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Storie di onde gravitazionali e di universo, da exhibit interattivi a conferenze spettacolo: l’INFN approda alla XXI edizione di BergamoScienza, che da oggi 29 settembre fino al 15 ottobre colorerà di scienza le strade, le piazze e i teatri della città lombarda.
Si parte questa sera alle 21:00 con “Storie che hanno cambiato l’Universo”, evento organizzato dall’Osservatorio Gravitazionale Europeo, EGO, che racconta le appassionanti storie delle scoperte che nell’ultimo secolo hanno cambiato radicalmente la nostra visione del cosmo. L’evento si terrà nell’Auditorium Confindustria di Bergamo.
Nel fine settimana, sabato 30 settembre e domenica 1° ottobre, la fisica delle onde gravitazionali arriva in piazza per l’iniziativa “La scuola in piazza”, con uno spazio espositivo in cui ricercatori e ricercatrici INFN raccontano come si dà la caccia alle onde gravitazionali con video, poster, modellini 3D ed esperimenti per scoprire la struttura dello spaziotempo e il funzionamento di un interferometro gravitazionale. Lo spazio sarà anche ricco di informazioni sul futuro rivelatore europeo per onde gravitazionali, Einstein Telescope, che l’Italia è candidata a ospitare in Sardegna.
L’Einstein Telescope sarà anche protagonista di una grande conferenza spettacolo “Nuovi occhi per le onde gravitazionali”, che si terrà domenica 1° ottobre a partire dalle 17:30 nel Piazzale degli Alpini di Bergamo. L’evento è organizzato dall’INFN con il patrocino del Ministero dell’Università e della Ricerca, e avrà come protagonisti Monique Bossi, ricercatrice INFN e infrastructure manager di ETIC, il consorzio nato dal progetto finanziato col PNRR per sostenere la candidatura italiana a ospitare Einstein Telescope, e Marco Pallavicini, vicepresidente INFN e professore all’Università di Genova. La serata sarà arricchita dagli interventi di Luca Perri, divulgatore e coordinatore scientifico dell’Associazione BergamoScienza, dalle letture dell’attrice Maria Giulia Scarcella e sarà moderata dalla conduttrice radiofonica di Radio Rai Sara Zambotti.

Venticinque giovani studentesse in fisica, vincitrici del concorso INFN “Più donne nella fisica”, sono state premiate oggi, 28 settembre, alla presenza della Giunta Esecutiva e del Consiglio Direttivo dell’INFN, nel corso di una cerimonia che si è tenuta presso l’Università degli Studi di Roma Tre, in occasione anche delle celebrazioni per i 25 anni della Sezione di Roma Tre dell’INFN.
Il riconoscimento, destinato a studentesse iscritte al primo anno del corso di laurea magistrale in fisica sperimentale e teorica delle interazioni fondamentali e in fisica applicata, è stato istituito quest’anno dall’INFN nell’ambito del progetto “Più donne nella fisica” per promuovere e sostenere le ragazze nello studio della fisica, incoraggiando sinergie tra università, mondo della ricerca e industria, con l’ulteriore scopo di incrementare la presenza delle donne nel mondo della ricerca e del lavoro e la loro partecipazione attiva alla vita economica e sociale del paese.
Ogni studentessa ha ricevuto una borsa di studio del valore di 1500 euro come incentivo per intraprendere i propri studi in fisica subnucleare, astroparticellare, nucleare, teorica o nel campo della ricerca tecnologica interdisciplinare e della fisica degli acceleratori. Il bando, alla sua prima edizione, sarà replicato anche nel 2024.
Abbiamo chiesto a ognuna di loro di raccontarci che cosa le ha spinte a studiare fisica e le loro aspettative verso il futuro. Di seguito trovate una sintesi delle loro risposte

 

Le vincitrici interessate alla fisica subnucleare

Lisa Generoso – Università degli Studi di Bari “Aldo Moro”
“Lo scambio di idee e visioni con ricercatori e ricercatrici di culture diverse è un’opportunità di crescita irrinunciabile. Per il mio futuro, mi auguro di entrare a far parte di una grande collaborazione internazionale di ricerca in laboratori come il CERN o DESY.”

Andrea Camilla Puglia – Università degli Studi di Napoli “Federico II”
“La mia aspirazione è diventare ricercatrice in fisica subnucleare. Insieme ad altre giovani donne, vorrei essere parte del cambiamento e contribuire a creare un ambiente più inclusivo e diversificato.”

 
Giulia Maineri – Università degli Studi di Milano
“Studiare fisica mi aiuta a rispondere alle tante domande che mi passano per la testa, mi stimola a ragionare e a sviluppare un pensiero critico.” 

Sara Gamba – Università degli Studi di Pisa
“Vorrei proseguire i miei studi con un dottorato sull’esperimento Mu2e, a cui sto lavorando sin da ora. Anche se sarà un percorso lungo, mi auguro di diventare ricercatrice e contribuire a nuove scoperte.” 

 
Iolanda Landi – Università degli Studi di Napoli “Federico II”
“Nello studio della fisica trovano spazio il lavoro di squadra, la creatività e lo scambio di idee. Elementi che lo rendono sempre stimolante.” 

Le vincitrici interessate alla fisica astroparticellare 

Elisabeth Keppler – Università degli Studi di Trieste
“La matematica mi ha sempre appassionato per la sua eleganza e il rigore logico. Ma durante il liceo è stata la fisica delle particelle, e la sua possibilità di poter esplorare l’infinitamente piccolo con le sue simmetrie e regolarità, a conquistarmi.”

Sara Evangelista – Università degli Studi di Torino
“Sin da piccola sono sempre stata affascinata dalla bellezza del mondo che ci circonda e ho sempre cercato di capire il perché delle cose. Nella fisica ho trovato uno strumento per riuscire a dare una risposta alle mie domande.”

 
Costanza Marinelli – Università degli Studi di Perugia
“Il mio professore di fisica del quinto anno di liceo mi ha trasmesso la passione per questa materia. La voglia di sapere come poter interpretare e spiegare con leggi matematiche i fenomeni che ci circondano mi ha poi spinto a intraprendere questo percorso.”

Gaia Sacquegna – Università degli Studi del Salento
“Ho scelto di studiare fisica perché è una disciplina che mi ha sempre appassionato e che trovo affascinante più di ogni altra. In futuro mi piacerebbe avere l’opportunità di perfezionare le mie competenze e poi lavorare nell’ambito che più mi appassiona, l’astrofisica.” 

Elisa Bigongiari – Università degli Studi di Pisa
“Mi auguro di poter viaggiare molto, e lavorare in molti luoghi diversi con scienziate e scienziati provenienti da diverse parti del mondo, in un ambiente dinamico e intellettualmente stimolante, come quello della ricerca.” 

Le vincitrici interessate alla fisica nucleare

Matilde Dondi – Università degli Studi di Bologna
“La ricerca è sicuramente una sfida affascinante e penso che possa essere la strada giusta per me. Inoltre, mi piacerebbe molto poter condividere il più possibile la meraviglia e l’importanza della fisica anche con coloro che non la studiano.”

Denise Lazzaretto – Università degli Studi di Padova
“Durante il liceo, ho avuto l’opportunità di trascorrere due settimane ai Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN e nel corso di questa esperienza sono stata molto affascinata dalla fisica nucleare. Ho scelto di iscrivermi a fisica, con il desiderio di poter capire meglio che cosa stesse succedendo in quei laboratori appena conosciuti.”

 
Giulia Rossi – Università degli Studi di Perugia
“Il desiderio di conoscere i meccanismi che regolano il mondo in cui viviamo mi ha spinto a studiare fisica. Per il futuro, mi piacerebbe trovare qualcosa a cui dedicarmi con passione nonostante le difficoltà che potrei incontrare.” 

Gaia Fabbri – Università degli Studi di Bologna
“Per il mio futuro mi auguro di continuare a imparare, di conoscere sempre cose nuove, e di non perdere mai l’interesse e la passione per quello che studio.” 

 
Margherita Imbriani – Università degli Studi del Salento
“Ho sempre avuto una predilezione per la matematica e le scienze. Dopo una prima indecisione tra matematica e fisica, ho scelto la seconda, in quanto mi avrebbe permesso di usare la prima per avere una nuova e ampliata interpretazione del mondo.”

Le vincitrici interessate alla fisica teorica 

Alessia Musumeci – Università degli Studi di Bologna
“Amo la fisica perché mi permette di esplorare idee e fenomeni fisici, scoprendo, giorno dopo giorno, qualcosa di nuovo e affascinante.”

Eleonora Lamma – Università degli Studi di Trieste
“Per il prossimo futuro mi auguro di poter dare un apporto a una progressione etica della conoscenza e anche di avere dei ritmi di lavoro sostenibili in modo da poter coniugare la fisica con gli altri miei interessi.”

