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Far scoprire ai docenti le attività sperimentali dei laboratori di ricerca INFN e raccontare loro le attività di ricerca di avanguardia nel campo della fisica fondamentale. È partita ai Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN la nuova edizione del progetto PID Programma INFN Docenti, un corso di aggiornamento per docenti di materie scientifiche della scuola superiore organizzato dall’INFN nei suoi laboratori nazionali.

Da lunedì 23 fino a oggi 27 ottobre, 26 docenti provenienti da tutta Italia hanno visitato i laboratori e partecipato a un corso di cinque giorni seguendo seminari e svolgendo attività sperimentali che spaziavano dagli acceleratori di particelle alle tecniche di fisica nucleare per la medicina, dalla radioattività ambientale alla fisica dei materiali, dalla fisica nucleare a quella applicata ai beni culturali. Grazie a un tour in realtà virtuale realizzato dal VR Lab dei Laboratori di Legnaro, i docenti hanno avuto anche la possibilità di vedere l’interno dell’acceleratore TANDEM, in questi giorni non visitabile poiché in funzione, e l’edificio che ospita SPES (Selective Production of Exotic Species) e il ciclotrone, un grande acceleratore di particelle circolare. Il progetto SPES riguarda l’astrofisica nucleare e applicazioni di interesse in fisica medica.

PID è un progetto nato nel 2018 per valorizzare il ruolo delle discipline scientifiche nella formazione degli studenti e di affiancare i docenti nella didattica legata alle discipline STEM. Dal 2020 è realizzato in collaborazione con Pearson Italia, oggi Sanoma Italia, gruppo finlandese leader in Europa nel settore education. Collaborazione che in questi anni ha portato anche alla realizzazione dei corsi online PID@HOME, che in questi anni ha coinvolto oltre 700 docenti.

Al corso appena conclusosi ai Laboratori Nazionali di Legnaro, seguiranno un corso ai Laboratori Nazionali del Sud, a Catania, dal 6 al 10 novembre, e un corso ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (L’Aquila), che si terrà dall’8 al 12 aprile 2024.

 

Concluso il progetto MIMA-SITES nella miniera di Temperino di Campiglia Marittima (Livorno): ha utilizzato la radiografia muonica per uno studio approfondito del sito minerario. Il progetto, coordinato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ha coinvolto anche ricercatori e ricercatrici dei Dipartimenti di Fisica e Astronomia e di Scienze della Terra dell’Università di Firenze e dell’Istituto di geoscienze e georisorse del Consiglio Nazionale delle Ricerche.
I risultati sono stati pubblicati su Scientific Reports e su Natural Resources Research

Sfruttare i muoni per svelare aspetti ancora sconosciuti dei siti minerari e contribuire alla loro tutela: i risultati del progetto MIMA-SITES, coordinato dall’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e cofinanziato dalla Regione Toscana con il FSE 2014-2020 e dalla Parchi Val di Cornia SpA, hanno mostrato che grazie alla radiografia muonica è possibile ricavare informazioni importanti per la valorizzazione di miniere di valore storico-culturale e turistico, per effettuare valutazioni utili alla loro messa in sicurezza e all’identificazione di nuove zone potenzialmente d’interesse. Il progetto è stato condotto nella miniera del Temperino a Campiglia Marittima (Livorno), all’interno del Parco Archeominerario di San Silvestro: ha coinvolto un team di fisici e geologi, ricercatori e ricercatrici della Sezione di Firenze dell’INFN, dei Dipartimenti di Fisica e Astronomia e di Scienze della Terra dell’Università di Firenze, dell’Istituto di geoscienze e georisorse del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pisa (CNR-IGG), assieme a Parchi Val di Cornia Spa. I risultati sono stati pubblicati su Scientific Reports di Nature e su Natural Resources Research.

La radiografia muonica, anche detta muografia, è una tecnica non invasiva analoga alla più conosciuta radiografia a raggi X, che utilizza una radiazione naturale presente nell’atmosfera terrestre, quella dei muoni, per l’imaging di strutture materiali medio-grandi, con dimensioni che possono andare dal metro fino ad alcune centinaia di metri.

“Grazie alle misure muografiche realizzate nell’ambito del progetto MIMA-SITES, – spiega Lorenzo Bonechi, coordinatore scientifico di MIMA-SITES e del gruppo INFN di Firenze coinvolto nel progetto – è stato possibile scoprire cavità e corpi ad alta densità in una parte del tunnel turistico, all’interno della quale è stata osservata una concentrazione anomala di gas radon naturale, la cui presenza potrebbe essere legata alla vicinanza di particolari materiali rocciosi al di sopra del tunnel, e alla presenza di gallerie che ne faciliterebbero la mobilità”. “È stato inoltre possibile realizzare uno studio che integra le informazioni già disponibili con quelle ricavate dalle radiografie muoniche all’interno di software che servono a effettuare valutazioni degli aspetti di sicurezza, per mezzo di simulazioni degli stress dei materiali intorno alla galleria turistica”, conclude Bonechi.

