AL VIA ACTRIS-ERIC, DATI E SERVIZI D’AVANGUARDIA PER LA RICERCA ATMOSFERICA E CLIMATICA

AL VIA ACTRIS-ERIC, DATI E SERVIZI D’AVANGUARDIA PER LA RICERCA ATMOSFERICA E CLIMATICA

È stato formalmente costituito il 25 aprile ACTRIS-ERIC, il consorzio dell’Infrastruttura di ricerca europea ACTRIS (Aerosol, Clouds and Trace Gases Research Infrastructure), la cui missione è fornire dati e servizi all’avanguardia per la ricerca sull’atmosfera e sul clima. I Paesi fondatori sono 17, e mettono in comune le proprie risorse per aprire l’accesso a un’ampia gamma di tecnologie, servizi e risorse nel campo delle scienze atmosferiche. L’istituzione di ACTRIS-ERIC concretizza uno sforzo a lungo termine iniziato nel 2011 e perseguito e condiviso da diversi Paesi europei, tra cui l’Italia, che vi partecipa con una rete di istituzioni, tra le quali il CNR e l’INFN. L’istituzione di ACTRIS-ERIC testimonia il progresso di ACTRIS da una rete basata su progetti a un’infrastruttura di ricerca matura e sostenibile.

“Grazie ad un’intensa cooperazione internazionale, in soli dieci anni siamo stati in grado di costruire e rendere operativi strumenti scientifici all’avanguardia che aprono opportunità senza precedenti per scoperte rivoluzionarie”, afferma Paolo Laj, coordinatore scientifico ad interim di ACTRIS. “ACTRIS sta consolidando la sua posizione nel panorama nazionale, europeo e internazionale, ampliando il suo ruolo di attore chiave a sostegno della ricerca ambientale. La qualità dei servizi, la cultura dell’innovazione aperta, la prontezza e flessibilità nel rispondere alla domanda delle varie comunità degli utenti aumenteranno il livello di fiducia e collaborazione tra ACTRIS e i suoi partner.”

La Finlandia ospiterà la sede statutaria e gestirà il coordinamento generale di ACTRIS, mentre l’Italia gestirà l’accesso ai servizi di ACTRIS. L’Italia è infatti uno dei Paesi fondatori di ACTRIS, avendo avuto sin dall’inizio ruoli chiave nel coordinamento dell’infrastruttura europea. La partecipazione italiana ad ACTRIS conta sul contributo dell’INFN con i laboratori LABEC a Firenze e ChAMBRe a Genova, del CNR, del Gruppo dell’Osservatorio Atmosferico e Telerilevamento LIDAR del Centro di Eccellenza CETEMPS del Dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche dell’Università degli Studi dell’Aquila, del Dipartimento Sostenibilità dei Sistemi Produttivi e Territoriali dell’ENEA, del Dipartimento di Scienze Pure e Applicate dell’Università di Urbino Carlo Bo, dell’Università del Salento e dell’Università di Napoli Federico II che ospita, presso il Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini”, il Centro Servizi Metrologici e Tecnologici Avanzati (CeSMA).

“Partecipare a grandi collaborazioni internazionali è nella natura dell’INFN, e In ACTRIS il nostro Istituto mette al servizio della rete europea conoscenze e strutture che possono portare un contributo importante allo studio di quei processi atmosferici che, nei prossimi decenni, determineranno in buona parte il futuro del pianeta e dell’umanità”, spiega Paolo Prati, rappresentante dell’INFN in ACTRIS Italia. “Affrontare questa sfida è motivo di orgoglio e sottolinea, ancora una volta, le tante ricadute che la ricerca di base sulle leggi fondamentali della natura restituisce alla società”, conclude Prati.

ACTRIS con i suoi siti osservativi costituisce la più grande infrastruttura di ricerca atmosferica distribuita al mondo, che ha consentito negli anni una comprensione più approfondita delle cause del cambiamento climatico e dell’inquinamento atmosferico. Il monitoraggio della variabilità nel tempo e nello spazio dei costituenti atmosferici a breve permanenza in atmosfera (aerosol, nubi e gas in traccia) da 80 piattaforme di osservazione in Europa e non solo, per oltre un decennio, ha fornito una visione senza precedenti dell’efficacia delle politiche di riduzione delle emissioni in Europa, ma ha anche evidenziato i complessi meccanismi di feedback che agiscono sul sistema climatico. Ora, con l’istituzionalizzazione di ACTRIS nella forma di un ERIC si aprono le porte ai ricercatori, alle imprese e più in generale ai Paesi, per favorire ancor più l’accesso libero alle informazioni chiave sullo stato dell’atmosfera, per condividere le migliori piattaforme osservative di ricerca in Europa e per sostenere il processo decisionale con tutte le competenze scientifiche di riferimento.

ACTRIS offre ai suoi utenti un accesso aperto a strumenti, competenze, opportunità di formazione e servizi di gestione dei dati FAIR (Findable, Accessible, Interoperable and Reusable). Tutti gli utenti, infatti, indipendentemente dalla loro affiliazione, area di competenza o campo di attività, possono beneficiare con modalità open access dei servizi paneuropei. Centinaia di ricercatori di tutto il mondo, ma anche utenti del settore privato, hanno già avuto accesso alle piattaforme ACTRIS (siti di osservazione, camere di simulazione atmosferica) per eseguire esperimenti innovativi e migliorare le conoscenze scientifiche, sviluppare nuovi strumenti o ricevere formazione su nuove tecnologie. Ogni anno, oltre 5.000 utenti distribuiti in circa 50 Paesi del mondo utilizzano i dati di ACTRIS per le loro ricerche, consentendo previsioni atmosferiche affidabili, tra cui avvisi di pericolo a breve termine per il meteo e la salute, nonché valutazioni a lungo termine dei cambiamenti climatici.

Insieme ad altre infrastrutture di ricerca ambientale europee, ACTRIS contribuisce agli obiettivi del nuovo European Research Area (ERA) con maggiori investimenti in Ricerca e Sviluppo (R&S), con una distribuzione più uniforme delle capacità e dell’accesso all’eccellenza nella ricerca e innovazione, favorendo una migliore circolazione delle conoscenze e delle tecnologie, nonché una maggiore competitività dell’Unione Europea in ambito atmosferico.

L’INFN partecipa ad ACTRIS con due strutture di ricerca uniche: il LABEC (Laboratorio di tecniche nucleari per l’Ambiente e i Beni Culturali) della Sezione di Firenze e ChAMBRe (Chamber for Aerosol Modelling and Bio-aerosol Research) della Sezione di Genova. I due laboratori sono oggi sinergicamente inclusi nell’ERIC-ACTRIS, il LABEC ospitando il centro di riferimento europeo per la caratterizzazione elementale del particolato atmosferico (Elemental Mass Calibration Centre, EMC2) e ChAMBRe come “national facility” specializzata nello studio della componente biologica e delle proprietà ottiche degli aerosol atmosferici ovvero l’inquinante più elusivo con impatti molto significativi sia sulla salute che sulla sfida epocale dei cambiamenti climatici.