 
Camilla Forgione – Università degli Studi di Torino
“«Sono fatto così, voglio sempre capire»: questa famosa frase di Richard Feynman mi rappresenta appieno. Spero nel mio futuro di riuscire a far parte del sorprendente e misterioso mondo della ricerca e di poter dare il mio contributo allo sviluppo dell’umana conoscenza.” 

Beatrice Magni – Università degli Studi di Bologna
“La curiosità e la sete di sapere come funziona il mondo intorno a noi, dall’infinitesimamente piccolo all’infinitesimamente grande, mi hanno spinto a studiare fisica.” 

 
Francesca Pretto – Università degli Studi di Padova
“Voglio approfondire, con un approccio matematico e teorico, lo studio delle interazioni fondamentali concentrandomi sulla bellezza formale di teorie che puntano a descrivere fenomeni naturali anche molto diversi.”

Le vincitrici interessate alle Ricerche Tecnologiche, Interdisciplinari e alla Fisica degli Acceleratori

Chiara Malvestiti – Università degli Studi di Milano Bicocca
“Vorrei lavorare per la ricerca di nuovi strumenti e nuove tecniche per lo sviluppo di dispositivi sempre più accurati e sensibili, con possibili applicazioni ai rivelatori di radiazione, agli acceleratori di particelle, all’ambito ambientale e medico.”

Aurora Madonnini – Università degli Studi di Pavia
“Vorrei lavorare nell’ambito della ricerca in Fisica Biosanitaria per sviluppare modelli e simulazioni che possano guidare la scelta della terapia più adatta a diversi tipi di tumore, esplorando trattamenti sempre più innovativi.” 

 
Mirsada Cravero – Università degli Studi di Torino
“Ho sempre sognato di studiare qualcosa che mi rendesse utile agli altri e al pianeta: studiare fisica mi permette di aprire lo sguardo sulle molte sue applicazioni, per mettere in pratica una parte di questo sogno.” 

Noa De Cristofaro – Università degli Studi di Bologna
“Vorrei visitare tante università in tutto il mondo per conoscere nuovi approcci ai temi di ricerca che mi interessano così da poter un giorno realizzare qualcosa che possa rendere il nostro stare sulla Terra meno impattante e più sostenibile.” 

 
Antonella Catanzariti – Università degli Studi di Pisa
“Mi piacerebbe dedicarmi alla ricerca in Fisica applicata, in particolare in ambito medico, in modo da poter mettere a frutto le conoscenze e le competenze che sto acquisendo durante il corso di laurea magistrale nel curriculum di Fisica Medica.”

La collaborazione scientifica dell’esperimento ALPHA al CERN, di cui fa parte anche l’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, è riuscita a realizzare, nel corso della presa dati del 2022, la prima osservazione diretta degli effetti della gravità sul moto degli atomi di antidrogeno. I risultati sono pubblicati sulla rivista Nature del 28 settembre. Si tratta della prima misura di interazione gravitazionale tra materia e antimateria, in questo caso atomi di antidrogeno, nel campo di gravitazione terrestre. Il valore ottenuto è compatibile, dentro gli errori sperimentali, con le previsioni della relatività generale.

“Sebbene l’interazione gravitazionale tra materia e antimateria sia stata oggetto di speculazioni teoriche sin dalla scoperta di quest’ultima nel 1928, è la prima volta che un esperimento mostra di essere sensibile agli effetti della gravità su atomi di antimateria, in particolare di antidrogeno”, sottolinea Germano Bonomi, professore all’Università di Brescia, associato all’INFN e membro della Collaborazione ALPHA. “È una misura a cui la comunità dell’Antimatter Factory al CERN sta lavorando da quasi due decenni e come collaborazione ALPHA siamo quindi molto contenti di esserci finalmente riusciti”, conclude Bonomi.  

Nell’apparato sperimentale utilizzato per la misura, chiamato ALPHA-g, gli atomi di antidrogeno, una volta creati, vengono intrappolati, grazie a un campo magnetico, in una trappola verticale, tra due bobine che determinano rispettivamente le barriere di potenziale magnetico inferiore e superiore. La strategia sperimentale è basata sul bilanciamento della forza gravitazionale con quella magnetica ed è concettualmente semplice: intrappolare e accumulare atomi di antidrogeno nella regione desiderata, per poi rilasciarli lentamente abbassando i potenziali magnetici superiore e inferiore della trappola verticale, e cercare quindi di misurare qualsiasi influenza della gravità sul loro movimento quando fuggono e si annichilano sulle pareti dell’apparato. L’effetto della gravità si manifesta come una differenza nel numero di eventi di annichilazione dagli antiatomi che sfuggono attraverso la parte superiore o inferiore della trappola. Considerando gli errori statistici e sistematici, principalmente derivanti dalla precisione con cui sono stati misurati i campi magnetici in corrispondenza delle bobine, e dalle incertezze relative alla simulazione della dinamica degli antiatomi nella trappola magnetica utilizzata come termine di confronto, si è stimata una accelerazione di gravità rivolta verso il basso pari a 0,75 ± 0,13 (stat. + sist.) ± 0,16 (simulazione) del valore di g.

“È stato appassionante partecipare a questa ricerca, e in un laboratorio come il CERN dove è possibile trovare i migliori scienziati e le migliori scienziate al mondo”, commenta Marta Urioni, dottoranda dell’Università di Brescia e membro della collaborazione ALPHA. “Ho potuto contribuire sia alla fase sperimentale di raccolta dei dati, sia a quella dell’analisi per l’estrazione del risultato che, dentro gli errori sperimentali, è in linea con quanto atteso dalla Relatività generale”, conclude Urioni. 

Dal momento che esistono scenari teorici che prevedono una violazione seppure molto piccola dell’accelerazione di gravità tra materia e antimateria, dopo aver determinato il segno e la grandezza approssimativa dell’accelerazione, i prossimi anni saranno dedicati a migliorare la misura sperimentale.

“Il livello di precisione non è ancora tale da dire qualcosa di nuovo sulla gravità rispetto a quanto già sappiamo”, spiega Simone Stracka, ricercatore dell’INFN di Pisa e membro della collaborazione ALPHA. “In futuro, la sfida sarà quella di verificare con maggior precisione le previsioni teoriche. Oltre alla nostra collaborazione ALPHA, anche altri esperimenti al CERN, come AEgIS e GBAR, stanno portando avanti questo tipo di ricerca e quindi ci aspettiamo presto nuovi progressi”, conclude Stracka. 

La teoria

Ogni corpo cade verso il centro della Terra, indipendentemente dalla sua massa e dalla sua composizione, con la stessa accelerazione (g ~ 9,81 m/s2). Questo concetto, introdotto per la prima volta da Galileo e da Newton, è stato verificato nel corso dei secoli con un elevatissimo grado di precisione. Einstein, nel 1915, l’ha assunto come uno dei principi fondamentali della relatività generale. Si tratta del cosiddetto principio di equivalenza debole. In forma diversa, può essere espresso affermando che la massa gravitazionale e la massa inerziale hanno esattamente lo stesso valore. Ovvero, che il moto di un corpo all’interno di un ascensore tirato verso l’alto con una accelerazione pari a g e lontano da ogni corpo celeste è indistinguibile da quello di un corpo soggetto al campo gravitazionale della Terra. Questo implica che la forza gravitazionale, diversamente, per esempio, da quella elettrica, sia solamente attrattiva. Ma che cosa succede se consideriamo l’antimateria?

L’antimateria è stata teorizzata da Dirac nel 1928, 13 anni dopo la teoria della relatività generale, ed è stata scoperta nei raggi cosmici pochi anni dopo. Nei decenni successivi abbiamo capito che per ogni particella conosciuta (come, per esempio, l’elettrone e il protone presenti nell’atomo di idrogeno) esiste in natura una “anti” particella con la stessa massa ma con carica (e altri numeri quantici) opposti. Alla fine del secolo scorso e all’inizio del nostro, al CERN, in un complesso sperimentale chiamato “Antimatter factory”, costituito da un sistema di deceleratori di particelle (AD e ELENA) gli scienziati sono riusciti a creare i primi atomi di antidrogeno (composti da un antiprotone e da un positrone, ovvero un antielettrone), e successivamente a intrappolarli per studiarne le proprietà.