Il progetto MIMA-SITES si inserisce nel contesto di attività condotte a partire dal 2017 nel Parco Archeominerario di San Silvestro con l’obiettivo di validare la metodologia della radiografia muonica in ambito minerario, a cura di Sezione INFN di Firenze e Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Firenze. Le attività si basano sull’impiego di un dispositivo, MIMA (Muon Imaging for Mining and Archaeology), che è sostanzialmente un telescopio per muoni, ossia uno strumento orientabile nello spazio e in grado di intercettare il passaggio di muoni atmosferici e ricostruirne le traiettorie di moto. MIMA è un apparato compatto, robusto, leggero e a basso consumo: possiede quindi tutte le caratteristiche che lo rendono idoneo all’utilizzo in ambienti complessi e inospitali come le gallerie minerarie.

“Dal 2017, grazie a MIMA, è stata condotta all’interno della miniera del Temperino una campagna di misure muografiche per lo sviluppo di algoritmi software e la definizione di tutte le procedure che hanno poi permesso di ottenere alcuni importanti risultati in questo campo applicativo”, spiega Raffaello D’Alessandro, coordinatore del gruppo dell’Università di Firenze che lavora a MIMA-SITES. “In particolare, è stata realizzata la misura della distribuzione della densità media del terreno, sono state identificate e ricostruite in 2D zone a bassa o alta densità corrispondenti a cavità e volumi di roccia mineralizzata, ed è stato applicato un metodo brevettato per la ricostruzione in 3D del volume di cavità, alcune delle quali non documentate, e di un volume di alta densità utilizzando una sola misura muografica, senza cioè necessità di triangolazione”, conclude D’Alessandro.

“Il Parco archeominerario di San Silvestro comprende il territorio del distretto minerario del Campigliese, che è stato interessato da attività di ricerca ed estrazione di minerali metalliferi fin da epoca antica” – spiega Debora Brocchini, responsabile del Parco. – “La possibilità di accedere ad alcune delle gallerie sotterranee in sicurezza e la disponibilità di una serie di dati archeologici, geologici e minerari raccolti nel tempo dai vari gruppi di ricerca che hanno lavorato nel territorio, rendono il Parco un luogo interessante per la ricerca così come per l’applicazione di tecnologie innovative. La galleria della miniera del Temperino oggetto del progetto MIMA SITES è stata scavata nel 1800 e proseguita nel 1900 in un’area caratterizzata dalla presenza di molti lavori minerari etruschi, medievali, cinquecenteschi e ottocenteschi, in parte tagliati dalla galleria stessa, in parte presenti al di sopra di essa. I lavori minerari noti sono stati utilizzati per testare la validità di applicazione del metodo, che si è dimostrato efficace per individuare la presenza di pozzi antichi non più accessibili dalla superficie e di zone ad alta densità caratterizzate quindi dalla presenza dei minerali metalliferi. Questi dati sono di grande interesse sia per aiutarci a garantire la sicurezza della galleria visitabile, sia per proseguire le ricerche in ambito geologico e minerario” conclude Brocchini.

“La corretta interpretazione geologica e mineraria dei risultati di “MIMA-SITES” è stata resa possibile grazie alla conoscenza degli ambienti sotterranei da parte del Parco Archeominerario di San Silvestro e ai progetti di ricerca scientifica (PRIN-MIUR) condotti nell’area negli ultimi 15 anni dai geologi dell’Istituto di Geoscienze e Georisorse del CNR insieme ai colleghi del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa”, conclude Andrea Dini, ricercatore del CNR-IGG. “Con il progetto abbiamo dato una nuova vita alla miniera. Grazie alle tecniche speleologiche abbiamo esplorato e mappato 25 km di gallerie e pozzi, producendo il nuovo modello geologico-petrologico del giacimento che ha permesso ai colleghi fisici di calibrare e interpretare correttamente le radiografie muoniche”.

Durante lo sviluppo della metodologia muografica da parte del gruppo MIMA, sono stati condotti lavori di tesi di dottorato, magistrali e triennali, e sono state effettuate numerose misure anche in altri ambiti di studio: due misure a Firenze e Pistoia per lo studio del danneggiamento di argini fluviali, tre misure di prova nel tunnel sotterraneo d’ispezione della diga di Bilancino a Firenze, una misura presso la necropoli etrusca del Palazzone a Perugia, una misura di test al Duomo di Firenze. Inoltre, è stato avviato un progetto europeo, BLEMAB, per l’utilizzo della muografia in ambito siderurgico.

 

 

 

 

“The Big Data Society. What Quantum, supercomputing and AI can and cannot do for science” è stato il tema della XI edizione della scuola di giornalismo e comunicazione della scienza realizzata da INFN e Nature Italy, che si è tenuta a Erice, nella storica sede della Fondazione Ettore Majorana, dall’8 al 10 ottobre. Intelligenza artificiale, supercomputing e calcolo quantistico sono campi di ricerca e di sviluppo tecnologico cruciali per la società del futuro, che si caratterizzerà sempre più per la produzione di enormi quantità di dati. E sono anche argomenti al centro del dibattito scientifico e culturale, e per questo sono stati scelti dalla Scuola di comunicazione e giornalismo scientifico di Erice per l’edizione 2023, che ha riaperto in presenza e alla quale hanno partecipato XX borsisti provenienti da tutta Europa e non solo. La scuola, finanziata dall’INFN, offre ogni anno borse di studio per giovani giornalisti e comunicatori scientifici di tutto il mondo, che hanno la possibilità di seguire i corsi che ogni anno vengono dedicati allo sviluppo di un diverso tema di attualità scientifica e giornalistica, alternando lezioni frontali a laboratori tenuti da esperti del mondo scientifico, giornalistico e della comunicazione scientifica. Questa edizione ha inaugurato la collaborazione tra l’INFN e Nature Italy, la rivista digitale dedicata alla ricerca in Italia e alla comunità scientifica italiana edita da Nature Portfolio.