“Questo importante risultato testimonia l’eccellenza raggiunta dalle strutture INFN che si occupano dello studio delle proprietà del particolato atmosferico”, commenta Massimo Chiari, ricercatore della sezione di Firenze e responsabile dell’Elemental Mass Calibration Centre del LABEC. “E in particolare il livello di maturità del LABEC e delle tecniche di analisi nucleari per la caratterizzazione degli elementi che compongono il particolato atmosferico, traccianti specifici delle sorgenti di emissione sia naturali sia antropiche”.

Il CNR ha contribuito notevolmente al raggiungimento di tale successo ricoprendo anche ruoli strategici e di coordinamento: gli Istituti coinvolti sono l’Istituto di metodologie per l’analisi ambientale (Cnr-Imaa), l’Istituto di scienze dell’atmosfera e del clima (Cnr-Isac) e l’Istituto di scienze marine (Cnr-Ismar), che ospitano 4 siti osservativi e 2 piattaforme mobili. Il Cnr-Imaa gestisce e coordina a livello europeo sia l’accesso ai servizi di ACTRIS, sia l’unità del Data Centre per la componente di aerosol remote sensing, e partecipa inoltre al centro europeo per la definizione, ottimizzazione e avanzamento delle osservazioni lidar di aerosol.

 

 

 

 

 

AMS: RAGGI COSMICI TRASPORTATI SULLE ALI DEL VENTO SOLARE

AMS: RAGGI COSMICI TRASPORTATI SULLE ALI DEL VENTO SOLARE

Nei raggi cosmici, le differenze esistenti tra i flussi di elettroni e flussi di protoni e le loro variazioni nel tempo osservate nell’ultimo decennio grazie all’utilizzo di rivelatori spaziali come l’Alpha Magnetic Spectometer (AMS), il rivelatore di particelle ospitato sulla Stazione Spaziale Internazionale, potrebbero essere conseguenza dei cicli di attività della nostra stella e della loro evoluzione. A sostenerlo uno studio condotto dalla stessa collaborazione scientifica di AMS, di cui fanno parte ricercatrici e ricercatori dell’INFN e dell’ASI Agenzia Spaziale Italiana, pubblicato lo scorso 17 aprile sulla rivista Physics Review Letters. Facendo ricorso a un ampio set di dati acquisiti da AMS nel corso di più di 11 anni, gli scienziati sono stati infatti in grado di misurare con un’accuratezza senza precedenti le variazioni giornaliere del flusso di elettroni e del flusso di protoni nei raggi cosmici e di individuare nella loro distribuzione sul lungo periodo tracce dell’influenza dell’attività solare. Se confermato, il risultato consentirà di migliorare la comprensione di tutte le specie di raggi cosmici, aumentando anche la capacità di discriminare eventuali indizi di nuova fisica.

“Il Sole”, spiega Paolo Zuccon, responsabile nazionale INFN di AMS, “tramite il suo campo magnetico, trasportato dal vento solare costituito dal plasma presente nell’eliosfera, influenza la propagazione dei raggi cosmici. Tuttavia, il campo magnetico non è stabile ed è soggetto alle variazioni legate all’attività del Sole, che attraversa ciclicamente fasi di alta intensità, caratterizzate da un grande numero di macchie solari e brillamenti, a fasi a bassa intensità, con un periodo caratteristico di 11 anni. Perciò a seconda della fase del ciclo Solare, ci si si aspetta che l’effetto su elettroni e protoni sia diverso in quanto particelle di carica opposta si propagano in modo differente all’interno della eliosfera”.

Per verificare l’effettiva capacità del Sole nel modulare l’energia e la distribuzione delle particelle cariche dei raggi cosmici, la collaborazione AMS ha preso in esame i dati acquisiti tra il 2011 e il 2022 dal rivelatore, che, grazie alla sua posizione privilegiata sulla Stazione Spaziale Internazionale, alla sua grande dimensione e al campo magnetico sviluppato dal magnete permanete di cui è dotato, è stato in grado di separare e raccogliere la componente rara dei raggi cosmici, quella di carica negativa, da quella preponderante di particelle positive. Una volta effettuata una precisa misura della distribuzione dei flussi delle particelle nel periodo in esame, i ricercatori hanno infine confrontato i risultati con l’andamento dell’attività solare nello stesso temporale. 

“Confrontando il flusso giornaliero di elettroni, per un totale di oltre 200 milioni di elettroni raccolti, e quello di protoni su un ciclo solare completo di undici anni è possibile capire come il sole influenzi differentemente i raggi cosmici di carica positiva, i protoni, e quelli carica negativa negativa, come gli elettroni. Non solo si è osservato un ciclo di isteresi tra il flusso di elettroni e il flusso di protoni, ovvero un’indicazione del fatto che i flussi potrebbero essere stati influenzati da proprietà precedenti al momento dell’osservazione, ma si sono potute osservare strutture a scale temporali più ridotte, tutte informazioni che daranno la possibilità di comprendere meglio l’eliosfera e il Sole. Avere una modello accurato della dipendenza della modulazione solare dalla carica della particella è rilevante per lo studio dello spettro di tutte le specie di raggi cosmici, e permette di capire se esistano deviazioni rilevanti negli spettri che possono indicare della nuova fisica”, conclude Zuccon.

Tra i membri della collaborazione internazionale responsabile di AMS-02, che ha raggiunto la ISS nel 2011, c’è anche l’Italia che, attraverso l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ha svolto un ruolo di primo piano nella progettazione dello strumento, e continua tutt’oggi a supportare le attività di acquisizione e analisi dati. I ricercatori italiani delle sedi INFN e delle Università di Bologna, Milano Bicocca, Perugia, Pisa, Roma Sapienza, Roma Tor Vergata e Trento sono responsabili della realizzazione, del mantenimento e delle operazioni dei principali strumenti di bordo, e partecipano in prima persona all’analisi scientifica dei dati raccolti dallo strumento.

FISICA E ARCHEOLOGIA. SCOPERTA A NAPOLI CAMERA FUNERARIA SOTTERRANEA CON LA RADIOGRAFIA MUONICA

FISICA E ARCHEOLOGIA. SCOPERTA A NAPOLI CAMERA FUNERARIA SOTTERRANEA CON LA RADIOGRAFIA MUONICA

C’è un tesoro nascosto e fisicamente irraggiungibile nel sottosuolo di Napoli. Si tratta delle rovine dell’antica necropoli di Neapolis costruita dai Greci tra la fine del IV e gli inizi del III sec. a.C. i cui resti si trovano oggi a circa 10 metri sotto l’attuale livello stradale, in corrispondenza del rione Sanità. Purtroppo, l’altissima densità abitativa e le caratteristiche urbanistiche dell’area rendono molto difficile procedere con scavi sistematici, ma le ricerche archeologiche svolte, che avevano condotto anche al rinvenimento degli Ipogei dei Togati e dei Melograni, hanno portato i ricercatori a ipotizzare la presenza di ulteriori monumenti sconosciuti. Come studiare questo patrimonio archeologico sotterraneo senza potervi accedere? La risposta a questa domanda nasce dall’alleanza tra discipline apparentemente lontane: la fisica delle particelle e l’archeologia e arriva da una tecnica chiamata radiografia muonica che, per la sua natura non invasiva, è particolarmente indicata in ambienti urbani dove non è pensabile applicare metodi di indagine attivi come la perforazione o le onde sismiche.

