia (dalle decine di GeV ai 10 TeV), e l’energia dei raggi cosmici determinandone la carica (fino al PeV). HERD sarà in grado di rivelare raggi gamma di alta energia, elettroni e raggi cosmici con una maggiore risoluzione rispetto ai telescopi attuali: questo implica che l’esperimento ha un grande potenziale nel contribuire in modo nuovo alla comprensione dell’origine e della propagazione dei raggi cosmici di alta energia, e all’identificazione di possibili “firme” lasciate da particelle di materia oscura, ma anche alla realizzazione di nuove scoperte nel campo della cosiddetta “astronomia gamma di alta energia”.

È ENTRATO IN FUNZIONE L’ACCELERATORE DEL SUPERMICROSCOPIO EUROPEO XFEL

25 April, 2017 - 08:14

Lo European XFEL, il futuro supermicroscopio europeo a elettroni liberi, ha concluso con successo una delle ultime fasi della sua costruzione: il primo fascio di elettroni è stato accelerato lungo l’intera lunghezza della macchina, 2,1 km. È così il primo acceleratore lineare superconduttivo al mondo di queste dimensioni a entrare in funzione, e l'energia e le altre caratteristiche del fascio di elettroni sono già compatibili con i valori che dovranno assumere durante la prima fase di funzionamento. La collaborazione scientifica impegnata in XFEL, guidata da DESY (Deutsches Elektronen-SYnchrotron) e di cui l’Italia con l’INFN è uno dei principali partner internazionali, ha così completato il commissioning, cioè la messa in servizio, dell’acceleratore di particelle. L’acceleratore alimenterà il laser a raggi X ed è quindi la componente-chiave dell’impianto, lungo complessivamente 3,4 km, di quello che sarà il supermicroscopio a elettroni liberi. La messa in servizio con successo dell’acceleratore è perciò un passo fondamentale per l’inizio delle attività scientifiche, previsto per il prossimo autunno: allora, nei laboratori dello European XFEL ad Amburgo, in Germania, sarà possibile fotografare e filmare, con risoluzione atomica, i processi biologici, chimici e della materia sia condensata, che nello stato eccitato di plasma. Lo European XFEL è, infatti, un progetto per la realizzazione di una sorgente di radiazione di sincrotrone di quarta generazione, basata sul processo FEL (Free Electron Laser, laser a elettroni liberi).
“La realizzazione e la messa in funzione dell’acceleratore dello European XFEL è un importante traguardo per la ricerca europea e internazionale, e l’INFN ne è particolarmente orgoglioso per il sostanziale contributo dato con il prezioso sostengo dell’industria nazionale”, commenta Fernando Ferroni, presidente dell’INFN. L’INFN ha contribuito in modo essenziale alla realizzazione dell’acceleratore, sviluppando al laboratorio LASA di Milano guidato da Carlo Pagani alcuni degli elementi chiave: tra questi la sorgente fotoemissiva di elettroni ultra freddi e intensi, i moduli superconduttivi di accelerazione e il sistema di terza armonica per la linearizzazione del fascio. “Grazie a questo – sottolinea Ferroni – il contributo italiano, di circa 40 milioni di euro -pari a poco meno del 3% del costo complessivo del progetto-, finanziato dal MIUR e mediato dall’INFN, ha portato un ritorno quasi doppio in commesse di alta tecnologia per l’industria nazionale. Inoltre, il 10% dei ricercatori e dei tecnici assunti dalla società European XFEL sono italiani”, conclude Ferroni.