 

Giochi, laboratori, mostre e conferenze spettacolo sulla fisica: anche quest’anno, dal 26 ottobre al 5 novembre, l’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare partecipa al Festival della Scienza di Genova, di cui è partner istituzionale. Il Festival della Scienza di Genova, giunto quest’anno alla sua ventunesima edizione, è fra i più importanti eventi nazionali dedicati alla scienza per il grande pubblico.

Sono numerose le iniziative per le scuole e le conferenze proposte quest’anno dall’INFN al Festival e non mancheranno installazioni multimediali e mostre per avvicinare le migliaia di partecipanti al festival alla fisica e alla ricerca dell’INFN. 

Nel porticato di Palazzo Ducale, cuore della manifestazione, sarà presente l’installazione multimediale interattiva Collisioni, che reagendo al movimento delle mani del visitatore simula l’accelerazione dei fasci di particelle che si scontrano producendo una fontana di scie colorate, dove si cela talvolta l’impronta di nuove e misteriose particelle. A Palazzo Rosso, invece, la mostra Le impronte rivelate. Scienziati alla ricerca dell’invisibile a cura del progetto dell’INFN per le scuole ScienzaPerTutti accompagnerà il pubblico tra le idee e le scoperte di alcuni tra gli scienziati e le scienziate che hanno lasciato il segno nella fisica e nella storia del ‘900. 

Le conferenze dell’INFN si aprono il 30 ottobre con la conferenza spettacolo Nove volte sette che si terrà alle 21.00 in Sala del Maggior Consiglio a Palazzo Ducale. Michela Milano, direttrice di ALMA-AI Research Institute on Human-Centric Artificial Intelligence dell’Università di Bologna, e Antonio Zoccoli, presidente dell’INFN e della Fondazione ICSC, ci guidano in un racconto sul supercalcolo e i big data, su capacità e limiti di questi strumenti digitali. Scenari immaginifici e rappresentazioni astratte generate dall’interazione tra la musica jazz di Umberto Petrin e l’arte digitale di Limiteazero, accompagnate dalla voce narrante di Bianca Mastromonaco, fanno da sfondo al racconto di una rivoluzione in atto, quella dei dati e del digitale, che investe anche le nostre nozioni di intelligenza, decisione e creatività.

Sarà sempre la Sala del Maggior Consiglio di Palazzo Ducale a ospitare il 1° novembre, alle 21.00, la conferenza spettacolo a cura di EGO – European Gravitational Observatory Il futuro sotto la montagna. Il telescopio nella miniera e la Sardegna su Einstein Telescope, l’interferometro del futuro per rivelare le onde gravitazionali che l’Italia è candidata a ospitare in Sardegna. Una straordinaria sfida scientifica, tecnologica e sociale che potrebbe creare un ponte tra il territorio sardo e la realtà internazionale della ricerca scientifica, creando un modello di sviluppo sociale ed economico. A raccontarcela saranno Massimo Carpinelli, EGO e INFN e Università Milano Bicocca, Marcello Fois, scrittore, Diana Höbel, attrice, e Edwige Pezzulli, ricercatrice INAF. 

Sempre il 1° novembre, alle 15.00 in Biblioteca Universitaria, si terrà l’evento a cura di INFN e SISFA Da Via Panisperna al CERN e all’ESA. Edoardo Amaldi e la scienza senza confini con la proiezione del documentario “La Scelta. Edoardo Amaldi e la scienza senza confini” che illustra la storia della fisica nucleare dalle pionieristiche ricerche del gruppo di Fermi a Roma negli anni ’30 all’impegno di Amaldi per la nascita dell’INFN, del CERN e dell’ESA. La proiezione sarà seguita da una discussione con Giovanni Battimelli dell’Università La Sapienza di Roma, Lodovica Clavarino dell’Università di Roma 3, Giovanni Darbo della Sezione INFN di Genova, e Adele La Rana dell’Università di Macerata, moderati da Ivana Gambaro della Società Italiana degli Storici della Fisica e dell’Astronomia e Associazione Filosofica Ligure. Il 2 novembre, invece, alle 18.30 in Sala del Minor Consiglio a Palazzo Ducale, Chiara Sirignano, ricercatrice INFN e dell’Università di Padova, partecipa all’incontro organizzato dall’INAF Il satellite EUCLID e le impronte dell’Universo sul mistero dell’energia oscura e sul telescopio spaziale EUCLID che, lanciato nel luglio 2023 dal Falcon 9 di SpaceX, costituisce una sfida scientifica e tecnologica in cui l’Italia ha un ruolo fondamentale sia per il coinvolgimento di università ed enti di ricerca nazionali sia per quello dell’industria aereospaziale. Insieme a Chiara Sirignano, interverranno Anna Di Giorgio, INAF e ESA, Elisabetta Tommasi, ASI, moderate da Sandro Bardelli, INAF. Sempre in Sala del Minor Consiglio, il 3 novembre, alle 11.00 il progetto per le scuole e premio per l’editoria scientifica promosso dall’INFN Premio ASIMOV organizza un incontro con Edoardo Borgomeo, scrittore e vincitore dell’edizione dell’anno scorso del Premio con il libro Oro blu. Storie di acqua e cambiamento climatico.