La ricerca

Un gruppo di ricercatori e ricercatrici dell’Università di Napoli Federico II e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), in collaborazione con l’Università di Nagoya ha utilizzato la radiografia muonica per ispezionare la presenza di possibili cavità nel sottosuolo del rione Sanità di Napoli e ha individuato la presenza di una camera funeraria sotterranea definendone la posizione tridimensionale. La ricerca è pubblicata sulla rivista Scientific Reports di Nature. (Link https://www.nature.com/articles/s41598-023-32626-0).

La radiografia muonica, o muografia, è una tecnica che utilizza i muoni, particelle prodotte nella cascata che segue l’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre, per ricostruire un’immagine della struttura interna di un oggetto. Il principio è simile a quello delle radiografie, con il vantaggio di poter investigare oggetti molto più grandi e distanti dal punto di osservazione, per la maggiore capacità di penetrazione dei muoni rispetto ai raggi X.

Per svolgere questa indagine sono stati impiegati due rivelatori di muoni costituiti da film di emulsioni nucleari, speciali lastre fotografiche che consentono di “fotografare” con grande precisione il passaggio delle particelle che le attraversano, registrandone le traiettorie. I rivelatori sono stati posizionati a circa 18 metri di profondità rispetto al livello stradale, a 2 metri di distanza tra loro, in una antica cantina, utilizzata nel XIX secolo per conservare alimenti. Gli strumenti hanno raccolto dati per circa un mese, catturando circa 10 milioni di muoni, grazie a cui è stato possibile ricostruire una visione stereoscopica degli strati sovrastanti, definendo la posizione tridimensionale di una nuova camera funeraria.

“La prima sfida è stata ideare un rivelatore di muoni compatto con alta risoluzione angolare, trasportabile in un posto angusto e privo di accesso alla rete elettrica”, spiega Giovanni De Lellis dell’Università Federico II e dell’INFN di Napoli, portavoce dell’esperimento SND@LHC al CERN e tra gli ideatori del progetto. “Il rivelatore che abbiamo sviluppato” – continua – “si basa sulle tecnologie che impieghiamo negli esperimenti di fisica subnucleare al CERN, e ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, che studiano le proprietà dei neutrini e ricercano la materia oscura”.

“I muoni prodotti nell’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera penetrano nei palazzi e nella roccia sottostante e possono attraversarla fino a raggiungere i rivelatori. Tuttavia, a seconda della densità e dello spessore della roccia attraversata, una parte di questi muoni viene assorbita”, spiega Valeri Tioukov, ricercatore dell’INFN di Napoli, che ha coordinato il progetto. “Dal numero di muoni che arriva sul rivelatore dalle diverse direzioni è possibile stimare la densità del materiale che hanno attraversato. Abbiamo trovato un eccesso nei dati che si spiega solo con la presenza di una nuova camera funeraria” conclude Tioukov.

La presenza di ulteriori ipogei funerari ipotizzata per tanti anni viene oggi confermata dai risultati della radiografia muonica”, conclude Carlo Leggieri di Celanapoli, associazione che custodisce questo sito promuovendone il recupero e la fruizione.

FISICA E BENI CULTURALI: MACHINA, UN ACCELERATORE COMPATTO PER L’ANALISI DELLE OPERE D’ARTE

FISICA E BENI CULTURALI: MACHINA, UN ACCELERATORE COMPATTO PER L’ANALISI DELLE OPERE D’ARTE

Un acceleratore compatto, portatile e di facile utilizzo per l’analisi di opere d’arte e reperti storici di grandi dimensioni o fragili: un gruppo di ricercatrici e ricercatori del CERN e dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare ha di recente pubblicato un articolo in cui presenta una panoramica su MACHINA (Movable Accelerator for Cultural Heritage In-situ Non-destructive Analysis), un acceleratore di particelle facilmente trasportabile sviluppato da INFN e CERN, ricostruendo la storia di questo progetto e delineandone lo stato dell’arte poco prima dalla sua entrata in operatività.

Il patrimonio artistico, celebrato oggi 18 aprile con il World Heritage Day, la Giornata Internazionale per i beni culturali, potrà trarre grandi benefici da acceleratori come MACHINA. La caratteristica di questo acceleratore di essere facilmente trasportabile è preziosa per la diagnostica dei beni culturali, perché spostare oggetti fragili e rari come opere d’arte o affreschi, anche su brevi distanze, può essere impegnativo e talvolta impossibile a causa di problemi logistici, economici e di sicurezza.

MACHINA è il prodotto di una collaborazione tra il CERN e l’INFN iniziata nel 2018 ed è basato sulla tecnologia di quadrupolo a radiofrequenza (HF-RFQ) sviluppata al CERN. Nella seconda metà del 2022, l’acceleratore è stato sottoposto a test approfonditi e presto sarà operativo presso il LABEC, il Laboratorio di tecniche nucleari per l’ambiente e i beni culturali dell’INFN e dell’Università di Firenze, dove verranno effettuate le prime misure utilizzando la tecnica detta IBA, Ion Beam Analysis o analisi con fascio di ioni, su campioni di controllo.

L’acceleratore sarà poi trasferito all’Opificio delle Pietre Dure di Firenze, un rinomato centro per il restauro delle opere d’arte, per entrare a far parte delle regolari attività diagnostiche del centro.
Variante alla parte in giallo:
MACHINA sarà utilizzato per analizzare le opere d’arte in modo non distruttivo con le tecniche IBA, rendendo possibile l’esame di una molteplicità di oggetti che altrimenti non potrebbero essere studiati, perché troppo fragili o grandi da spostare. Pur avendo sede nell’Opificio delle Pietre Dure, MACHINA potrà essere ulteriormente trasportato per effettuare misure in situ presso altri musei o siti di conservazione.

Il design compatto di MACHINA, costituito da una cavità accelerante a radiofrequenza di un metro, offre una soluzione portatile che ha un impatto minore, rispetto ai convenzionali acceleratori, sull’ambiente circostante in termini di ingombro, peso. Per la costruzione di MACHINA e del suo sistema di controllo sono stati utilizzati componenti facilmente reperibili sul mercato e alcuni elementi dell’acceleratore sono stati realizzati attraverso la stampa 3D. Inoltre, l’acceleratore è sicuro da un punto di vista radioprotezionistico, grazie a soluzioni che permettono di contenere moltissimo la radiazione prodotta dall’impatto del fascio sui materiali analizzati.

Il progetto è stato realizzato grazie ai finanziamenti del Fondo per il Trasferimento della Conoscenza del CERN e del FISR (Fondi Speciali per la Ricerca del Ministero dell’Università e della Ricerca), con il supporto della rete per i beni culturali CHNet dell’INFN e i contributi dei gruppi di Ingegneria Meccanica e dei Materiali e di Radiofrequenza del CERN.