La prova sperimentale

L’esperimento è stato ripetuto molte volte impostando valori diversi di campo magnetico tra la barriera superiore e inferiore, con differenze pari a multipli nominali di 4,53×10-4 T. Tenuto conto che le bobine distano tra loro 25,6 cm, infatti, una differenza di campi magnetici pari a tale valore, determina sugli antiatomi presenti nella trappola lo stesso effetto della gravità. Le diverse configurazioni sono state quindi indicate con numeri multipli di g. Per esempio, se il campo magnetico della barriera superiore è minore di quello della barriera inferiore di un valore pari 4,53×10-4 T, tale esperimento è classificato come una misura con bias pari a -1 g. Abbassando lentamente, durante 20 secondi, le barriere superiori e inferiori e mantenendo costante il bias, le annichilazioni degli antiatomi che piano piano sfuggono dalla trappola elettromagnetica vengono ricostruite grazie a un rivelatore di vertice. Complessivamente circa 2.000 eventi sono stati utilizzati durante una presa dati che è durata un mese. L’effetto della differenza di campo magnetico tra la barriera superiore e la barriera inferiore è distintamente visibile nelle distribuzioni della coordinata verticale delle annichilazioni per i diversi bias. Qualitativamente, il numero di annichilazioni di antiatomi che escono verso il basso è pari a quello di annichilazioni verso l’alto per la configurazione con bias -1 g. Quando invece le barriere, durante l’abbassamento, vengono mantenute allo stesso livello si notano più annichilazioni verso il basso che verso l’altro. In estrema sintesi, si vede chiaramente che gli atomi di antidrogeno tendono a cadere verso il basso nel campo gravitazionale terrestre.

Fotografie dell’esperimento ALPHA sono disponibili a questo link ©CERN 

Un’animazione dell’esperimento è disponibile a questo link ©P.Traczyk and M. Brice, CERN

 

 

Alzi la mano chi si è già trovato faccia a faccia con un diavoletto di Cartesio, chi sa costruire e fare funzionare un acceleratore di palline o chi è capace di fare scoppiare un palloncino gonfiabile chiuso all’interno di un altro palloncino, senza distruggere anche quest’ultimo…

Per provare queste esperienze in classe con le studentesse e gli studenti delle scuole medie di tutta Italia, per aiutarli a formulare domande scientifiche e comprendere questi fenomeni c’è oggi HOP “Hands-On Physics” (www.hopscuola.it ) un progetto di innovazione didattica nelle materie STEM ideato, realizzato e promosso dal CERN di Ginevra, il Laboratorio Europeo per la fisica delle particelle, dalla Fondazione Agnelli, e dall’INFN, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, con il sostegno economico di Intesa San Paolo e di Stellantis Foundation, l’ente filantropico di Stellantis.

Grazie al suo kit didattico e sperimentale e a specifici corsi di formazione per gli insegnanti, che cominceranno dal prossimo novembre in tutta Italia, HOP vuole promuovere nel maggior numero di scuole secondarie di I grado del nostro Paese un apprendimento precoce del metodo scientifico, delle scienze e, in particolare, della fisica, con un occhio ai suoi sviluppi contemporanei e alle sue sfide, che trovano nel CERN e nell’INFN due protagonisti di eccellenza.

La partecipazione al progetto HOP sarà senza alcun costo per docenti, scuole e famiglie.

HOP si ispira alla pedagogia dell’apprendimento basato sull’indagine (Inquiry based learning), attraverso attività pratiche ed esperimenti da fare in classe – non serve un laboratorio – pensate per fare ‘mettere le mani in pasta’ alle ragazze e ai ragazzi, proprio come accade quando si fa ricerca scientifica.

Il progetto si basa su due pilastri: il kit didattico e sperimentale progettato al CERN e la formazione dei docenti della secondaria di I grado di Matematica e scienze e di Tecnologia affinché apprendano a usarlo nel modo più efficace con le proprie classi.

Il kit didattico e sperimentale, che sarà donato ai docenti e alle scuole che aderiranno al progetto, è una grande scatola modulare che contiene tutto il materiale necessario a svolgere una serie di piccoli esperimenti in classe su quattro argomenti, legati al curricolo di scienze delle scuole medie: il metodo scientifico, la pressione, la luce e la carica elettrica.

La formazione sarà organizzata in una prima fase prevista fra novembre e dicembre 2023, coinvolgendo circa 700 docenti da tutta Italia, in 16 sedi dell’INFN (Torino, Milano e Milano Bicocca, Laboratori Nazionali di Legnaro (PD), Trento, Trieste, Genova, Bologna, Ferrara, Firenze e GGI – Galileo Galilei Institute, Laboratori Nazionali di Frascati (Roma), Laboratori Nazionali del Gran Sasso (AQ), Napoli, Bari, Lecce, Laboratori Nazionali del Sud di Catania, Cagliari). I corsi proseguiranno anche nel 2024 e 2025, con l’obiettivo di coinvolgere in totale circa 2.000 docenti.

Sarà una formazione in presenza, che durerà un’intera giornata, nel corso della quale i docenti sperimenteranno in prima persona quello che potranno fare con gli studenti e le studentesse grazie al kit, stimolando la loro curiosità con una metodologia attiva, coinvolgente, divertente. Sarà per loro un’occasione per entrare in contatto con la ricerca che si svolge al CERN e all’INFN e avranno modo di esplorare le sue connessioni con ciò che viene insegnato a scuola. Incontreranno ricercatrici e ricercatori attivi nella fisica e nella didattica della fisica e della scienza, entrando a far parte di un network che potrà essere utile al loro sviluppo professionale.

A chi parteciperà alla formazione sarà rilasciato un attestato e saranno attribuiti crediti formativi riconosciuti dal MIM attraverso il portale SOFIA.

Ognuna delle quattro unità didattiche incluse nel kit contiene numerose attività per presentare agli studenti i concetti chiave necessari a capire un argomento. La prima unità didattica (La Scatola Misteriosa) permette di familiarizzare con il metodo scientifico sperimentale. La seconda unità didattica (Pressione) esplora i concetti di densità, pressione e vuoto e il fenomeno del galleggiamento. La terza unità didattica (Luce) si propone di esplorare le proprietà principali della luce, la sua composizione, il concetto di colore come energia dei fotoni e l’interazione luce-materia. Infine, la quarta unità didattica di HOP affronta il concetto di Carica Elettrica, l’interazione tra cariche elettriche e le principali proprietà di elettrostatica.

“Non c’è nulla di più entusiasmante – ha detto Fabiola Gianotti, direttrice del CERN – che imparare qualcosa di nuovo ogni giorno. Il progetto HOP offre agli studenti un’opportunità straordinaria di apprendere la fisica in modo semplice, divertente e affascinante, seguendo il metodo usato dagli scienziati nelle loro ricerche. Condividere la bellezza e l’utilità della scienza con gli studenti e il pubblico di ogni età è anche la missione principale del Science Gateway, il nuovo centro per l’educazione scientifica del CERN, realizzato grazie al supporto di Stellantis Foundation. Siamo orgogliosi della collaborazione con la Fondazione Agnelli e l’INFN sul progetto HOP, che speriamo poter estendere anche agli altri paesi membri del CERN”.

 “Siamo tutti consapevoli – ha sottolineato Andrea Gavosto, direttore della Fondazione Agnelli – delle difficoltà e della fatica che spesso gli studenti italiani incontrano nell’apprendimento della matematica e delle scienze. Non è un caso che lo stesso PNRR dia rilievo e risorse per migliorare la qualità dell’insegnamento delle materie STEM e che il Ministero dell’istruzione e del merito abbia recentemente definito nuove linee guida per l’insegnamento di queste materie. La ricerca internazionale e la nostra esperienza suggeriscono che una metodologia più diretta, esplorativa, che parta dall’indagine e dalla sperimentazione per mettere a fuoco i concetti e le teorie scientifiche, può aiutare gli apprendimenti, aumentando l’interesse e diminuendo l’ansia che spesso lo studio delle materie scientifiche genera. Il progetto HOP, insieme a CERN e INFN, va in questa direzione, grazie al kit sperimentale e la formazione dei docenti. Come Fondazione Agnelli siamo convinti, inoltre, della necessità che questo modo di insegnare e apprendere divenga familiare ai ragazzi e alle ragazze molto presto. Per questo abbiamo scelto di concentrarci sulla scuola media”.

“Crediamo molto nel progetto HOP, frutto di un bel lavoro di squadra di CERN, Fondazione Agnelli e dell’INFN. Il futuro della nostra società è nelle mani delle nostre ragazze e dei nostri ragazzi: mettere a loro disposizione gli strumenti intellettuali necessari per formarsi come cittadine e cittadini critici, consapevoli e indipendenti è un nostro dovere e una nostra responsabilità.” – ha sottolineato Antonio Zoccoli, presidente dell’INFN – “Non c’è approccio più potente alla conoscenza e nell’affrontare i problemi e le grandi sfide di quello guidato dal metodo scientifico: uno strumento estremamente efficace non solo nell’ambito della scienza, ma anche quando lo si esercita nella vita di tutti i giorni. Ecco, con HOP noi ci auguriamo di essere riusciti a realizzare una piccola ma efficace ‘cassetta degli attrezzi’ che possa diventare un utile supporto agli insegnanti nel loro fondamentale lavoro di formazione delle giovani generazioni”.