Non mancano come sempre numerose attività per le scuole, dalle elementari alle superiori, che avranno occasione di cimentarsi in esperimenti e giochi per avvicinarsi sempre di più alla moderna ricerca in fisica. Dalla scoperta dell’atomo alle collisioni in LHC, dagli esperimenti sotto il mare a quelli sotto le montagne. I laboratori si terranno per tutta la durata del festival in diversi luoghi aderenti alla manifestazione, a parte l’attività GRANSASSO VIDEOGAME. Scopri la fisica a colpi di pixel aperto alle scuole superiori nella mattinata del 27 ottobre, in Sala Storia Patria a Palazzo Ducale, e l’evento di presentazione del progetto dell’INFN in collaborazione con CERN e Fondazione Agnelli HOP Hands-On Physics dedicato ai docenti e alle docenti della scuola media che avrà luogo nella stessa sala di palazzo Ducale il 31 ottobre alle 15.30.

Tutti i dettagli relativi all’acquisto dei biglietti e alle prenotazioni sono disponibili sul sito del Festival.

Sono stati recentemente presentati, nel corso di un evento dedicato, che si è tenuto al Museo Carlo Bilotti Aranciera di Villa Borghese di Roma, i risultati conclusivi del progetto di ricerca ARTEMISIA (ARTificial intelligence Extended-Multispectral Imaging Scanner for In-situ Artwork analysis), ottenuti utilizzando indagini diagnostiche innovative, elaborate attraverso l’uso di algoritmi di intelligenza artificiale, sulle opere della collezione permanente Giorgio de Chirico dello stesso Museo, in particolare sul quadro Mobili nella Stanza, del 1927.

Il progetto, finanziato dalla Regione Lazio e dal Ministero dell’Università e della Ricerca nell’ambito dei progetti di ricerca e sviluppo del Distretto Tecnologico per i Beni Culturali del Lazio (DTC),  è frutto di una biennale collaborazione interdisciplinare tra la rete INFN-CHNet (Cultural Heritage Network) per i beni culturali dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), in collaborazione con il partenariato composto dal Dipartimento di Ingegneria Chimica Materiali Ambiente della  Sapienza Università di Roma, l’Istituto Centrale per il Restauro (ICR), XTeam Software Solutions s.r.l, Vianet s.r.l. e, in qualità di portatore di interesse, la Sovrintendenza Capitolina.

“Portare la strumentazione sviluppata nei laboratori di ricerca all’interno dei musei è oggi la strada su cui far incontrare la frontiera delle indagini diagnostiche con l’esigenza di conoscere e preservare i materiali che costituiscono le opere d’arte”, spiega la coordinatrice scientifica del progetto Mariangela Cestelli Guidi dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN. “L’innovazione di questo progetto risiede nell’integrazione di due tecniche di indagine diagnostica non invasive, l’imaging iperspettrale e il macro-scanner FT-IR, e lo sviluppo di algoritmi di intelligenza artificiale dedicati sia al riconoscimento automatico dei materiali pittorici, sia al monitoraggio dello stato di conservazione delle opere in esame. Le due tecnologie – prosegue Cestelli Guidi – sono complementari dal punto di vista dell’informazione diagnostica: l’imaging iperspettrale riesce a individuare prevalentemente i materiali inorganici, come i pigmenti, mentre la spettroscopia infrarossa FT-IR è in grado di identificare i materiali organici, come leganti e vernici. La fusione delle informazioni ottenute dalle tue tecniche, unita alla possibilità di interrogare un database attraverso l’intelligenza artificiale, ha consentito in un tempo molto breve di ottenere una caratterizzazione completa dei materiali che sono presenti sull’opera per indirizzare meglio gli interventi di restauro e pianificare una corretta strategia conservativa”. “Inoltre, è importante dedicare attenzione anche al tema della condivisione con il pubblico dei risultati, delle informazioni e delle conoscenze che si acquisiscono, per esempio sui materiali e sulle tecniche usate dall’artista. Una condivisione che oggi può essere facilitata e resa ancora più piacevole e divertente dalle opportunità offerte dalle nuove tecnologie, come la realtà virtuale, per scoprire l’invisibile che c’è dietro a quanto si vede sulla tela”, conclude Mariangela Cestelli Guidi.