Le prestazioni della nuova macchina saranno altissime: produrrà fino a 27.000 impulsi laser a raggi X al secondo, così brevi e intensi da consentire ai ricercatori di ottenere immagini delle strutture atomiche e dei processi chimici e fisici che si sviluppano a queste dimensioni. La tecnologia superconduttiva dell’acceleratore, sviluppata dalla collaborazione internazionale TESLA, guidata dal laboratorio DESY, permette di ottenere valori estremamente elevati, unici, di ripetizione degli impulsi di raggi X. In un acceleratore di particelle superconduttivo le strutture acceleranti non presentano alcuna resistenza all’attraversamento della corrente elettrica che le alimentano ma, per raggiungere queste caratteristiche, devono essere raffreddate a temperature estremamente basse. Tra dicembre e gennaio scorso, l'acceleratore è stato raffreddato alla temperatura di funzionamento di -271 °C. Successivamente è stata messa in esercizio la prima sezione dell’acceleratore, il cosiddetto “iniettore di elettroni”, che comprende complessivamente 18 dei 98 moduli totali dell'acceleratore. All'interno di questa sezione, i pacchetti di elettroni sono accelerati e compressi fino a raggiungere una dimensione di 10 micrometri (un millesimo di millimetro). Infine, dopo l’installazione e messa in funzione della terza sezione dell'acceleratore, gli elettroni hanno potuto raggiungere l’energia di 12 GeV (gigaelectronvolts, miliardi di eV). A regime, è previsto che l’energia degli elettroni potrà raggiungere fino a 17,5 GeV. Ora i componenti dell'acceleratore, quasi tutti realizzati appositamente, verranno estensivamente provati, messi a punto e coordinati fino a ottenere un controllo accurato delle caratteristiche del fascio di elettroni. A questo punto gli elettroni accelerati saranno guidati nella sezione successiva, dove attraverseranno delle speciali strutture magnetiche, chiamate ondulatori, che nello European XFEL si estendono per circa 210 metri In questa sezione, il moto ondulatorio periodico degli elettroni genererà gli impulsi laser di radiazione X ultraluminosi. Lo European XFEL consentirà la produzione di raggi X ultracorti, coerenti, ad elevata brillanza, che apriranno nuove possibilità di ricerca negli ambiti della fisica dello stato solido, della geofisica, della chimica, della scienza dei materiali, delle nanotecnologie, della medicina e della microbiologia strutturale.
L'acceleratore dello European XFEL rappresenta un eccellente esempio di cooperazione globale di successo, che ha visto lavorare insieme strutture di ricerca, istituti e università a fianco delle aziende che hanno realizzato i componenti. L'acceleratore di particelle superconduttivo dello European XFEL è stato costruito, nel corso degli ultimi sette anni, da un consorzio internazionale guidato da DESY, composto, oltre che dall’INFN in Italia, da CEA e CNRS in Francia, IFJ-PAN, NCBJ e la Wrocław University of Technology in Polonia, Budker Institute, Institute for High Energy Physics, Institute for Nuclear Research, e NIIEFA in Russia, CIEMAT e Universidad Politécnica de Madrid in Spagna, Manne Siegbahn Laboratory, Stockholm University, e Uppsala University in Svezia, e Paul Scherrer Institute in Svizzera.
Con la messa in funzione di questa macchina complessa, gli scienziati dello European XFEL hanno coronato il loro impegno ventennale di sviluppo e costruzione di questa grande infrastruttura di ricerca internazionale. Lo European XFEL è tra le più grandi e ambiziose infrastrutture europee di ricerca, dal costo di oltre 1,2 miliardi di euro. Indicato come uno dei progetti più importanti nelle roadmap di ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures), lo European XFEL porrà l’Europa all’avanguardia in campo internazionale, aprendo nuove strade per lo sviluppo delle conoscenze scientifiche fondamentali e per le loro applicazioni in campo biologico, medicale e dei nuovi materiali. L’inizio delle attività sperimentali è ormai a portata di mano.