Il progetto HOP nasce nel contesto del più ampio progetto del CERN di realizzare a Ginevra, vicino ai propri laboratori e al grande acceleratore LHC, il nuovo Science Gateway, un grande centro di divulgazione della scienza e, in particolare, della fisica delle particelle. Il CERN SG sarà inaugurato il 7 ottobre e accoglierà ogni anno fra 300mila e 500mila persone, fra studenti, famiglie e cittadini interessati alla frontiera della conoscenza. L’edificio del CERN SG è stato progettato da Renzo Piano. La Fondazione Agnelli ha avuto un ruolo chiave nella progettazione dei laboratori educativi. Stellantis Foundation ha deciso di contribuire allo sforzo economico come maggior donatore, per volontà di John Elkann, in ricordo di Sergio Marchionne.

 

Le informazioni per gratuitamente partecipare al progetto HOP e iscriversi ai corsi di formazione dell’a.s. 2023-24, che iniziano a novembre si trovano a questo link: www.hopscuola.it

 

Esperimenti, giochi, seminari e spettacoli e molte altre attività, tutte all’insegna della scienza. Venerdì 29 settembre torna la Notte Europea delle Ricercatrici e dei Ricercatori, una grande iniziativa, promossa dal 2005 dall’Unione Europea, che prevede moltissimi eventi in Italia e in Europa. In alcune città gli eventi sono iniziati nel weekend inaugurando una settimana dedicata interamente alla scienza, alle ricercatrici e ai ricercatori e alla ricerca scientifica. Grandi, piccoli, docenti e studenti potranno ascoltare direttamente i racconti di chi vive la ricerca in prima persona, fare esperienza diretta di esperimenti semplici ma sorprendenti e scoprirne di molto innovativi e sofisticati.

Anche nell’edizione 2023, l’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, grazie al contributo delle Sezioni e dei Laboratori Nazionali, è coinvolto direttamente in molte attività nelle città che aderiscono all’iniziativa.

Di seguito la sintesi del programma delle attività INFN e i link ai programmi completi:

L’Aquila

L’Aquila aderisce alla manifestazione con il progetto SHARPER, coordinato in città dai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN LNGS-INFN. Le sedi di Palazzo dell’Emiciclo, GSSI Gran Sasso Science Institute, MAXXI L’Aquila, Ridotto del Teatro, Villa Comunale, Piazza Duomo e Croce Rossa accoglieranno grandi e piccoli, insieme alle ricercatrici e ai ricercatori, per una giornata piena di giochi, esperimenti, spettacoli e incontri con il mondo della ricerca scientifica.

A dare il via a questa edizione di SHARPER – L’Aquila saranno, il 28 settembre, l’evento online “SumoScience Final Four”, e un evento tra arte e scienza oltre l’antropocene al MAXXI L’Aquila. Il 29 settembre, gli eventi si terranno durante tutta la giornata e prevedono laboratori didattici sul sistema solare, exhibit e contenuti multimediali sulla fisica delle alte energie dalle particelle al cosmo, e molto altro.

Infine, il 2 ottobre ricercatori del GSSI e dell’INFN e dell’Università degli Studi dell’Aquila si sfideranno nella “Soccer Match”, una partita di calcio per concludere il ciclo di eventi per la Notte delle Ricercatrici e dei Ricercatori.

Per il programma completo: http://www.sharper-night.it/sharper-laquila/

Bari

A Bari la Sezione INFN, in collaborazione con l’Università degli Studi Aldo Moro, il Politecnico di Bari, il CNR, la Libera Università Mediterranea Giuseppe Degennaro e l’IRCCS Giovanni Paolo II, ha organizzato un calendario ricco di appuntamenti che animeranno il campus universitario sin dalla mattina del 29 settembre, con proposte rivolte al pubblico di tutte le età. Tra le attività dell’INFN che verranno illustrate ci sono alcuni esperimenti all’acceleratore LHC del CERN, ALICE, CMS e LHCb, l’astronomia gamma studiata sia dallo spazio sia dalla terra con grandi telescopi, e il telescopio sottomarino per neutrini KM3NeT. Si racconteranno le frontiere nelle misure di raggi cosmici e di radioattività, lo studio di sistemi complessi, e lo sviluppo e l’applicazione di sensori innovativi. Ricercatrici e ricercatori racconteranno anche le attività di ricerca a bordo dell’Amerigo Vespucci, delle sorprendenti similitudini tra la vita delle galassie e la nostra, di pulsar e altri magnifici corpi celesti. Le più piccole e i più piccoli potranno avvicinarsi alla ricerca con giochi ed esperimenti pensati apposta per loro nell’ambito del progetto INFN Kids. Alla fine della serata, ci si collegherà in videoconferenza con il CERN per una visita in remoto dell’esperimento CMS.

Per scoprire di più: http://ern-bari.it

Bologna e Romagna

La Sezione INFN di Bologna anche quest’anno partecipa al progetto SOCIETY riPENSAci. Gli eventi cominciano durante la settimana, in particolare il 27 settembre alle 21.00 l’Aula Magna del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna ospiterà il documentario “Beppo” su Giuseppe Occhialini. Il 29 settembre, invece, durante la serata a partire dalle ore 18:00 fino a mezzanotte il pubblico potrà partecipare attivamente a esperimenti, dimostrazioni, giochi e laboratori a Bologna, in piazza Lucio Dalla, e nelle sedi dei campus universitari della Romagna (Cesena, Forlì e Predappio, Ravenna, Rimini). Fra le numerose esposizioni che saranno presenti a Bologna, saranno presenti un interferometro laser, la “doccia cosmica” e molti altri exhibit; le ricercatrici e i ricercatori della Sezione INFN svolgeranno insieme al pubblico una serie di esperimenti di fisica con semplici strumenti quotidiani e mostreranno una camera a nebbia per la rivelazione dei raggi cosmici e una camera a vuoto per la simulazione dell’aurora polare, accompagnandola con giochi per bambini per visualizzare il campo magnetico terrestre che è alla base di questo affascinante fenomeno. E ancora si parlerà caccia ai neutrini con esperimenti sotto il mare, di intelligenza artificiale e di Big Data.

Per saperne di più: http://nottedeiricercatori-society.eu

Cagliari e Nuoro

La Sezione INFN di Cagliari aderisce al progetto SHARPER e il 29 settembre partecipa sia agli eventi nelle piazze a Cagliari e Nuoro sia all’annuale maratona online, collegandosi in diretta alle 17.30 da Lula per raccontare la miniera di Sos Enattos e la candidatura italiana a ospitare il futuro telescopio per onde gravitazionali Einstein Telescope (ET). I festeggiamenti per la ricerca scientifica si apriranno, però, giovedì 28 settembre a Nuoro con un evento sui progetti ARIA ed ET “Dalle profondità delle miniere all’oscurità del cosmo”, mentre il 29 settembre ai Gardini Pubblici di Cagliari, nell’ambito dell’evento “Incontri con la ricerca”, l’INFN parlerà del progetto ET e del metodo scientifico e della ricerca in fisica. Si terranno, inoltre, numerosi laboratori interattivi, tra cui alcuni sul radon e la radioattività, sulle onde gravitazionali e gli interferometri che cercano di rivelarle e sull’antimateria e l’esperimento LHCb al CERN.

Per scoprire di più: https://www.sharper-night.it/sharper-cagliari/

Catania

A Catania la Sezione INFN e i Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN partecipano al progetto SHARPER con diverse iniziative.  Si parlerà di neutrini e rivelatori sottomarini con i ricercatori e le ricercatrici di KM3Net, delle nuove frontiere della fisica medica e della radioterapia FLASH e, più in generale, della ricerca per la salute con il progetto SAMOTHRACE. Alla Città della Scienza di Catania sarà anche allestita l’area dedicata alle famiglie e l’INFN sarà presente con attività, giochi e laboratori di INFN Kids.

Per scoprire di più: https://www.sharper-night.it/sharper-catania/

Ferrara

Il 29 settembre a Ferrara, la Sezione INFN sarà in Piazza Castello insieme all’Università di Ferrara nell’ambito del Consorzio SOCIETY riPENSAci. L’INFN avrà uno stand dedicato a presentare la ricerca dell’Istituto in ambito ferrarese e uno dedicato alle scuole e al progetto HOPE, un progetto di tinkering che nasce dalla collaborazione tra Liceo Roiti di Ferrara, Sezione di Ferrara dell’INFN, Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università di Ferra e MIT di Boston. Si parlerà di astrofisica e di cosmologia, di fisica computazionale di energia, di cristalli e di sensori, e degli esperimenti LHCb, MDEIPIX e DUNE. Saranno inoltre presenti ricercatori e ricercatrici che partecipano al progetto INFN Kids per proporre attività e giochi per le bambine e i bambini.