Su questo aspetto, la Direttrice Federica Pirani della Direzione Patrimonio artistico delle ville storiche della Sovraintendenza Capitolina ha auspicato la diffusione dell’uso e della conoscenza di questa tecnologia: “Non solo nelle mostre ma anche nei Musei e nelle collezioni permanenti, che devono essere coinvolti e interessati alla restituzione delle informazioni tralasciate normalmente dalle guide, dalle audioguide e dai QR Code, dove non si parla mai, o quasi, delle tecniche pittoriche”. “Per esempio, senza la produzione di colori in tubetti d’alluminio, che di per sé potrebbe sembrare un’invenzione piuttosto banale, la pittura impressionista avrebbe probabilmente preso altre strade e magari non sarebbe oggi così amata dal pubblico. Vanno raccontati il fascino e le potenzialità che legano progressi scientifici e tecnologici ai progressi artistici, e quindi, in ultima istanza, le discipline STEM a quelle umanistiche”.

A proposito della tecnica del dipinto di Giorgio De Chirico Mobili nella Stanza, per Federica Pirani: “Il progetto ha evidenziato che il legante utilizzato dal pittore è stato l’olio, in linea con quanto riportato nel Piccolo trattato di tecnica pittorica, una sorta di vero e proprio ‘ricettario’ di colori e tecniche usate dall’artista stesso e da lui scritto”. “Per quanto riguarda i pigmenti, poi, è stata identificata la presenza di bianco di zinco (sia puro sia usato in miscela con gli altri pigmenti), di blu di cobalto, e delle terre per le tonalità calde (rosso, marrone e viola). Mentre, per quanto riguarda l’identificazione di prodotti di degrado, è stata notata la presenza di carbossilati, prodotti di alterazione che si formano naturalmente dall’interazione dello zinco (contenuto nel pigmento bianco di zinco) con l’olio”, conclude Federica Pirani.  

“L’ICR ha messo a disposizione del progetto competenze sia in materia di conoscenza dei materiali costitutivi delle opere d’arte e delle tecniche esecutive, sia in ambito di restauro, sia per quanto riguarda la diagnostica applicata ai beni culturali”, hanno spiegato Marcella Ioele e Barbara Lavorini, funzionarie dell’Istituto Centrale per il Restauro, le quali, in base alle analisi eseguite e alla consultazione delle fonti, hanno realizzato i provini per la banca dati, utili all’acquisizione delle feature spettrali con le diverse strumentazioni. Le funzionarie dell’ICR hanno, inoltre, sottolineato che la tecnologia messa a punto nel progetto ARTEMISIA, può essere anche un valido strumento di monitoraggio per i restauratori nelle operazioni di pulitura.

Giuseppe Bonifazi, professore di Ingegneria delle Materie Prime presso il Dipartimento di Chimica Materiali Ambiente della Sapienza Università di Roma, ha illustrato ulteriori dettagli della ricerca, soffermandosi sulle informazioni complementari che sono state ottenute unendo diverse tecniche analitiche: “Il nostro occhio è sensibile tra i 400 e i 700 nanometri ma con gli infrarossi possiamo coprire dai 700 ai 2500 nanometri”. “L’interazione spettroscopica di un intervallo spettarle esteso dai raggi X all’infrarosso a onde corte ha permesso un’analisi sia molecolare (sui composti organici), sia elementale (sui pigmenti inorganici)”. Altro grande vantaggio – prosegue Bonifazi – è stato quello di produrre, accanto all’immagine chimico-fisica del soggetto, anche l’immagine tessiturale, che è significativa per combattere la contraffazione. Si tratta di una tecnica che abbiamo utilizzato nel passato per la classificazione delle rocce ornamentali dal punto di vista estetico. Tutte queste informazioni consentono la costruzione di grosse banche dati che, se messe a sistema a livello non solo nazionale ma anche e soprattutto a livello internazionale, rafforzano la robustezza degli algoritmi di analisi”.

“Le informazioni generate da ciascuna delle tecniche di indagine sono state sovrapposte per ricostruire una immagine multistrato del quadro”, spiega Stefano Tamascelli, senior developer di XTeam Software Solutions. “Il modello tridimensionale ci fornisce uno sguardo sul futuro creato dall’uso di occhiali olografici: per cui sarà possibile un domani navigare all’interno di un quadro per una esperienza personalizzata di fruizione artistica”, conclude l’ingegnere, che ha effettuato una simulazione dimostrativa con una sorta di avatar di de Chirico intento a spiegare che cosa c’è dietro la sua opera e dietro la realtà olografica.

“Abbiamo sviluppato una comunicazione mirata del progetto Artemisia – ha concluso Mauro Simeone, project Manager della Vianet s.r.l – diretta soprattutto agli specialisti, ai direttori di museo e ai professionisti del settore, per valorizzare i potenziali sviluppi di ARTEMISIA”.

 

Il progetto ARTEMISIA sul canale Youtube di DTC Lazio

 

 

 

 

 

Ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, la collaborazione scientifica dell’esperimento LUNA ha recentemente ottenuto un importante risultato per la comprensione delle stelle giganti rosse, riproducendo le condizioni stellari in laboratorio. Le misure condotte hanno, infatti, permesso di determinare con maggiore accuratezza le abbondanze relative ai due isotopi stabili del carbonio in queste stelle, stabilendo nuovi valori di riferimento. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista internazionale Physical Review Letters.

In natura esistono due tipi di atomi stabili di carbonio, il 12C e il 13C. Nelle rocce terrestri si trova 1 atomo di 13C ogni 100 atomi di 12C, mentre negli esseri viventi il 13C è più abbondante.