 

 

 

UNIVERSO ESTREMO: LANCIATO IL TEST SU PALLONE  DELLA NASA EUSO-SPB

25 April, 2017 - 07:56

Il pioneristico osservatorio EUSO-SPB (Extreme Universe Space Observatory – Super-Pressure Ballon) è stato lanciato dalla NASA con successo alle 00.50 del 25 aprile ora italiana dalla base di Wanaka, Otago, in Nuova Zelanda. A bordo di un pallone stratosferico che mantiene sempre una pressione interna positiva rispetto all’ambiente nel quale sta volando, la strumentazione scientifica è prevista fluttuare per almeno 100 giorni nella stratosfera, all’altezza di 33,5 km. L’esperimento, frutto di una collaborazione internazionale alla quale partecipano 16 Paesi, tra cui l’Italia con l’INFN e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), rappresenta un test per JEM-EUSO, il futuro osservatorio spaziale di raggi cosmici di altissima energia (UHECR, Ultra High Energy Cosmic Rays), di cui dovrà verificare la tecnologia e la fattibilità.
Gli UHECR sono particelle subatomiche accelerate a un’energia cinetica superiore a 1018 eV, ben oltre le capacità dei più moderni acceleratori di particelle, e sono molto rare: solo una per chilometro quadrato e per secolo incide sulla Terra alle energie più alte. Per avere più chance di rivelarle è, quindi, necessario realizzare esperimenti molto estesi. Una possibilità consiste nel costruire rivelatori a terra che coprano grandi superfici, come AUGER, che si estende per 3.000 chilometri quadrati nella pampa argentina. Ma se si vogliono coprire aree ancora più estese, l'unica soluzione è andare nello spazio e questa è, appunto, l'idea di JEM-EUSO: collocare un telescopio su satellite o sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS, International Space Station), coprendo così una vasta porzione di cielo corrispondente a una superficie sulla Terra ben maggiore di quella coperta dagli osservatori terrestri, e consentendo così di raccogliere una statistica ben superiore ad essi.
Quando un UHECR si avvicina alla Terra induce una serie di interazioni nell’atmosfera terrestre che portano allo sviluppo di un grande sciame di raggi cosmici. Il telescopio EUSO-SPB, composto da un sistema di lenti di Fresnel e da una superficie focale costituita da una camera ad alta risoluzione equipaggiata con sofisticati sensori per fotoni, rivelerà di notte la luce di fluorescenza ultravioletta prodotta dall’interazione di questi sciami di particelle con le molecole di azoto dell’aria. “Per la prima volta saranno osservati dallo spazio vicino e con questa tecnica raggi cosmici di altissima energia”, spiega Piergiorgio Picozza dell’INFN e dell’Università di Roma Tor Vergata, e Principal Investigator del programma JEM-EUSO. “La loro rivelazione rappresenterà un’importante verifica della possibilità di realizzare queste misure dallo spazio e della tecnologia utilizzata. EUSO-SPB è quindi un altro fondamentale passo verso lo sviluppo di un grande osservatorio nello spazio che rappresenta l’obiettivo finale della collaborazione JEM-EUSO”, conclude Picozza.
“Otre agli aspetti scientifici, l'interesse dell'ASI in questo esperimento è legato – ricorda Simona Zoffoli dell’Unità osservazione della Terra dell’ASI -  anche ad aspetti tecnologici. ASI partecipa infatti per la prima volta ad una campagna di lancio di un pallone stratosferico super-pressurizzato che potrebbe rappresentare il futuro dei voli su pallone non Artici o Antartici. Potrà quindi acquisire conoscenze e know-how che potrebbero essere ri-utilizzate per esperimenti successivi, in particolare per quanto riguarda il SW di bordo e di controllo da Terra”.
La collaborazione italiana a EUSO-SPB, supportata dall’ASI, cui partecipano ricercatori dei Laboratori Nazionali di Frascati (LNF) dell’INFN e delle sezioni INFN di Bari, Catania, Napoli, Roma Tor Vergata e Torino, ha realizzato la meccanica della superficie focale, il computer di bordo e il relativo software di acquisizione e storage di dati in volo, il sistema di controllo dello strumento da terra mediante il sistema di interfaccia con la telemetria e il trigger dell’esperimento. In Italia, a Napoli, sarà operativo uno dei tre centri (Operative Control Center) di monitoraggio e controllo remoto dello strumento (gli altri due sono in USA e in Giappone). Nei 100 giorni di durata del volo da questo centro verrà effettuato il monitoraggio dello strumento e saranno impartiti i comandi per predisporre lo strumento all'acquisizione dei dati scientifici e la successiva trasmissione a terra.