Per saperne di più:

https://www.unife.it/it/notte-ricercatori
http://nottedeiricercatori-society.eu

Firenze e Pisa

Le Sezioni di Firenze e Pisa dell’INFN aderiscono all’iniziativa Bright Night.
A Firenze, l’INFN con il GGI Galielo Galiei Institute collabora all’organizzazione dell’evento “Biennale La Science de l’Art – L’experience de la Joie Villa Galileo” che si terrà il 30 settembre a partire dalle 16.00 a Villa Galielo.
A Pisa, in Piazza Santa Caterina, il 29 settembre dalle ore 16.00, l’INFN presenta uno stand sulla fisica per la medicina, con giochi per bambine e bambini e attività e video per chi vuole scoprire di più sull’uso delle radiazioni in ambito medico. Il tema della fisica medica sarà anche oggetto di una presentazione in Piazza Martiri della Libertà alle 19.30. I laboratori dell’INFN, in Largo Bruno Pontecorvo, apriranno le porte a una visita guidata durante il pomeriggio, a partire dalle 15.00, per finire con un aperitivo a buffet prima delle conferenze della serata, che si terranno dalle 20.30 nella Sala Galilei dell’Edificio C: si comincerà con una conferenza sull’esperimento muon g-2, a seguire si terrà un collegamento live con il CERN per una visita virtuale di LHC e della sala di controllo dell’esperimento CMS, e, infine, la serata si chiuderà con una conferenza di astronomia.
Inoltre, sarà presente alle iniziative della Notte delle Ricercatrici e dei Ricercatori in Toscana anche l’European Gravitational Observatory – EGO. Durante la mattinata gli studenti delle scuole elementari, medie e superiori avranno l’opportunità di visitare l’interferometro Virgo, guidati da ricercatrici e ricercatori che li accompagneranno alla scoperta dei misteri dell’universo. Nel pomeriggio, le attività si sposteranno invece a Pisa, in Piazza Dante con due stand di EGO-Virgo, di cui uno dedicato ai più piccoli, mentre alle ore 17.00 al Palazzo della Sapienza si terrà il talk “Dal big bang alle supernovae: in ascolto del respiro del Cosmo”.

Per il programma completo: https://www.bright-night.it/2023/enti-di-ricerca/infn

Genova

La Sezione INFN di Genova si unisce al programma di SHARPER proponendo diverse iniziative presso i Giardini Emanuele Luzzati, che il 29 settembre, dalle 16.00 alle 23.00, saranno animati da molte attività sulla scienza. Ricercatrici e ricercatori dell’INFN racconteranno le loro ricerche nell’ambito degli acceleratori di particelle, degli esperimenti ATHENA e ICARUS, e del progetto ET; si parlerà poi di materia oscura, intelligenza artificiale, profondità del mare e segreti dell’Universo. Ci saranno anche un laboratorio sui raggi cosmici e un videogioco sulla rivelazione di particelle.

Per scoprire di più: https://www.sharper-night.it/sharper-genova/

Milano

La Sezione INFN di Milano, anche quest’anno, partecipa alla OpenNight del Museo della Scienza e della Tecnologia “Leonardo da Vinci”, che si terrà il 29 settembre dalle 18 alle 24. Sarà portata la camera a nebbia e la doccia cosmica, per mostrare al pubblico la rivelazione dei raggi cosmici, mentre con i lego si parlerà di radioattività e del progetto RadioLab. Inoltre, le ricercatrici e i ricercatori INFN saranno impegnati come guide per la mostra dell’INFN “eXtreme”. Alle 21.00, infine, si terrà un evento organizzato dall’European Gravitational Observatory – EGO su onde gravitazionali e astronomia multimessaggera.

Per scoprire di più:https://www.museoscienza.org/it/offerta/open-night-buon-compleanno-museo

Napoli, Caserta e Ischia

La Sezione INFN di Napoli è quest’anno coinvolta nelle iniziative del progetto STREETS. In particolare, le ricercatrici e i ricercatori saranno impegnati in attività sugli esperimenti KM3Net e ERNA che si terranno a Caserta nei Giardini della Reggia.

Per la prima volta, inoltre, ERN arriva sull’isola d’Ischia. Il progetto europeo STREETS ha infatti sostenuto l’organizzazione dell’evento “Le Vie sul Mare della Conoscenza”, patrocinato dal Comune di Ischia. Si terrà il 6 ottobre 2023 alla sala delle Antiche Terme Comunali e alla manifestazione collabora anche la Sezione INFN di Napoli. L’evento si svilupperà attraverso un percorso che tocca quattro postazioni interattive, che consentiranno alle visitatrici e ai visitatori di conoscere differenti realtà della ricerca in Campania sia provando gli esperimenti allestiti sia ascoltando i racconti dei ricercatori e delle ricercatrici che saranno presenti.

Per il programma completo:
https://www.nottedeiricercatori-streets.it/wp/napoli-tutti-gli-eventi/
https://www.nottedeiricercatori-streets.it/wp/caserta-tutti-gli-eventi/ 
https://www.nottedeiricercatori-streets.it/wp/events/le-vie-sul-mare-della-conoscenza/

Padova e Legnaro

I Laboratori Nazionali di Legnaro e la Sezione di Padova dell’INFN partecipano alle attività in programma per la Notte Europea delle Ricercatrici e dei Ricercatori nell’ambito del progetto Science4All.

Quest’anno le attività si svolgono durante tutta la giornata di sabato 30 settembre, dalle 10.00 alle 19.00. Organizzate dalla Sezione INFN di Padova saranno presenti quattro escape room sulla scoperta del bosone di Higgs (HEPscape!), sul telescopio spaziale Euclid (Viaggio all’origine dell’Universo), sulla fisica della materia (Stranger Physics) e sull’astrofisica (AteroidAlert). Allo stand, invece, si potrà scoprire di più sui messaggeri dal nostro universo, come i neutrini e le onde gravitazionali, sull’esperimento LUNA e la nucleosintesi stellare, ma anche sulla radioattività naturale e molto altro. Non mancheranno poi attività e giochi per bambini e bambine con tanta voglia di scoprire il mondo della scienza. I Laboratori Nazionali di Legnaro saranno invece presenti con uno stand in cui illustreranno l’attività di ricerca dei laboratori grazie a un virtual tour.

Il progetto Scince4All quest’anno propone anche una serie di attività per le scuole che si terranno dal 13 al 24 novembre e i Laboratori Nazionali di Legnaro con il progetto INFN Kids propongono molte attività per le scuole primarie.

Per il programma completo:
https://science4all.it/
https://scuole.science4all.it/

Pavia e Vigevano

La Sezione INFN di Pavia partecipa all’edizione di Pavia e Vigevano del progetto SHARPER. A Vigevano la manifestazione si è aperta domenica 24 settembre con molti stand lungo la strada per il castello, mentre a Pavia sono organizzati eventi durante l’intera settimana da lunedì 25 settembre a sabato 30 settembre. Durante la settimana l’INFN proporrà giochi, laboratori, spettacoli e molto altro dedicati principalmente alle scuole, durante la serata del 29 settembre, invece, sarà presente con un evento sulla meccanica quantistica e la realtà, con una tavola rotonda sul mestiere di chi fa ricerca, uno stand sulla fisica delle alte energie e l’acceleratore LHC e molto altro, tra cui, per i più piccoli, la nuova edizione del gioco scientifico Botta di Coulomb, già apprezzatissimo negli scorsi anni, ideato da studenti dell’Associazione Italiana Studenti di Fisica.

Per scoprire di più:
www.sharper-night.it/scuole/pavia-scuole
www.sharper-night.it/sharper-pavia
https://www.sharper-night.it/evento/evento-speciale-vigevano-in-scienza-2/

Perugia

La Sezione INFN di Perugia partecipa nell’ambito del progetto SHARPER con giochi, escape room e spettacoli sulla fisica per avvicinare il pubblico di grandi e piccoli al mondo della scienza e della ricerca.

Per il programma completo: https://www.sharper-night.it/sharper-perugia/

Roma

I Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN LNF – INFN e le Sezioni INFN di Roma e Roma Tor Vergata aderiscono alla Notte Europea dei Ricercatori e delle Ricercatrici nell’ambito del progetto NET – scieNcE Together. Il 29 e 30 settembre le ricercatrici e i ricercatori INFN saranno a Roma alla Città dell’Altra Economia, al NET Village, dove presenteranno laboratori, attività dimostrative, giochi scientifici ed exhibit dedicati ai principali esperimenti condotti dall’ente.

La Sezione INFN di Roma presenterà le attività dedicate allo studio dei raggi cosmici e delle onde gravitazionali, “Lab2Go”, il progetto di Terza Missione dell’INFN per la riqualificazione dei laboratori delle scuole, “HEPscape!”, l’escape room dedicata alla fisica delle particelle e la nuova applicazione con realtà aumentata dedicata agli acceleratori “Particle Go!”. La Sezione INFN di Roma Tor Vergata illustrerà le ricerche nel campo delle astroparticelle e delle esplorazioni spaziali e nel campo della fisica subnucleare, con un focus sul bosone di Higgs. Saranno presentati e discussi esperimenti e ricerche di punta nel settore della fisica fondamentale. Molto spazio sarà dato a esperienze dirette grazie ad exhibit ed esperimenti dimostrativi. Gli esperimenti e gli argomenti trattati riguarderanno l’ottica, la fluidodinamica non newtoniana, l’elettromagnetismo fino ad arrivare alla descrizione di esperimenti su satelliti, laboratori sotterranei ed acceleratori di particelle. Venerdì 29 settembre alle ore 21 è previsto un collegamento in diretta streaming con il Fermilab di Chicago.

I Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN presenteranno i risultati nel settore dello sviluppo di nuovi acceleratori per la ricerca e per l’industria, i rivelatori di particelle usati negli esperimenti e illustreranno le ricerche condotte nel campo della materia oscura e della materia esotica. Non mancherà il tradizionale quiz scientifico “Quando le carte dicono la verità” di ScienzaPerTutti e verrà allestita un’area dedicata a un laboratorio creativo alla scoperta dei costituenti della materia a cura di INFN Kids. Venerdì 29 settembre sarà, inoltre, presentato RoBee, il robot umanoide di Oversonic, che fornirà un supporto alla ricerca negli acceleratori dei LNF.

Tra gli eventi speciali, venerdì 29 settembre alle 19.00 si terrà il collegamento con la base Italo-Francese “Concordia” in Antartide, e sabato 30 settembre alle 20.30, l’evento “La vita, l’Universo e tutto quanto…” ripercorrerà le orme di scienziati e scienziate del passato e del presente.

Per saperne di più:https://www.scienzainsieme.it/notte-europea-dei-ricercatori/programma-2023/

Torino

La Sezione INFN di Torino partecipa agli eventi nell’ambito del progetto U*Night. I ricercatori e le ricercatrici INFN saranno presenti con due date dell’evento “Incontro Cosmico” del progetto Art&Science across Italy il 28 e il 29 settembre all’auditorium Aldo Moro, dalle 9.00 alle 13.00. Nelle stesse date, al Palazzo del Rettorato, sarà anche presente l’escape room sulla fisica medica, ideata dal gruppo di Fisica Medica dell’Università di Torino e dell’INFN di Torino, grazie al supporto del Dipartimento di Fisica e alla collaborazione dell’Associazione Italiana di Fisica Medica.

Per scoprire di più:https://unightproject.eu/it/eventi/notte-europea-delle-ricercatrici-e-dei-ricercatori?sort=default

Trieste

La Sezione INFN di Trieste partecipa al progetto SHARPER proponendo tre incontri nelle scuole. I primi due, lunedì 25 e mercoledì 27 settembre, dalle 9.00 alle 11.00, racconteranno un viaggio all’origine dell’Universo con gli esperimenti al CERN, mentre giovedì 28 settembre alle ore 10.00 il tema sarà la luce e il suo ruolo in alcune ricerche scientifiche sulla composizione della materia. Venerdì 29 settembre l’INFN sarà all’Immaginario Scientifico, dalle 16.00 alle 22.00, con giochi sulla scoperta del bosone di Higgs, sui quark e sull’acceleratore LHC e l’esperimento ATLAS.

Per scoprire di più:https://www.sharper-night.it/sharper-trieste/

Si è conclusa con pieno successo ieri, 21 settembre, la complessa operazione marina effettuata dalla Collaborazione scientifica KM3NeT al sito abissale al largo di Capo Passero, in Sicilia, per ampliare l’apparato ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) del telescopio sottomarino KM3NET.
KM3NeT è l’ambizioso progetto internazionale per la ricerca sui neutrini nel Mediterraneo che comprende gli apparati sottomarini ARCA, per la ricerca di neutrini cosmici fino a energie estreme, e ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), dedicato allo studio dei meccanismi di oscillazione dei neutrini. L’apparato ARCA consiste in una rete di stringhe, dette linee di rivelazione, ancorate al fondale marino e alte fino a 700 metri, ciascuna delle quali è equipaggiata con più di 500 rivelatori ultra-sensibili (fotomoltiplicatori) installati in 18 moduli ottici.
“Il pieno successo di questa campagna,” sottolinea Giacomo Cuttone, ricercatore dei Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN e responsabile nazionale di KM3NeT, “è un importantissimo passo avanti per KM3NeT e l’intera comunità scientifica ed è stato raggiunto grazie a una efficace organizzazione, che ha richiesto la presenza costante di una squadra INFN a bordo della nave e di una ampia squadra che si è occupata delle attività di test nella stazione di controllo dell’apparato a riva.”
La campagna è stata condotta con la nave Optimus Prime, equipaggiata con un veicolo sottomarino della FUGRO, capace di operare alla profondità richiesta di 3.500 metri, che ha operato quasi ininterrottamente per due settimane.
L’operazione è stata realizzata nell’ambito del progetto PACK (Potenziamento Appulo-Campano di KM3NeT), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca nell’ambito del Programma Operativo Nazionale “Ricerca e Innovazione” 2014-2020. “Con questa operazione ci si avvia verso il completamento del progetto PACK,” spiega Marco Circella, ricercatore della Sezione di Bari dell’INFN e coordinatore scientifico di PACK. “Un’operazione complessa come quella appena completata, alle profondità marine considerate, è un’impresa che può essere raggiunta solo mettendo in campo la massima accuratezza nella progettazione e l’assoluto rigore nell’esecuzione.”
Al completamento dell’operazione, sono state avviate le procedure di configurazione del telescopio sottomarino per attivare la presa-dati con 28 linee di rivelazione, che sono equipaggiate in totale con più di 15.000 fotomoltiplicatori.
“I test effettuati subito dopo l’installazione mostrano un comportamento nominale di tutte le nuove linee di rivelazione, a dimostrazione della qualità del lavoro svolto nella realizzazione di queste strutture,” commenta Pasquale Migliozzi, ricercatore della Sezione di Napoli dell’INFN e responsabile dell’obiettivo realizzativo dell’estensione del telescopio sottomarino del progetto PACK.

KM3NeT è una collaborazione internazionale composta da più di 250 persone provenienti da quasi 60 istituti in tutto il mondo. Il progetto è inserito nella roadmap europea delle grandi infrastrutture di ricerca (ESFRI – European Strategy Forum on Research Infrastructures). L’INFN è tra i maggiori enti di ricerca impegnati in KM3NeT, con gruppi di ricerca attivi presso i Laboratori Nazionali del Sud e le Sezioni di Bari, Bologna, Catania, Genova, Napoli con il gruppo collegato di Salerno, e Roma, in collaborazione con le corrispondenti università.

PACK è un progetto finanziato dal MUR sul PON R&I 2014-2020, azione II.1, finalizzato al potenziamento dell’infrastruttura di ricerca KM3NeT attraverso il potenziamento dei laboratori delle Sezioni INFN di Bari e Napoli e dell’Università della Campania “Luigi Vanvitelli” e l’estensione del telescopio sottomarino.

Se non ci fossero stati loro, non conosceremmo il Sole come lo conosciamo oggi: è grazie a Gallex e Borexino, gli esperimenti per rivelare i neutrini solari che hanno operato nelle sale sperimentali sotterranee dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, se sappiamo spiegare come funziona la nostra stella. Si deve alle loro misure uniche la prima osservazione e prova sperimentale dei processi che alimentano il Sole, che gli consentono di brillare, di illuminare e di scaldare la Terra, rendendola l’ambiente ideale per la vita.

Per celebrare le scoperte di Gallex e Borexino e il fondamentale contributo portato alla fisica dagli scienziati che li hanno ideati e guidati, si è tenuto, oggi, martedì 12 settembre, nella sede dell’Accademia Nazionale dei Lincei a Roma, il Simposio Internazionale “Solar Neutrino Physics at LNGS”.

All’evento sono intervenuti Giorgio Parisi, Premio Nobel per la Fisica e vicepresidente dell’Accademia Nazionale dei Lincei, Gianpaolo Bellini, professore emerito all’Università di Milano e ricercatore emerito all’INFN, ideatore e per molti anni coordinatore del progetto Borexino, Till Kirsten, scienziato del Max Planck Institute e iniziatore del progetto Gallex, Luciano Maiani, accademico dei Lincei, professore emerito alla Sapienza Università di Roma e ricercatore emerito all’INFN di cui è stato presidente negli anni della fondazione del progetto Borexino, Alexei Smimov, fisico del Max Planck Institute e dell’International Center for Theoretical Physics di Trieste, Wick Haxton, professore alla California University, Lucia Votano, ricercatrice emerita dell’INFN e già direttrice dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Hanno coordinano i lavori Marco Pallavicini, vicepresidente dell’INFN e co-coordinatore di Borexino, ed Ezio Previtali, direttore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso.