IL PRIMO PASSO DI EUCLID: DA SAVONA ALLA FLORIDA

IL PRIMO PASSO DI EUCLID: DA SAVONA ALLA FLORIDA

Il 15 aprile Ha iniziato il suo viaggio dal porto di Savona il satellite Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Prossima tappa la rampa di lancio di Cape Canaveral da dove decollerà il prossimo luglio per posizionarsi a circa 1,5 milioni di km da Terra, da dove realizzerà una mappa 3D della posizione di miliardi di galassie, per studiare la materia oscura e l’energia oscura, che costituiscono circa il 96% del contenuto dell’Universo, ma di cui ancora non conosciamo la natura.

L’Italia, attraverso il contributo scientifico e finanziario dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), riveste un ruolo importante in Euclid, avendo partecipato sin dall’inizio alla progettazione e costruzione degli strumenti della missione ed essendo responsabile del coordinamento dell’analisi preliminare dell’enorme mole di dati a terra (Science Ground Segment). Gli istituti scientifici coinvolti nella costruzione degli strumenti e nelle attività scientifiche di preparazione della missione sono l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’Università di Bologna, l’Università di Milano, l’Università di Genova, l’Università degli Studi Roma Tre, l’Università di Ferrara, l’Università di Trieste, la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste, il Centro di Ateneo di Studi e Attività Spaziali di Padova. Di particolare rilevanza anche il contributo delle industrie italiane di settore, impegnate in prima linea in tutte le fasi della realizzazione di Euclid. Tra queste, Thales Alenia Space, azienda capofila per la costruzione del satellite e del suo modulo di servizio, e responsabile del suo trasferimento a Cape Canaveral, la OHB Italia di Milano, la SAB Aerospace S.r.L. di Benevento e la TEMIS S.r.L. di Milano e, per il Science Data Center italiano, la ALTEC di Torino.

Euclid è una missione europea, costruita e gestita dall’ESA, con il contributo della NASA. Selezionata dall’ESA nel 2011, è stata formalmente adottata nel programma scientifico dell’agenzia nel 2012. Il Consorzio Euclid, composto da oltre 2000 scienziati provenienti da 300 istituti di 13 paesi europei, e di Stati Uniti, Canada e Giappone, ha fornito gli strumenti scientifici e l’analisi dei dati scientifici.

Ad oggi gli studi cosmologici confermano che l’universo è in espansione accelerata e uno degli scopi di Euclid sarà capire quale siano la natura e le proprietà dell’energia oscura, sorgente responsabile di questa accelerazione e tutt’ora ignota. L’energia oscura rappresenta da sola circa il 70% dell’attuale contenuto energetico del cosmo. Insieme con la materia oscura, che non emette luce ma di cui si può dedurre la presenza attraverso l’interazione gravitazionale con la materia ordinaria, l’energia oscura controlla l’evoluzione passata, presente e futura dell’universo. Le osservazioni di Euclid esploreranno quindi come l’universo sia evoluto negli ultimi dieci miliardi di anni, rispondendo a domande fondamentali sul funzionamento della gravità, sulla fisica dell’universo primordiale e sulle condizioni iniziali da cui hanno avuto origine le strutture cosmiche che oggi osserviamo.

Il satellite Euclid, che sarà messo in orbita con un razzo Falcon 9 di Space X, è composto da un telescopio di 1,2 m di diametro ed è dotato di due strumenti scientifici in grado di compiere osservazioni complementari: una fotocamera da 610 megapixel che opera nelle lunghezze d’onda del visibile (VIS – VISibile imager) e uno spettro-fotometro nel vicino infrarosso (NISP – Near Infrared Spectrometer and Photometer). I due strumenti consentiranno, rispettivamente, di misurare con elevata precisione la distribuzione della materia, sia quella ordinaria che quella oscura, mettendo alla prova le equazioni che governano l’evoluzione dell’universo e gli effetti della gravità su grandissima scala. Queste misure avranno anche un grande impatto sulla fisica delle particelle, in particolare nella comprensione di una delle particelle più sfuggenti dell’universo, il neutrino.

Il contributo INFN

L’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare è membro del consorzio Euclid, missione approvata nel 2012 dall’Agenzia Spaziale Italiana con l’obiettivo di eseguire misure molto accurate per studi sull’evoluzione dell’universo e delle sue strutture a larga scala, per comprendere la natura dell’energia oscura e capire se questa sia dovuta a una nuova forza o a un comportamento differente della gravità su scala cosmica. A tal fine, Euclid sarà dotato di un telescopio con uno specchio di 1,2 metri di diametro che fornirà immagini nitide su un campo visivo molto ampio, pari a 0,5 gradi quadrati (circa 180 volte quello dell’Hubble Space Telescope). Le immagini raccolte dal telescopio saranno memorizzate per mezzo di due “macchine fotografiche” estremamente sofisticate. La prima sensibile alla luce visibile (VIS), che con 36 sensori per un totale di 600 milioni di pixel misurerà con estrema accuratezza la forma delle galassie. Il secondo strumento sarà invece sensibile alla luce infrarossa per misurare, attraverso uno spettrometro e un fotometro (NISP), lo spostamento della luce verso il rosso (redshift) causato dall’espansione dell’universo.

L’INFN è attualmente coinvolto nella missione con 70 ricercatori (su un totale di circa 350 italiani) delle Sezioni di Bologna, Ferrara, Genova, Lecce, Milano, Padova, Roma e Torino.

L’INFN è entrato nel progetto nel 2015 su iniziativa delle Sezioni di Padova e Bologna, con circa 10 ricercatori, occupandosi della cosiddetta “warm electronics” del rivelatore NISP e approntando il funzionamento di due oggetti specifici, la Data Processing Unit (DPU) e la Instrument Control Unit (ICU).

Il contributo INFN si è successivamente esteso con la partecipazione di ricercatrici e ricercatori alle attività a supporto della produzione dei dati scientifici. In particolare, l’INFN fornirà alla componente italiana della missione, parte delle risorse di calcolo necessarie per l’analisi dati, a cui anche i ricercatori INFN prenderanno parte, e per le simulazioni dei risultati scientifici che saranno ottenuti.

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ADDIO A ETTORE FIORINI

ADDIO A ETTORE FIORINI

Il 9 aprile è scomparso Ettore Fiorini, scienziato di fama internazionale, che con le sue intuizioni, i suoi progetti e il suo impegno, ha contribuito significativamente alla storia istituzionale e scientifica dell’INFN. Ricercatore associato all’INFN, per cui ha diretto la Sezione di Milano, professore emerito all’Università di Milano Bicocca, dove è stato tra i fondatori del Dipartimenti di Fisica e della Sezione INFN, membro nazionale dell’Accademia dei Lincei, Fiorini nel corso di una carriera quarantennale ha fornito contributi fondamentali alla fisica sperimentale e alla crescita e allo sviluppo delle attività di ricerca dell’INFN in veste di promotore e responsabile di importanti esperimenti, in particolare per lo studio e la comprensione delle interazioni deboli e dei neutrini.