 

 

 

A LHC UNO ‘STRANO’ RISULTATO APRE NUOVE PROSPETTIVE SULLO STUDIO DELLA MATERIA PRIMORDIALE

24 April, 2017 - 12:43

L’esperimento ALICE a LHC del CERN ha osservato per la prima volta nelle collisioni tra protoni un aumento di produzione di particelle cosiddette strane, che è uno dei fenomeni distintivi del plasma di quark e gluoni, uno stato della materia molto caldo e denso esistito appena pochi milionesimi di secondo dopo il Big Bang. Finora questa caratteristica dello stato della materia primordiale era stata osservata solamente nelle collisioni tra nuclei pesanti, e non si pensava potesse essere ritrovata anche nelle collisioni tra protoni. Questa inaspettata osservazione rappresenta una sfida ai modelli teorici esistenti, che non prevedono l’aumento di particelle strane in questi eventi. Il risultato, basato sui dati delle collisioni con protoni a 7 TeV del Run 1 di LHC, è stato pubblicato su Nature Physics il 24 aprile.
“Siamo molto entusiasti di questa scoperta”, ha commentato Federico Antinori, ricercatore dell’INFN alla guida della collaborazione internazionale ALICE. “Stiamo ancora imparando molto su questo stato estremo della materia, – prosegue Antinori – essere in grado di isolare fenomeni analoghi a quelli osservati nel plasma di quark e gluoni in un sistema più piccolo e più semplice, come la collisione tra due protoni, apre una nuova dimensione per lo studio delle proprietà di questo stato primordiale della materia da cui il nostro universo è emerso”.
“Aver osservato anche nelle collisioni protone-protone questo segnale, che normalmente è associato alla formazione del plasma di quark e gluoni nelle collisioni nucleo-nucleo, aggiunge un tassello importante alla nostra comprensione dei meccanismi di interazione fra i costituenti elementari della materia”, spiega Vito Manzari, responsabile nazionale INFN dell'esperimento ALICE. “È un risultato scientifico di grande rilevanza al cui raggiungimento hanno contribuito in modo determinante i ricercatori INFN e questo ci rende particolarmente fieri”, conclude Manzari.
La ricerca
Il plasma di quark a gluoni è uno stato della materia in cui i quark e i gluoni diventano ‘liberi’, cioè non sono più confinati all’interno degli adroni, e si ricrea in condizioni di temperature e densità estreme, condizioni che possono essere ottenute a LHC facendo collidere nuclei pesanti ad alta energia. La maggiore produzione di adroni strani è una manifestazione tipica di questo stato della materia, il cui studio rappresenta un modo per indagare le proprietà dell'interazione forte, una delle quattro forze fondamentali conosciute, che caratterizza i legami all'interno dei nuclei atomici. Il risultato pubblicato ora dall’esperimento ALICE è basato sull'osservazione degli adroni strani in quelle collisioni protone-protone nelle quali viene prodotto un gran numero di particelle. Gli adroni strani sono particelle ben note, chiamate così perché sono composte di quark, di cui almeno uno è un quark strano, un quark cioè che possiede una particolare proprietà che i fisici hanno denominato stranezza. I quark strani sono più pesanti dei quark che compongono la materia “normale” e sono difficili da produrre. Ma questo cambia quando siamo in presenza di un’elevata densità di energia (la quantità di energia per unità di volume), che riequilibra la creazione di quark strani in relazione a quelli non-strani, come nelle collisioni tra ioni pesanti. In particolare, i nuovi risultati mostrano che il tasso di produzione degli adroni strani aumenta con la ‘molteplicità’ (il numero di particelle prodotte in una data collisione) più velocemente di ciò che accade per le altre specie di particelle generate nella stessa collisione. I dati mostrano anche che maggiore è il numero di quark strani contenuti nell’adrone prodotto, maggiore è l'aumento della sua velocità di produzione. Non si osserva, invece, alcuna dipendenza dall’energia di collisione o dalla massa delle particelle generate, dimostrando che il fenomeno osservato è correlato al fatto che le particelle prodotte contengano quark strani. La produzione di stranezza è in pratica determinata contando il numero di particelle strane prodotte in una data collisione e calcolando il rapporto tra particelle strane e non-strane.
L’aumentata produzione di stranezza era stata suggerita come una possibile conseguenza della formazione del plasma di quark e gluoni fin dai primi anni ’80 del secolo scorso, e poi scoperta in collisioni tra nuclei negli anni ’90 da esperimenti al Super Proton Synchrotron (SPS) del CERN. Lo studio più preciso di questi processi sarà la chiave per comprendere più approfonditamente i meccanismi microscopici del plasma di quark e gluoni e del comportamento collettivo delle particelle in sistemi piccoli.

Il paper: Enhanced production of multi-strange hadrons in high-multiplicity proton–proton collisions