“Lo studio dei neutrini solari è stato, per la fisica delle particelle e l’astrofisica, un’avventura scientifica durata oltre 60 anni. Questa ricerca ha avuto nella costruzione e ottimizzazione dei laboratori sotterranei un aspetto fondamentale e necessario”, sottolinea Ezio Previtali. “In particolare, la realizzazione dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso da parte dell’INFN ha garantito il corretto spazio di ricerca nel quale affrontare in maniera adeguata questo tipo di studi. In questo contesto, Gallex e Borexino, la cui realizzazione all’interno dei LNGS ha preso avvio subito dopo la realizzazione dei laboratori sotterranei stessi, sono stati due esperimenti cruciali che hanno permesso di analizzare in ogni dettaglio i meccanismi che generano energia all’interno del Sole e hanno consentito di identificare importanti aspetti connessi alla fisica del neutrino. Possiamo oggi dire che la saga dei neutrini solari può ritenersi completata grazie a questi esperimenti, che sono da considerarsi una pietra miliare per tutta l’attuale fisica delle particelle”, conclude Previtali. 

L’esperimento BOREXINO

Ideato alla fine degli anni ’80 da Gianpaolo Bellini e Raju Raghavan, e realizzato con l’importante contributo statunitense guidato da Frank Calaprice, Borexino è stato frutto di una grande collaborazione internazionale, cui hanno partecipato, oltre a Italia e Stati Uniti, Francia, Germania, Polonia, Regno Unito, Russia e Ucraina. Il progetto è durato 31 anni: 14 anni di presa dati, preceduti da un lungo lavoro per la sua costruzione, che ha richiesto 17 anni di sviluppo, soprattutto al fine di purificare i materiali utilizzati a un livello mai raggiunto prima. Questo ha fatto di Borexino un esperimento di ineguagliata sensibilità nel suo campo di ricerca, permettendogli di misurare tutte le più importanti reazioni nucleari nel Sole dall’interno della sala C dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, dal 2008 al 2021. L’esperimento Borexino è noto in tutto il mondo, grazie ai suoi risultati scientifici. Dai dati raccolti sappiamo, per esempio, che la nostra stella gode di ottima salute: l’esperimento è, infatti, riuscito a misurare l’energia prodotta dalla nostra stella, nel momento stesso in cui questa viene generata. Borexino ha raggiunto risultati scientifici unici e di grandissimo valore, che sono andati anche oltre quanto previsto in fase di progettazione dell’esperimento: la rivelazione dei neutrini prodotti nella catena nucleare protone-protone che produce il 99% dell’energia del Sole (2014); nel 2020 la prima osservazione dei neutrini provenienti dal ciclo CNO (carbonio-azoto-ossigeno) del Sole che riveste grande importanza per le stelle di grande massa. Entrambe queste scoperte sono valse all’esperimento le copertine di riviste scientifiche internazionali tra le più autorevoli e l’inserimento nella Top Ten dei maggiori risultati di fisica dalla rivista Physics World. Rilevante, inoltre, il contributo che Borexino ha dato anche alla geofisica: sin dal 2010 l’esperimento è stato in grado di rivelare i cosiddetti geoneutrini, ossia i neutrini prodotti dai decadimenti radioattivi nelle rocce del mantello terrestre, dimostrando che una parte considerevole del calore prodotto all’interno della Terra deriva dal decadimento radioattivo dell’uranio-238 e del torio-232 presenti nel suo mantello. Infine, sono da ricordare l’osservazione del fenomeno delle oscillazioni dei neutrini, che Borexino è riuscito a ottenere data la sua possibilità di misurare neutrini di bassissima energia, e la misura dell’orbita terrestre attraverso la variazione stagionale del flusso di neutrini solari dovuta alla eccentricità dell’orbita stessa. Borexino è riuscito a ottenere questi risultati grazie alle tecnologie di frontiera che sono state specificatamente sviluppate allo scopo, raggiungendo limiti di purezza che lo rendono il rivelatore più radiopuro mai realizzato.

“Quella di Borexino è stata una lunga e gloriosa storia: il progetto ha richiesto complessivamente 31 anni di lavoro, 17 per costruire il rivelatore e 14 per raccogliere i dati e analizzarli”, spiega Gianpaolo Bellini. “Nel lungo periodo necessario alla costruzione sono stati sviluppati i metodi che hanno permesso di ottenere la radiopurezza record dello scintillatore, e di approntare un rivelatore capace di mantenere tale radiopurezza: nulla è standard in Borexino, praticamente tutto è stato sviluppato ad hoc. Questo ha permesso a Borexino di essere un esperimento unico, ancora mai eguagliato da nessun altro esperimento, ed è stata la chiave che ha permesso di ottenere risultati che hanno fatto la storia della fisica del Sole e delle stelle, e dei neutrini”, conclude Bellini.

L’esperimento GALLEX

In funzione tra il 1991 e il 1997 all’interno della sala A dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, Gallex fu concepito per fornire una più accurata osservazione del flusso dei neutrini solari prodotti dalla principale sequenza di reazioni che dà energia al Sole, la catena protone-protone. Ciò ha permesso una prima misura di precisione del flusso dei neutrini provenienti dal Sole. Negli anni GALLEX è riuscito a “contare” i neutrini sfruttando la capacità di queste particelle di trasformare il gallio (sotto forma di cloruro liquido) in germanio. Un contenitore racchiudeva 30 tonnellate di cloruro di gallio, una massa sufficiente per produrre un atomo di germanio al giorno a seguito dell’interazione di un neutrino su gallio. Il conteggio degli atomi di germanio prodotti, frutto di sofisticate tecniche radiochimiche, consentiva di quantificare il flusso di neutrini registrato. Questo risultato confermava il deficit nel flusso di neutrini già osservato da esperimenti negli USA e in Giappone. Il deficit, conosciuto come problema dei neutrini solari, sappiamo ora essere dovuto all’esistenza del fenomeno delle oscillazioni, per cui i neutrini prodotti nel Sole di tipo elettronico, durante il loro viaggio verso la Terra cambiano tipologia trasformandosi in neutrini di altre specie.

Gianpaolo Bellini

Professore dell’Università degli Studi di Milano e ricercatore dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, con la sua attività scientifica ha fornito contributi originali in diversi campi della fisica delle particelle elementari: risonanze delle particelle (Particle Resonances), collisioni di particelle ad alta energia su nuclei complessi (High-Energy Particle Collisions on complex Nuclei), sapori pesanti (Heavy Flavours) e fisica del neutrino. Bellini ha fondato assieme a Frank Calaprice il progetto Borexino, che ha guidato per oltre vent’anni. Nel corso della sua carriera scientifica, Gianpaolo Bellini è stato ricercatore sperimentale in fisica delle particelle elementari, responsabile di un vasto gruppo di ricerca presso il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Milano e dell’INFN. Ha svolto ricerche sperimentali all’acceleratore Serpukhov nel centro di fisica delle alte energie in URSS. Inoltre, è stato visiting scientist presso il CERN a Ginevra e il Fermilab a Chicago, dove ha condotto diversi esperimenti. Bellini è stato membro del Consiglio della Società Europea di Fisica e dell’ECFA (European Committee for Future Accelerators), direttore del programma dell’INFN Superconduttività Applicata per R&D e per la costruzione di prototipi di cavità superconduttive per LEP2, dei dipoli di LHC e per lo sviluppo di tecniche innovative per cavità superconduttive. Oltre agli incarichi scientifici, Bellini ha ricoperto anche importanti incarichi istituzionali: dal 1973 al 1994 è stato membro del Consiglio Direttivo dell’INFN, dal 1983 al 1989 membro della Giunta Esecutiva e nel 1988-1989 vicepresidente dell’Istituto, mentre nel 2005 è stato membro del gruppo di esperti di fisica del comitato nazionale per la valutazione della ricerca scientifica in Italia. Gianpaolo Bellini è autore di oltre 250 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali e negli atti di conferenze internazionali. Ha inoltre curato dieci volumi sulla fisica delle particelle elementari e cinque volumi di fisica per l’università. La carriera scientifica di Gianpaolo Bellini è stata internazionalmente celebrata con molti prestigiosi riconoscimenti, tra cui il Premio Bruno Pontecorvo di JINR (Joint Institute for Nuclear Research), il Premio Fermi della SIF (Società Italiana di Fisica) e il Premio Cocconi della EPS (European Physical Society).

Till Kirsten

Ha studiato fisica presso l’Università di Göttingen e l’Università di Heidelberg, dove ha conseguito la laurea nel 1964 con Wolfgang Gentner. Dal 1966 al 1968 è stato al Brookhaven National Laboratory, poi, dal 1975, è stato professore associato presso l’Università di Heidelberg, dove si è occupato particolarmente della determinazione degli isotopi e dell’età di campioni extraterrestri, ad esempio di meteoriti e campioni lunari (è stato coinvolto nel Programma Lunare della NASA come Principal Investigator dal 1971). Kirsten è è stato ricercatore associato presso l’Istituto Max Planck di fisica nucleare di Heidelberg, dove è stato capogruppo di lavoro dal 1970. È stato responsabile del progetto GALLEX, per la rilevazione dei neutrini solari ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, dove ha rilevato per la prima volta i neutrini pp prodotti dalla fusione dei nuclei di idrogeno (protoni) nel Sole. Per la sua scoperta, negli anni ’60, del doppio decadimento beta al Brookhaven National Laboratory (indirettamente dallo studio dei minerali di selenio e tellurio) ha ricevuto il Premio Röntgen dall’Università di Giessen nel 1970, oltre a molti altri prestigiosi riconoscimenti internazionali.