La sintesi degli elementi chimici come il carbonio avviene all’interno delle stelle. Il ciclo Carbonio-Azoto-Ossigeno (CNO), proposto da Hans Bethe nel 1938, spiega come una stella più massiccia del Sole produca, attraverso alcune reazioni di fusione nucleare, l’energia necessaria al suo sostentamento. In alcune stelle note come giganti rosse, ad esempio Arturo, la quarta stella più brillante del cielo, il 13C è significativamente più abbondante, presentando 11 atomi di 13C ogni 100 di 12C. Risolvere il mistero dell’origine della vita passa anche attraverso la comprensione dei processi che determinano il rapporto 12C e 13C in natura.

Riproducendo in laboratorio le reazioni dei primi due processi del ciclo CNO (12C+p->13N e la 13C+p->14N), la collaborazione LUNA ha misurato la probabilità con cui queste reazioni avvengono nelle stelle, determinando il rapporto dei due atomi stabili del carbonio nelle stelle giganti. Con i nuovi risultati le abbondanze degli isotopi 12C e 13C risultano del 25% e del 30% più basse di quelle utilizzate oggi nei modelli stellari.

“Le caratteristiche di bassissimo fondo dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, unitamente all’esperienza quasi trentennale della collaborazione LUNA di misurare con estrema precisione i processi di interesse astrofisico – commenta Gianluca Imbriani, dell’Università di Napoli Federico II e dell’INFN, coordinatore della collaborazione internazionale LUNA – hanno portato a questo straordinario risultato, abbiamo aggiunto un altro importante tassello alla comprensione delle giganti rosse”.

LUNA (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics) è una collaborazione scientifica internazionale composta da circa 50 ricercatori, afferenti ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, alle Sezioni INFN e alle università di Bari, Genova, Milano Statale, Napoli Federico II, Padova, Roma Sapienza, Torino, all’Osservatorio di Collurania dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, al Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Germania), alla School of Physics and Astronomy dell’Università di Edimburgo (Regno Unito), all’ATOMKI e al Konkoly Observatory (Ungheria).

 

 

La collaborazione scientifica dell’esperimento MEG II, della quale fa parte anche l’INFN, presenta oggi, 20 ottobre, nel corso di un seminario scientifico al Paul Scherrer Institut (PSI), in Svizzera, i suoi primi risultati, ottenuti dall’analisi dei dati raccolti nel 2021. I risultati sono riportati in un articolo pubblicato su arxiv e sottomesso alla rivista European Journal of Physics C.

L’esperimento MEG II, in presa dati al laboratorio PSI dal 2021, ricerca il decadimento di un muone positivo in un positrone e un fotone, una sorta di Santo Graal per la fisica delle particelle. Da molti anni, infatti, questo decadimento viene cercato in diversi esperimenti, ma ad oggi non è ancora mai stato osservato. I risultati appena presentati non evidenziano alcun segnale di eventi del decadimento ricercato rispetto al fondo atteso: è stato perciò fissato un limite superiore alla probabilità di questo processo. Questo risultato, combinato con il risultato del precedente esperimento MEG, fornisce il limite più stringente attualmente disponibile al mondo.

Il Modello Standard della fisica delle particelle, la nostra attuale teoria sui costituenti e sulle interazioni fondamentali della natura, dice che il muone può effettivamente decadere in una coppia positrone-fotone, senza neutrini, ma con una probabilità estremamente bassa. Pertanto, l’osservazione di questo decadimento sarebbe un segnale che apre alla fisica oltre il Modello Standard: un orizzonte completamente nuovo, che ricercatrici e ricercatori in fisica delle particelle stanno instancabilmente inseguendo, ma che finora non hanno mai osservato inequivocabilmente.

Nell’esperimento MEG II, fino a 50 milioni di muoni provenienti dal fascio continuo di muoni più intenso del mondo vengono fermati ogni secondo su un bersaglio sottile, al centro di un magnete superconduttore. Per rintracciare i prodotti del decadimento vengono utilizzati rivelatori di particelle all’avanguardia: un rivelatore gassoso ultraleggero (camera a deriva) e una serie di mattonelle di plastica scintillante vengono utilizzate per ricostruire la traiettoria e il tempo di volo del positrone, mentre la rivelazione dei fotoni si basa su uno scintillatore da 900 litri di xenon liquido.

L’esperimento MEG II sta ancora raccogliendo dati e si prevede che entro il 2026 potrà mettere a disposizione della comunità scientifica una statistica venti volte maggiore rispetto ad oggi, così da migliorare di un ordine di grandezza la sensibilità alla rivelazione del decadimento rispetto a MEG.

La collaborazione MEG II riunisce più di 50 fisici provenienti da istituzioni di ricerca di Italia, Giappone, Russia, Svizzera e Stati Uniti, tra le quali l’INFN. I ricercatori e le ricercatrici italiani sono stati il gruppo leader nella costruzione e nella gestione dei rivelatori di positroni.

 

 

 

 

Che cosa si nasconde dentro una scatola misteriosa? Come si collabora per cercare di spiegare un risultato scientifico inaspettato? Come si può imparare la fisica divertendosi? Da venerdì 20 a domenica 22 ottobre, l’INFN torna alla Maker Faire di Roma, la fiera annuale dedicata all’innovazione, alla tecnologia e alla creatività, che, giunta all’undicesima edizione, si terrà negli spazi della Fiera di Roma.