“Ci lascia un grande protagonista della fisica e della storia dell’INFN”, commenta Antonio Zoccoli, presidente dell’INFN. “Grazie alla sua intelligenza, competenza e passione, Ettore, nel corso della sua lunga carriera, ha infatti saputo fornire l’impulso per lo sviluppo di soluzioni sperimentali innovative, e inaugurare linee ricerca su cui la comunità internazionale della fisica è oggi impegnata, a riprova di una capacità non comune di individuare approcci sperimentali promettenti ed efficaci e soprattutto di precorrere i tempi”.

“Dotato di una simpatia e di un garbo squisiti oltre che di una grande intelligenza, Ettore è certamente una leggenda nel mondo della scienza. Con lui perdiamo un padre della fisica italiana che ha cresciuto molte generazioni di scienziati che portano avanti la sua eredità”, commenta Oliviero Cremonesi, presidente della Commissione 2 dell’INFN. “Ettore aveva uno sguardo capace di andare oltre le contingenze immediate e riusciva a intuire la portata di un esperimento anche a livello di impatto sul grande pubblico. Mancheranno la sua guida, le sue battute, gli aneddoti e la sua proverbiale intuizione di fisico sperimentale. Come spesso amava ricordare lui stesso citando Anton Cechov: dei compagni della nostra vita quando ci lasciano non dobbiamo dire ‘non ci sono più’, ma con riconoscenza ‘ci sono stati’”.

“Ettore è stato per molti un collega, un maestro, un amico”, aggiunge Sandra Malvezzi, Direttrice della Sezione INFN di Milano Bicocca. “Professore a Milano Statale e quindi a Milano Bicocca, ha ricoperto cariche istituzionali di alto livello sia universitarie che nell’INFN. Senza di lui la Sezione INFN di Milano Bicocca non esisterebbe. Fisico illustre, lascia un’impronta e un’eredità importante nella nostra comunità. Detentore della ‘vita vissuta’ della ricerca in fisica delle particelle nei decenni, ha contribuito in prima persona alla crescita della fisica astropartcellare, i cui sviluppi non ha mai smesso di seguire con passione.”

“Ettore Fiorini è stato un grande scienziato: un gigante della fisica sperimentale”, sottolinea Ezio Previtali, direttore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso INFN. “Tra i molteplici e variegati contributi che ha dato alla ricerca scientifica mi piace ricordare che è stato uno degli iniziatori della fisica ‘underground’, strenuo sostenitore dei LNGS, che ha contribuito a far nascere e sviluppare. Ho avuto l’onore e il piacere di percorrere con lui un lungo tratto di strada, non solo studiando la fisica delle particelle, ma anche analizzando aspetti che solo lui sapeva individuare: dal piombo romano alla morte di Napoleone Bonaparte. In tal senso Ettore è stato un antesignano della ricerca scientifica multidisciplinare. Mi mancheranno i suoi racconti romanzati, gli aneddoti e tutte le discussioni, scientifiche e non, che sapeva sempre stimolare. Caro Ettore, buon viaggio e grazie di tutto.

Nato a Verona il 19 aprile 1933, dopo la laurea, conseguita a Milano sotto la supervisione di Giovanni Polvani, Ettore Fiorini si interessa sin da subito alle tematiche di ricerca che contraddistingueranno la sua intera carriera, dedicandosi alle misure della radiazione cosmica in alta montagna e del doppio decadimento beta senza emissioni di neutrini, di cui è uno dei precursori oltre che padre della tecnica dei diodi a Germanio. Gli anni successivi lo vedono impegnato in esperienze condotte mediante la nuova tecnica delle camere a bolle, che gli consentiranno di diventare uno dei protagonisti della collaborazione Gargamelle del CERN, responsabile della scoperta delle interazioni deboli neutre nel 1973.

A seguito dell’importante risultato conseguito con Gargamelle, l’instancabile curiosità di Fiorini si rivolge verso questioni legate alla verifica sperimentalmente di alcune proprietà fondamentali della natura, come il numero leptonico e quello barionico, la carica elettrica o la stabilità di elettroni e nucleoni. Propone così un esperimento ai Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN per cercare la violazione della parità nei nuclei e, negli stessi anni è a capo di una collaborazione internazionale per la realizzazione di un esperimento per la ricerca del decadimento del nucleone: NUSEX, nel traforo del Monte Bianco, uno dei primi esperimenti condotti sottoterra. Consapevole dei vantaggi derivanti dalla possibilità di condurre le attività sperimentali per lo studio di eventi rari e dei neutrini sottoterra, al riparo dal rumore prodotto dalla costante pioggia di raggi cosmici che colpisce la superficie terrestre, nel 1979 si fa inoltre portavoce del progetto per la realizzazione dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, occupandosi di una campagna di misure di caratterizzazione del sito, mentre ancora il laboratorio è in fase di scavo.

L’inizio delle ricerche all’interno Laboratori del Gran Sasso vede Ettore Fiorini e il suo gruppo di lavoro impegnati in GALLEX, importante esperimento dedicato alla misura dei neutrini solari, conclusosi con la prima dimostrazione sperimentale dei meccanismi di produzione di energia nel Sole. Negli stessi anni è inoltre il fautore di una proposta che prevede lo sviluppo e l’utilizzo di rivelatori a bassissima temperatura per lo studio del doppio decadimento beta senza emissione di neutrini, la ricerca di materia oscura e la misura diretta della massa del neutrino, che si concretizzerà con la nascita di due linee di ricerca separate, una per lo sviluppo di bolometri di grande massa per lo studio del doppio decadimento beta, l’altra per la realizzazione di microbolometri per la determinazione della massa del neutrino. In questo contesto, è sempre Fiorini a proporre nel 1998 la realizzazione di CUORE, esperimento per la misura del doppio decadimento beta in presa dati dal 2017 ai Laboratori del Gran Sasso. 

Negli ultimi anni della sua attività Fiorini ha coltivato la passione per l’archeometria, nata con il recupero di oltre mille lingotti di piombo antico di epoca romana, ritrovati da un subacqueo alla fine degli anni ‘80 al largo dell’isola di Mal di Ventre in Sardegna. È proprio grazie all’intuizione e all’intervento di Fiorini che i lingotti rinvenuti, alla luce del loro basso contenuto di radioattività, sono stati successivamente impiegati per la realizzazione di esperimenti di fisica degli eventi rari, in particolare per la schermatura proprio dell’esperimento CUORE. A questa esperienza farà seguito una serie di attività a cavallo tra ricerca storiografica e fisica, come quella riguardante lo studio sui capelli di Napoleone e di suoi coevi, per stabilire se l’imperatore fosse stato o meno avvelenato con l’arsenico, o come le misure dei rapporti isotopici del piombo per stabilire la provenienza di reperti archeologici del sito nuragico di Sant’Imbenia.

ANTONIO ZOCCOLI DESIGNATO DAL CD ALLA PRESIDENZA DELL’INFN PER IL SECONDO MANDATO

ANTONIO ZOCCOLI DESIGNATO DAL CD ALLA PRESIDENZA DELL’INFN PER IL SECONDO MANDATO

Il Consiglio Direttivo dell’INFN ha designato Antonio Zoccoli come Presidente dell’Istituto per il secondo mandato, all’unanimità con 32 votanti nel corso della riunione di direttivo dello scorso 31 marzo. L’esito della procedura di designazione è stato inviato al Ministro dell’Università e della Ricerca, Anna Maria Bernini, per la nomina.