 

 

L’European Research Council ha assegnato a Martina Gerbino, ricercatrice INFN della Sezione di Ferrara, uno Starting Grant del valore di 1,5 milioni di euro, per il suo progetto di ricerca RELiCS, dedicato allo studio delle proprietà dei neutrini e di altre particelle leggere attraverso la creazione di una forte sinergia tra i modelli teorici e i dati di più esperimenti dedicati allo studio della radiazione cosmica di fondo (CMB), la più antica forma di radiazione osservabile coi nostri telescopi.

“Vincere questo finanziamento è un’immensa soddisfazione a coronamento del tanto lavoro svolto e del supporto ricevuto da tante persone negli anni, che desidero ringraziare per il loro costante sostegno scientifico e personale. È, inoltre, una grandissima opportunità di crescita nel panorama internazionale,” commenta Martina Gerbino. “Avrò la possibilità di creare un gruppo di ricerca formato da persone con diverse specializzazioni che accompagneranno la preparazione, l’analisi e l’interpretazione scientifica dei dati del Simons Observatory e apriranno la strada agli esperimenti futuri sulla radiazione cosmica di fondo”.

Nei prossimi anni, la comunità scientifica avrà a disposizione un numero sempre maggiore di dati sulla CMB grazie a nuovi esperimenti oggi in fase di costruzione, come il Simons Observatory, osservatorio installato nel deserto dell’Atacama in Cile, o gli esperimenti CMB-S4 e LiteBIRD, che entro la fine degli anni ’20 saranno operativi rispettivamente da terra (al Polo Sud e in Cile) e nello spazio. L’obiettivo di questi esperimenti sarà anche quello di conoscere meglio le particelle che popolano il nostro universo, testando le proprietà di particelle già note come i neutrini ma anche cercando di rivelare altre particelle leggere, ad oggi sconosciute, che potrebbero aprire scenari di nuova fisica. Per rispondere a questa sempre crescente quantità di dati sperimentali è stato ideato il progetto RELiCS.
RELiCS metterà in campo per la prima volta un’infrastruttura di analisi che collegherà modellizzazione teorica, comprensione di effetti sistematici strumentali, analisi dati, inferenza statistica e confronto tra comunità scientifiche sinergiche. Grazie a questa nuova infrastruttura, RELiCS permetterà all’analisi e all’interpretazione dei dati di stare al passo degli esperimenti e potrà contribuire a colmare i vuoti nella nostra comprensione dei costituenti fondamentali dell’universo.

“Il lavoro del nostro gruppo dovrà seguire dei ritmi molto serrati per cogliere tutte le opportunità fornite dai dati che verranno raccolti a breve,” spiega Gerbino. “La natura di RELiCS è fortemente multidisciplinare e rispecchia le numerose sfide da affrontare: da un’accurata traduzione dei modelli teorici in precise predizioni da confrontare con i dati sperimentali a una profonda conoscenza dell’apparato sperimentale e di eventuali effetti strumentali che potrebbero essere confusi con un segnale cosmologico, fino a una dettagliata analisi statistica per estrarre robuste informazioni sulle misteriose particelle che vogliamo conoscere. Infine, RELiCS finanzierà l’espansione dell’infrastruttura di calcolo locale: il successo del progetto passa anche dalla possibilità di avere facile e immediato accesso a risorse di calcolo avanzato”.

Martina Gerbino è prima ricercatrice INFN e associata all’Università di Ferrara. Ha conseguito il dottorato di ricerca in Fisica alla Sapienza Università di Roma e ha svolto attività di ricerca presso l’Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics (OKC) di Stoccolma e presso l’Argonne National Laboratory (ANL) negli Stati Uniti. È una fisica teorica che lavora all’intersezione tra teoria e osservazioni: la sua attività di ricerca è incentrata sullo studio della fisica fondamentale tramite l’interpretazione di osservazioni cosmologiche, con particolare interesse per la fisica del neutrino e, in generale, per l’ambito cosmologico-particellare. Martina è esperta di analisi e interpretazione fenomenologica dei dati ottenuti dall’osservazione della radiazione cosmica di fondo (CMB) ed è componente di varie collaborazioni scientifiche internazionali (Simons Observatory, CMB-S4, LiteBIRD ed Euclid). Ricopre diversi ruoli di coordinamento: è coordinatrice del gruppo di fisica teorica della sezione INFN di Ferrara, responsabile del Governing Board della collaborazione CMB-S4 e co-leader del “Likelihood&Theory” working group del Simons Observatory.

Per la prima volta, la rete italiana dell’istruzione e della ricerca GARR e l’europea GÉANT hanno collegato con successo due data centre, distanti oltre 1000 km: il Centro Nazionale di Calcolo CNAF dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) a Bologna e il Centro di Calcolo del CERN a Ginevra, con una capacità di 1,6 Tbps e una latenza di soli 9,5 millisecondi, grazie allo spettro condiviso multidominio. Con questa interconnessione ultra-veloce, i due centri dati, in Italia e in Svizzera, possono ora lavorare insieme in modo trasparente nonostante la distanza e i diversi domini amministrativi.

La soluzione adottata offre una connessione molto più veloce, con una capacità più ampia e scalabile, a una frazione del costo di aggiornamento di una tradizionale connessione a pacchetto. Questo importante traguardo tecnologico si avvale della condivisione dello spettro ottico della fibra (spectrum sharing) tra GÉANT e GARR, resa possibile dall’innovativo design della rete ottica delle due reti, parzialmente disaggregata.

“Con questa condivisione multidominio dello spettro, abbiamo superato i limiti della tecnologia attualmente disponibile e siamo andati oltre ciò che si pensava fosse fattibile per creare qualcosa di nuovo: un modello comune che ora è replicabile in altre città e da altre organizzazioni”, commenta Massimo Carboni, Chief Technology Officer di GARR.

L’Interconnessione di Data Centre (DCI) tra CERN e CNAF è stata realizzata come progetto pilota del nuovo servizio di condivisione dello spettro di GÉANT. L’iniziativa è nata in previsione del considerevole volume di dati che verrà generato al CERN con il prossimo progetto High Luminosity LHC, che tra pochi anni potenzierà il super acceleratore Large Hadron Collider. Oltre a fornire una connessione molto più veloce e scalabile tra i due data centre per l’elaborazione dei dati offline, collegamenti DCI come questo hanno il potenziale per consentire a data centre come il CNAF di partecipare ancora più da vicino agli esperimenti di LHC, non solo ricevendo i dati per una successiva analisi, ma partecipando direttamente alla selezione degli eventi che, fino ad ora, è stata possibile solo in determinate strutture, le “trigger farm”, situate in prossimità agli esperimenti stessi.

“Questa tecnologia è dirompente non solo perché fornisce una soluzione più economica alla straordinaria capacità trasmissiva richiesta da LHC tra il CERN e ogni nodo di primo livello come il CNAF, ma anche perché questa connessione diretta, puramente ottica, apre nuove strade per le applicazioni di interconnessione tra data centre e estensioni di data centre (data centre stretching)”, spiega Stefano Zani, network manager dell’INFN-CNAF.

Questo progetto pilota è uno dei molteplici risultati del progetto GÉANT GN4-3 e, in particolare, dell’attività finalizzata alla creazione di un modello comune di interconnessione mediante la condivisione dello spettro tra le diverse reti nazionali della ricerca e dell’istruzione europee. GN4-3 è co-finanziato dalla Commissione europea e dalle reti nazionali della ricerca e dell’istruzione europee.

Il collegamento DCI tra CERN e CNAF è un esempio delle potenzialità offerte dalla rete GARR-T, la nuova infrastruttura GARR che permette di raggiungere collegamenti alla velocità del Terabit al secondo.

Per potenziare ed estendere ulteriormente a livello nazionale questa nuova rete, sono in corso due progetti: TeRABIT e ICSC (Centro Nazionale di Supercalcolo, High Performance Computing e Big Data), finanziati con i fondi del PNRR Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza – Next Generation EU, nell’ambito della Missione 4 Istruzione e Ricerca coordinata dal MUR Ministero dell’Università e della Ricerca. Grazie a questi progetti sarà possibile replicare questo modello innovativo di interconnessione, oggi disponibile tra Ginevra e Bologna, in modo capillare anche nel resto d’Italia.

 

[Fotografia ©Pier Paolo Ricci]