L’INFN porterà uno stand sul progetto di didattica innovativa HOPE, a cura della Sezione INFN di Ferrara e di alcuni studenti e studentesse delle scuole superiori che saranno presenti in fiera, e due workshop sul metodo scientifico, in cui i partecipanti e le partecipanti saranno diretti protagonisti di una ricerca scientifica: “Research Simulator” e “Mistery Box”.

Per tutto il fine settimana di fiera, nel Pavilion Research, ci sarà lo stand del progetto HOPE, un progetto per scoprire in modo nuovo e coinvolgente le applicazioni della fisica, l’elettronica, l’informatica, la musica e la robotica, attraverso un approccio didattico collaborativo. Il progetto è nato nel gennaio 2018 da una collaborazione tra il Liceo Scientifico di Ferrara “Antonio Roiti”, il Centro Edgerton del Massachussetts Institute of Technology (MIT), la sezione INFN di Ferrara e il Dipartimento di fisica e di scienze della terra dell’Università di Ferrara.

Nell’Experience Lab della fiera, si terrà il workshop “Mystery box”. I partecipanti avranno la possibilità di cimentarsi con un divertente enigma: scoprire il contenuto misterioso e inaccessibile di una scatola chiusa, attraverso osservazioni, ipotesi ed esperimenti. L’attività, che sarà tenuta da Pierluigi Paolucci, ricercatore della Sezione INFN di Napoli, e dal divulgatore Daniele Molaro è a cura del progetto HOP – Hands On Phyisics, ideato da CERN, INFN, e Fondazione Agnelli, per promuovere l’insegnamento della fisica nella Scuola Secondaria di Primo Grado.

Per avvicinarsi, invece, al lavoro di ricercatrici e ricercatori e alle dinamiche della collaborazione scientifica, sarà possibile seguire il workshop “Research simulator”, un gioco di ruolo a squadre non competitivo, in cui i partecipanti collaborano per cercare di spiegare un risultato inspiegabile o curioso. Il workshop è organizzato da Lorenzo Caccianiga, ricercatore della Sezione INFN di Milano.

In Svezia, al centro di ricerca ESS European Spallation Source, che ospiterà a Lund la più potente sorgente di neutroni al mondo, è appena stata completata l’installazione della prima parte dell’acceleratore lineare, cuore pulsante della facility, ossia il linac normal-conduttivo, chiamato DTL (Drift Tube Linac).

Il Drift Tube Linac di ESS è di fatto composto da cinque cavità, per un totale di circa 40 metri, che accelerano i protoni da 3,6 a 90 MeV, energia cui i protoni viaggiano a circa metà della velocità della luce. Il Drift Tube Linac di ESS sarà più potente al mondo, ed è stato progettato da ricercatori e tecnologi dell’INFN, in particolare dei Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) e della Sezione di Torino, che hanno anche coordinato tutte le fasi relative alla produzione, all’assemblaggio, ai test e all’installazione dei DTL. ESS, infatti, è un grande progetto in Europa, frutto di una vasta collaborazione internazionale, in cui l’Italia e l’INFN svolgono un ruolo centrale.

“Con il completamento dei DTL, il contributo INFN all’acceleratore di ESS è molto vicino al compimento”, spiega Andrea Pisent, ricercatore dei LNL Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN e coordinatore nazionale di ESS. “La sorgente di ioni, sviluppata ai Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN, è da tempo in funzione con ottime prestazioni, mentre la fornitura delle cavità superconduttive, costruite in Italia sotto la responsabilità dalla Sezione INFN di Milano, è quasi completa, con 28 elementi su 36 già pronti per l’installazione nei moduli criogenici. I risultati raggiunti nel progetto ESS dimostrano nuovamente la capacità dell’INFN di realizzare strutture di altissima tecnologia con pieno controllo di tempi e costi, il lavoro di squadra fra le strutture dell’Istituto e i partner industriali, e il saper operare con grande efficacia nel contesto di una vasta collaborazione internazionale”, conclude Pisent

“Sono stati progettati, costruiti e installati 40 metri di Linac, per complessivi 70 tonnellate di componenti ad alta tecnologia, con processi produttivi innovativi e tolleranze di fabbricazione e assemblaggio estremamente ridotte, stiamo parlando di 170 elementi per quanto riguarda i drift tubes, ciascuno con la propria specifica geometria e funzione e interamente realizzati presso le officine meccaniche dell’INFN. Abbiamo realizzato e verificato la chiusura di circa 500 porte da vuoto con l’impiego di circa 10 mila viti”, descrivono i ricercatori Francesco Grespan dei LNL e Paolo Mereu della Sezione di Torino, che hanno guidato la realizzazione del DTL a Lund. “Ma il contributo va molto oltre l’hardware: sono state impiegate migliaia di simulazioni e misure di radiofrequenza, allineamenti al centesimo di millimetro, specifici processi di pulizia di superfici e test da vuoto e processi di Quality Assurance e Quality Control molto rigorosi. Tutto questo è ora installato e funzionante nel tunnel del Linac di ESS”, concludono Grespan e Mereu.