Antonio Zoccoli è presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) dal luglio 2019. Nato a Bologna nel 1961, Zoccoli si è laureato in fisica all’Università degli Studi di Bologna, dove oggi è professore ordinario di fisica sperimentale. Ricercatore associato della Sezione INFN di Bologna, di cui è stato Direttore dal 2006 al 2011. Dal 2011 alla sua elezione alla Presidenza dell’Ente, è stato membro della Giunta Esecutiva dell’INFN, di cui è stato anche vicepresidente. Nel corso della sua carriera scientifica, è sempre stato attivo nel campo sperimentale della fisica fondamentale, nucleare e subnucleare. È stato dapprima membro delle collaborazioni Muon Catalysed Fusion al Rutherforf Lab (UK) e OBELIX al CERN di Ginevra, successivamente ha partecipato all’esperimento HERA-B al laboratorio DESY di Amburgo, e dal 2005 è membro della collaborazione ATLAS al CERN che, insieme alla collaborazione CMS, ha annunciato la prima osservazione del bosone di Higgs nel luglio 2012. Zoccoli è coautore di più di 1000 pubblicazioni scientifiche e tecniche su riviste internazionali.
Dal giugno 2021 è presidente della CONPER, la Consulta dei Presidenti degli Enti pubblici di Ricerca, dal luglio 2022 è presidente della Fondazione ICSC che gestirà il Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing, previsto dal PNRR Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza. Molto attivo anche nel campo della divulgazione scientifica, è presidente onorario della Fondazione Giuseppe Occhialini per la diffusione della cultura della fisica.

VIRGO: UN MESSAGGIO IN CODICE DA UNA GALASSIA REMOTA IN UN’ONDA GRAVITAZIONALE

VIRGO: UN MESSAGGIO IN CODICE DA UNA GALASSIA REMOTA IN UN’ONDA GRAVITAZIONALE

L’esperimento VIRGO ha osservato un insolito segnale di onde gravitazionali da una galassia lontana cento milioni di anni luce da noi che, secondo l’analisi dei dati, potrebbe nascondere un messaggio in codice. Il risultato è stato ottenuto in collaborazione con un gruppo di ricercatori e ricercatrici della A. P. Physh University, che studiano da tempo la possibilità di inserire informazioni criptate in segnali gravitazionali e di trasferirle nello spazio senza distorsioni.
Il segnale, GW230401, non è risultato compatibile con nessuna delle sorgenti gravitazionali ad oggi osservabili da VIRGO, come la fusione di stelle di neutroni o buchi neri. “Quando siamo stati contattati dalla collaborazione VIRGO, eravamo sicuri che gli scienziati della collaborazione avessero preso un abbaglio,” commenta Calvin O. Ethalon, a guida del gruppo della Physh University. “Tuttavia, appena abbiamo visto i risultati delle procedure di filtraggio sui diagrammi ampiezza-tempo dell’evento GW230401, siamo rimasti sbalorditi: nel grafico erano presenti delle tracce compatibili con i segnali di onde gravitazionali con informazione codificata, simili a quelli che il nostro gruppo di ricerca sta cercando di creare da anni.”
Le insolite tracce nel diagramma ampiezza-tempo non corrispondono a nessun tipico segnale gravitazionale osservato fino ad ora. Date queste insolite caratteristiche, il gruppo di ricerca della Physh University ha quindi deciso di analizzare diagrammi tempo-frequenza messi a disposizione da VIRGO, incrementando il rapporto segnale-rumore tramite l’impiego di tecniche di machine learning. La nuova analisi ha dipanato ogni dubbio. “Il segnale” racconta Calvin O. Ethalon “nascondeva un messaggio cifrato, che nel giro di qualche settimana, con l’aiuto di esperti decodificatori siamo riusciti a interpretare”. Prosegue Ethalon: “Anche, se in casi come questo devono guidarci una grande prudenza e un rigoroso approccio scientifico, sembrerebbe che l’informazione codificata corrisponda al messaggio TI HO VISTO”.

Il segnale, proveniente dalla direzione della costellazione dei Pesci, ha viaggiato cento milioni di anni prima di raggiungere la Terra dalla remota galassia da cui è stato inviato. “Questa incredibile scoperta, se confermata, aprirebbe la strada allo studio di analoghe tecniche di codifica e trasmissione dei segnali dalla Terra, con l’augurio che un’eventuale forma di vita intelligente, che potrebbe averci inviato questo messaggio cento milioni di anni fa, non abbia visto aspetti troppo sconvenienti del nostro passato e abbia piacere di dialogare con il nostro futuro,” conclude Calvin O. Ethalon.

Virgo è un interferometro laser con due bracci di 3 chilometri, distesi nella campagna vicino Pisa, costruito per rivelare le onde gravitazionali: oscillazioni dello spazio-tempo previste da Einstein più di un secolo fa. Virgo è attualmente uno dei tre più grandi e sensibili rivelatori di onde gravitazionali al mondo, insieme ai due interferometri statunitensi LIGO, coi quali opera congiuntamente dal 2017. La Collaborazione Scientifica Virgo è costituita da oltre 700 scienziati di 15 Paesi e assieme alle Collaborazioni LIGO e KAGRA costituisce la più ampia Collaborazione LIGO – Virgo – KAGRA, che conta oltre 2000 membri.
Virgo è ospitato all’interno di EGO, L’Osservatorio Gravitazionale Europeo, un’istituzione di ricerca internazionale finanziata dal francese CNRS – Centre National de la Recherche Scientifique e dall’italiano INFN e dall’istituto olandese NIKhef, Dutch National Institute for Subatomic Physics.

IL LAMPO GAMMA PIÙ LUMINOSO DI TUTTI I TEMPI

IL LAMPO GAMMA PIÙ LUMINOSO DI TUTTI I TEMPI

Il potente lampo di raggi gamma scoperto il 9 ottobre 2022 è un evento estremamente raro, che si verifica una volta ogni 10mila anni. Le osservazioni, realizzate da telescopi nello spazio e a terra con forte coinvolgimento italiano, saranno determinanti per comprendere le colossali esplosioni da cui hanno origine i lampi gamma. L’annuncio oggi durante una conferenza stampa presso il meeting della High Energy Astrophysics Division della American Astronomical Society, alle Hawaii, in occasione della pubblicazione dei primi risultati, che vedono la partecipazione di numerosi team di ricerca dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Agenzia Spaziale Italiana

Il 9 ottobre 2022, numerosi telescopi spaziali in orbita attorno alla Terra e sonde operanti in diverse aree del Sistema solare hanno rivelato un forte impulso di radiazione ad altissima energia, seguita da un’emissione prolungata su tutto lo spettro elettromagnetico. La sorgente era un lampo di raggi gamma (gamma ray burst, GRB), una delle esplosioni più potenti dell’universo, così eccezionale da guadagnarsi subito il soprannome di “BOAT” dall’inglese “Brightest Of All Time”, ovvero “il più luminoso di tutti i tempi”.