Il centro di ricerca multidisciplinare ESS, attualmente in costruzione in Svezia, sarà la sorgente di neutroni più potente al mondo quando entrerà in funzione nel 2025. ESS fornirà opportunità di ricerca uniche per migliaia di scienziate e scienziati in una vasta gamma di settori, dalla scienza dei materiali all’energia, dalle scienze della vita alle applicazioni per i beni culturali.

 

 

Il 13 ottobre, in occasione della  Giornata internazionale per la riduzione del rischio di disastri, presso la sede dell’Università degli Studi dell’Aquila è stato presentato il Consorzio HPC4DR (High Performance Computing for Disaster Resilience) per la realizzazione di un centro di competenze per la riduzione del rischio di catastrofi e disastri naturali o antropogenici. HPC4DR, attraverso l’uso di tecnologie di calcolo ad alte prestazioni, svolgerà attività di ricerca, innovazione e formazione, favorendo lo scambio di conoscenze in diversi settori disciplinari.  Il Consorzio HPC4DR riunisce i principali enti pubblici di ricerca, INFN, CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche, INAF Istituto Nazionale di Astrofisica, INGV Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, e le Università delle regioni Abruzzo, Marche e Molise, Gran Sasso Science Institute, Università degli Studi dell’Aquila, Università degli Studi del Molise, Università degli Studi di Camerino, Università degli Studi di Macerata, Università degli Studi di Urbino Carlo Bo, Università degli Studi “G. d’Annunzio” Chieti-Pescara, Università Politecnica delle Marche.

L’infrastruttura tecnologica di calcolo ad alte prestazioni (centro High Performance Computing – HPC) di cui sia avvarrà il Consorzio è resa disponibile dai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN ed è costituta da 400 macchine di calcolo cedute al Consorzio  dal CINECA, uno dei maggiori centri di calcolo in Italia, alle quali sono state aggiunte risorse di storage e apparati di rete finanziati dai Laboratori Nazionali del Gran Sasso: ad oggi circa 100 di questi server sono stati installati e configurati, e costituiscono il primo nucleo di risorse di calcolo operativo e reso disponibile per una fase di test.

“Il coinvolgimento dei LNGS nel programma di sviluppo del consorzio HPC4DR è la dimostrazione di come nella ricerca fondamentale si possano sviluppare applicazioni in differenti campi multidisciplinari utili per la salvaguardia e la sicurezza della popolazione”, afferma Ezio Previtali, direttore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso e vice Presidente del Consorzio HPC4DR. “Più in generale, riteniamo molto importante che un centro di calcolo avanzato possa mettere in contatto tecniche, realtà scientifiche e, potenzialmente, anche realtà imprenditoriali differenti al fine di sviluppare metodologie di elevato impatto per la società”.

In questi ultimi due anni, i Laboratori Nazionali del Gran Sasso si sono affermati sempre più come infrastruttura strategica di calcolo avanzato grazie a una serie di progetti che hanno portato ingenti risorse sia economiche sia di personale. Il centro HPC dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso è, infatti, stato inserito nel Centro Nazionale di Ricerca in HPC, Big Data e Quantum Computing ICSC”, progetto finanziato dal PNRR. Il nodo dei LNGS ha ottenuto un finanziamento di 5 milioni di euro per ampliamenti e adeguamenti dell’infrastruttura del centro, oltre che per ulteriori risorse di calcolo.

“Grazie all’inserimento del centro di calcolo dei LNGS in ICSC – commenta Claudio Grandi, tecnologo dell’INFN e co-responsabile del gruppo che gestisce l’infrastruttura (Spoke 0) di supercalcolo di ICSC – è stato possibile trovare le risorse per portare a compimento il progetto di HPC4DR, che è nato anni fa con finalità ambiziose che sarà oggi possibile perseguire. Possiamo quindi essere confidenti che il centro di calcolo di HPC4DR ai LNGS sarà in grado di far fronte alle necessità del Consorzio”.

Nel nuovo datacenter saranno installati server particolarmente performanti e adatti al calcolo con tecniche di machine learning e intelligenza artificiale. Il Centro Elaborazione Dati sarà inoltre dotato di moderni sistemi di alimentazione elettrica e raffreddamento, e di sistemi di monitoraggio e generazione di allarmi per garantire la continuità operativa del centro di calcolo messo a disposizione del Consorzio HPC4DR.

“La realizzazione del potenziamento del centro di calcolo dei LNGS ha richiesto e richiederà un grande impegno ma costituisce una formidabile opportunità di crescita per i Laboratori Nazionali del Gran Sasso”, spiega Sandra Parlati, responsabile del Servizio Calcolo e Reti dei LNGS e referente scientifico per il centro HPC ai LNGS. “Questo progetto è una sfida stimolante in cui l’esperienza consolidata del personale del Servizio Calcolo e Reti e l’entusiasmo dei giovani tecnologi e tecnici reclutati all’interno del Centro Nazionale ICSC sono fattori determinanti per il raggiungimento degli obiettivi. Mi fa piacere inoltre sottolineare la presenza di un consistente numero di donne nello staff, che dimostra un crescente interesse per le tematiche STEM”, conclude Parlati.