Chiamato correntemente GRB 221009A, il lampo è stato rivelato per la prima volta dal Fermi Gamma-Ray Space Telescope della NASA, che vede un fondamentale contributo dell’Italia attraverso l’Agenzia spaziale italiana (ASI), l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), mentre il primo a dare l’annuncio è stato il satellite Neil Gehrels Swift Observatory, sempre della NASA, anch’esso con una forte partecipazione italiana attraverso ASI e INAF. Inizialmente si riteneva che la sua sorgente potesse trovarsi nella nostra galassia, la Via Lattea, ma ulteriori dati raccolti da Swift e Fermi e dal satellite INTEGRAL dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) hanno indicato un’origine molto più lontana. Grazie alle osservazioni realizzate poche ore dopo con lo strumento X-Shooter sul Very Large Telescope dell’ESO, in Cile, si è potuta finalmente identificare la sorgente del GRB: una galassia a circa 2 miliardi di anni-luce da noi. Si tratta di una distanza ragguardevole dalla Via Lattea ma relativamente vicina se si considerano le immense scale cosmiche. È il GRB più intenso di cui sia mai stata misurata la luminosità, e il più luminoso mai visto dalla Terra nei 55 anni da quando i primi satelliti per lo studio dei raggi gamma sono stati messi in orbita. È inoltre uno dei più vicini mai osservati tra i GRB lunghi, quelli la cui emissione iniziale dura più di 2 secondi.

Marco Tavani, presidente dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, dichiara: “Il lampo gamma cosmico GRB 221009A è un evento a dir poco eccezionale per vari motivi. Prima di tutto, per la sua intrinseca potenza, durata e straordinaria intensità; ma anche per il fatto che si sia verificato, in termini cosmici, relativamente vicino alla Terra. Una combinazione rara, che non ha eguali tra i lampi gamma cosmici osservati negli ultimi decenni. La radiazione X e gamma delle prime fasi di GRB 221009A, e di seguito quella radio, ottica e X nella fase di emissione ritardata, è stata rivelata da diversi telescopi da terra e dallo spazio in cui l’Istituto Nazionale di Astrofisica è fortemente coinvolto se non primo attore. I telescopi utilizzati nello studio di questo GRB sono equipaggiati con strumenti all’avanguardia per poter catturare la radiazione dalla sorgente associata a GRB 221009A, analizzarla e comprendere i dettagli della poderosa esplosione da cui ha avuto origine. Il lavoro delle nostre ricercatrici e dei nostri ricercatori, che hanno guidato diversi studi sin dalle prime fasi di GRB 221009A, è stato fondamentale per caratterizzare questo peculiare lampo gamma cosmico e coglierne a pieno le sue potenzialità per la comprensione dei fenomeni più energetici dell’Universo che portano alla formazione delle stelle di neutroni e dei buchi neri”.

L’analisi dei dati, confrontati con quelli di circa 7mila GRB osservati nei decenni passati con il telescopio spaziale Fermi e lo strumento russo Konus a bordo del satellite NASA Wind, ha permesso di stimare la frequenza con cui si verifica un evento così luminoso e relativamente vicino: una volta ogni 10mila anni. Il lampo era così luminoso che ha letteralmente accecato la maggior parte degli osservatori spaziali a raggi gamma, che non hanno potuto misurare la reale intensità dell’emissione. Dopo aver ricostruito i dati mancanti di Fermi e grazie al confronto con i risultati del team russo che lavora sui dati Konus e con i team cinesi che analizzano le osservazioni del rivelatore GECAM-C a bordo del satellite SATech-01 e degli strumenti a bordo dell’osservatorio Insight-HXMT, si è dimostrato che l’esplosione è stata 70 volte più luminosa di qualsiasi altra mai vista. 

L’evento è stato così brillante che la sua radiazione residua, il cosiddetto afterglow, è ancora visibile e rimarrà tale per molto tempo. I risultati sono stati presentati oggi durante il meeting della High Energy Astrophysics Division della American Astronomical Society a Waikoloa, Hawaii. Gli articoli che presentano i risultati sono stati pubblicati in un numero speciale della rivista The Astrophysical Journal Letters e su Astronomy & Astrophysics.

Hanno osservato il GRB anche lo strumento NICER a bordo della Stazione spaziale internazionale, il telescopio spaziale NuSTAR della NASA, la sonda Voyager 1 che esplora lo spazio interstellare, il satellite italiano AGILE, realizzato dall’ASI con il contributo di INAF e INFN, e diversi satelliti dell’ESA, tutti con importanti contributi italiani: dai telescopi spaziali XMM-Newton e INTEGRAL alle sonde Solar Orbiter e BepiColombo fino al satellite Gaia. INTEGRAL, trovandosi in posizione ottimale, ne ha registrato sia l’emissione immediata sia l’afterglow con un’accuratezza senza precedenti. Gli scienziati ritengono che i GRB lunghi, come questo, derivino dal collasso del nucleo di una stella massiccia e la conseguente nascita di un buco nero, che emette getti di particelle ad altissima energia in direzioni opposte mentre ingurgita la materia circostante. Osservare l’afterglow del GRB, causato proprio da questi getti bipolari, ha permesso di testare i diversi modelli teorici che descrivono i processi fisici in atto nelle fasi iniziali dell’esplosione.

“Si tratta di una scoperta importante – commenta il presidente dell’ASI Giorgio Saccoccia – resa possibile anche grazie al contribuito di tutte le sonde come Fermi, Swift, INTEGRAL, AGILE, NuSTAR, IXPE, XMM, Solar Orbiter, Bepi Colombo, Gaia e CSES. Satelliti in orbita a cui ASI ha dato il suo contributo. Il merito va anche al nostro Space Science Data Center (SSDC) che mette da diverso tempo a fattor comune i dati scientifici provenienti da tutte queste missioni che hanno a bordo strumentazioni fornite da ASI. Questa visione multidisciplinare della scienza spaziale rappresenta il percorso vincente per aumentare le competenze italiane nello studio dell’Universo. Si tratta di una forte capacità dell’ASI che, da sempre, lavora insieme all’intera comunità scientifica, per lo sviluppo di tecnologie all’avanguardia, che consentono di avere una visione dell’Universo più completa”.

Dopo aver viaggiato attraverso lo spazio intergalattico, la radiazione proveniente dal GRB 221009A si è imbattuta nelle nubi di polvere presenti nel mezzo interstellare che permea la nostra galassia, la Via Lattea. Quando i raggi X incontrano la polvere, una parte di essi viene dispersa, creando anelli concentrici che sembrano espandersi verso l’esterno: una sorta di eco luminosa del lampo mentre attraversa la galassia. Il telescopio spaziale XMM-Newton ha fornito un’immagine profonda e dettagliata di 20 anelli, osservando in diversi giorni dopo la scoperta del GRB, mentre il satellite Swift ne ha monitorato l’evoluzione nel tempo. L’anello più distante è sorto dall’impatto con una nube di polvere situata a 61mila anni luce di distanza, dall’altro lato della Via Lattea, mentre il più vicino, visto solo da Swift, si è formato a circa 700 anni luce da noi. Il modo in cui una nube di polvere diffonde i raggi X dipende dalla sua distanza, dalle dimensioni dei granelli di polvere e dall’energia dei raggi X: l’analisi degli anelli creati dal GRB ha permesso di ricostruire parte della sua emissione iniziale a raggi X ma anche la distribuzione e composizione delle nubi di polvere nella nostra galassia. I dati indicano che i granelli di polvere sono composti principalmente da grafite, una forma cristallina del carbonio.

Gli anelli di polvere sono stati rivelati anche dall’osservatorio spaziale IXPE, una collaborazione tra NASA e ASI con un importante contributo di INAF e INFN, che osserva la polarizzazione dei raggi X. Il piccolo grado di polarizzazione misurato da IXPE nella fase di afterglow conferma che uno dei due getti è stato osservato in direzione quasi frontale. Da questo tipo di GRB, gli scienziati si aspettano di osservare anche una supernova poche settimane dopo, che però non è stata rivelata. Uno dei possibili motivi della mancata osservazione potrebbe essere l’attenuazione da parte di spesse nubi di polvere nel piano della Via Lattea. Tuttavia, non ha sortito successo nemmeno la ricerca nell’infrarosso effettuata con il telescopio spaziale James Webb, che ha osservato l’afterglow in contemporanea con il Telescopio Nazionale Galileo (TNG) dell’INAF. Può darsi che la stella fosse così massiccia che, dopo l’esplosione iniziale, abbia immediatamente formato un buco nero che ha inghiottito tutto il materiale circostante, impedendo la formazione di una nube di gas, il cosiddetto resto di supernova.

“Un evento davvero unico per la sua intensità e vicinanza cosmica – spiega Marco Pallavicini, vicepresidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – che conferma il potere diagnostico delle misure di polarizzazione offerte da IXPE e dallo strumento innovativo che INFN ha sviluppato e messo a disposizione della missione, il quale si innesta in una ormai consolidata tradizione di successi ottenuti nell’ambito della realizzazione di rivelatori spaziali di sempre maggiore efficacia e capacità risolutive. Risultati certificati anche dai contributi forniti a molti degli osservatori spaziali, tra cui Fermi e AGILE, protagonisti della caratterizzazione di questo GRB senza precedenti.”

Anche sulla Terra il GRB 221009A ha fatto sentire i suoi effetti, rilasciando nei pochi minuti della sua durata circa un gigawatt di potenza nella porzione superiore della nostra atmosfera, ionizzando fortemente la parte alta della ionosfera su una larga regione geografica centrata sull’India e che ha interessato anche Europa e Asia. L’aumento del flusso di elettroni correlato con il GRB è stato misurato dal rivelatore di particelle cariche HEPP-L a bordo del China Seismo-Electromagnetic Satellite (CSES-01), che vede la partecipazione di ASI e INFN, il quale stava orbitando sopra l’Europa al momento dell’arrivo del GRB.

ELETTI I VERTICI DELLA COLLABORAZIONE SCIENTIFICA EINSTEIN TELESCOPE

ELETTI I VERTICI DELLA COLLABORAZIONE SCIENTIFICA EINSTEIN TELESCOPE

Saranno Michele Punturo, ricercatore INFN della sezione di Perugia, e Harald Lück, ricercatore dell’Università leibniz di Hannover e della Società Max Plank Planck, a ricoprire rispettivamente gli incarichi di coordinatore e di vicecoordinatore della collaborazione scientifica Einstein Telescope. A darne l’annuncio ieri, giovedì 23 marzo, la stessa collaborazione ET, che riunisce università e istituti di ricerca, tra cui l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare INFN, coinvolti nella progettazione e realizzazione di un interferometro gravitazionale europeo di terza generazione, progetto inserito nella Roadmap 2021 di ESFRI European Strategy Forum on Research Infrastructure, il forum strategico europeo che seleziona le grandi infrastrutture di ricerca su cui investire a livello europeo.

Le due nomine confermano le scelte già effettuate nel giugno dello scorso anno dalla collaborazione scientifica internazionale ET, che, contestualmente alla sua nascita, aveva affidato a Michele Punturo e Harald Lück il coordinamento delle attività scientifiche.

Tra i principali compiti che vedranno impegnati nel breve periodo i due portavoce, quelli legati all’organizzazione dei gruppi di lavoro della collaborazione che saranno impegnati in attività di ricerca e sviluppo in diversi ambiti, dallo studio delle tecnologie necessarie a ET, all’infrastruttura di calcolo, dalla scienza osservativa alla caratterizzazione dei siti candidati a ospitare l’osservatorio.

“Siamo onorati di essere stati eletti alla guida della collaborazione”, commentano Michele Punturo e Harald Lück, “La nostra conferma crediamo testimoni l’importanza del lavoro finora svolto da tutta la comunità di Einstein Telescope e fungerà sicuramente da stimolo per intensificare gli sforzi per la realizzazione di Einstein Telescope, che rappresenta una importante opportunità per tutta l’Europa.”

“Grazie al suo design e alle sue tecnologie innovative, ET consentirà infatti di ampliare il numero dei segnali gravitazionali osservabili e di migliorare, congiuntamente alle osservazioni di altri messaggeri astrofisici, la comprensione dei fenomeni e delle sorgenti responsabili della loro emissione, facendo della nuova infrastruttura un centro di riferimento a livello mondiale per la ricerca scientifica e tecnologica in questo promettente settore della fisica fondamentale”, aggiungono Punturo e Lück.

Michele Punturo è dirigente di ricerca dell’Istituto nazionale di fisica nucleare, ha iniziato la sua carriera al CERN, occupandosi di misure dedicate alla verifica della violazione della simmetria CP. Nel 1994 entra a far parte della collaborazione Virgo, contribuendo alla costruzione del primo interferometro gravitazionale europeo. Negli anni successivi ha ricoperto ruoli di responsabilità e coordinamento delle attività legate alle campagne di raccolta dati e aggiornamento di Virgo. Contestualmente, a livello europeo, è stato tra i primi promotori delle iniziative volte alla progettazione e realizzazione di un interferometro gravitazionale europeo di terza generazione, confluite in seguito nell’Einstein Telescope, nell’ambito del quale è stato coordinatore delle commissioni e dei gruppi di lavoro responsabili dell’elaborazione del progetto e della sottomissione della proposta per la sua realizzazione presso la Commissione Europea prima e il Forum europeo per le infrastrutture di ricerca di interesse strategico (ESFRI) poi.   

Harald Lück è Ricercatore dell’istituto per la fisica gravitazionale del Max Plank Planck di Hannover (Albert Einstein Institute), nel periodo 1993-1997, ha contribuito alla progettazione, guidando le attività di realizzazione e in seguito di presa dati, dell’interferometro gravitazionale tedesco GEO600, situato nei pressi di Hannover. A partire dal 2004, insieme a Michele Punturo, ha coordinato il lavoro per lo sviluppo dell’iniziale proposta di un osservatorio gravitazionale di terza generazione e per la sottomissione, nel 2007, del progetto ET presso la Commissione Europea. Negli anni successivi è stato co-responsabile delle attività svolte nell’ambito del progetto e, nel 2021, ha partecipato alla creazione della collaborazione ET.