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Dalla space economy al clima, dalla fisica fondamentale alle smart city, dall’astrofisica all’ambiente, dall’ingegneria alle scienze molecolari, dalla medicina omica e in-silico al calcolo quantistico: sono questi i settori strategici a servizio dei quali opererà ICSC, il Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing istituito dal PNRR e finanziato su fondi Next Generation EU con 319.938.979,26 euro, nell’ambito della missione Istruzione e Ricerca coordinata dal MUR Ministero dell’Università e della Ricerca. Oltre 400 rappresentanti dei 52 partner della Fondazione ICSC, che governa il nuovo Centro, provenienti dai settori pubblico e privato, si sono riuniti il 25 e 26 novembre al Tecnopolo di Bologna, dove avrà sede l’hub del Centro, per il kick off meeting di avvio delle attività di missione. All’evento è intervenuto anche il Ministro dell’Università e della Ricerca Anna Maria Bernini.

“Sono onorata di essere testimone dei primi passi che rendono l’Italia il primo paese dotato di un’infrastruttura di calcolo estesa a livello nazionale di tipo cloud datalake, condivisa e aperta, che consenta una più veloce rete di trasmissione, condivisione e analisi di grandi moli di dati tra gli utenti pubblici e privati” – ha dichiarato il Ministro dell’Università e della Ricerca Anna Maria Bernini. “Grazie a questo Centro – ha aggiunto il Ministro – l’Italia potrà beneficiare di strumenti migliori per comprendere la realtà e per agire con più efficienza e con nuovi strumenti, sia per il settore pubblico che per quello privato”.

La due-giorni di lavori ha dunque segnato l’inizio delle attività scientifiche e tecnologiche di ICSC, con le presentazioni degli obiettivi e dei programmi di ciascuna delle unità di ricerca e sviluppo del Centro Nazionale. ICSC è infatti organizzato su una struttura che prevede un hub con compiti di indirizzo, uno spoke infrastrutturale e dieci spoke tematici, dedicati alla ricerca scientifica e allo sviluppo tecnologico in aree ritenute di interesse strategico per il Paese per affrontare le prossime sfide e costruire un futuro sostenibile per la nostra società.

Le attività di ICSC potranno contare su un’infrastruttura di supercalcolo di tipo cloud datalake, grazie alla quale gli utenti, provenienti sia dal mondo della ricerca pubblica sia dal mondo imprenditoriale privato, avranno a disposizione risorse di calcolo virtualmente illimitate attraverso un sistema integrato e distribuito su tutto il territorio nazionale.

“Oggi inizia una nuova avventura, che affronteremo con passione, dedizione e spirito di squadra. Il successo di questa impresa sarà, infatti, determinante per il nostro Paese: abbiamo la possibilità di introdurre nel nostro modo di fare ricerca e impresa un cambio di paradigma e di conquistare come Italia un primato e una leadership internazionali nel supercalcolo. Dal nostro ingresso in EuroHPC JU, al supercomputer Leonardo appena inaugurato, al Centro Nazionale ICSC: siamo riusciti ad arrivare fin qui grazie al convinto e costante impegno politico e scientifico di tutti: istituzioni nazionale e locali, con il MUR e la Regione Emilia-Romagna in prima linea, enti di ricerca e università pubblici, imprese e istituti privati, a riprova che quando agiamo in modo coeso e determinato, sappiamo affermarci e segnare il passo dell’innovazione, in Europa e a livello globale”, commenta Antonio Zoccoli, Presidente della Fondazione ICSC, e Presidente dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, ente promotore del progetto nell’ambito del PNRR.

“ICSC è una straordinaria opportunità per il nostro Paese: mette insieme una infrastruttura di calcolo di livello mondiale e le migliori competenze che abbiamo in Italia per lo sviluppo di applicazioni in diversi settori scientifici e tecnologici nell’ambito di una partnership pubblico-privata. È davvero uno strumento innovativo che può permettere un grande salto di qualità, grazie alla logica organizzativa in hub e spoke, dove il centro federa i migliori gruppi di ricerca del Paese, e soprattutto porta a contatto infrastruttura, competenze e imprese, promovendo un ampio numero di possibili ricadute per la società. Un’opportunità che siamo sicuri che il nostro Paese e la nostra comunità riusciranno a cogliere, per far fare all’Italia un salto di qualità in termini di innovazione nel tessuto economico e produttivo”, commenta Francesco Ubertini, Vicepresidente della Fondazione ICSC, Presidente del CINECA.

“Il Centro Nazionale è sostenuto da una eccezionale mobilitazione di ricercatrici e ricercatori di aree scientifiche diverse e distribuite in tutto il Paese. La sfida che abbiamo davanti è costruire intorno a una infrastruttura di calcolo di assoluto pregio una vasta e differenziata comunità di ricerca capace di mettere a fattore comune le proprie competenze e i propri prodotti di ricerca, nell’ottica di potenziare la capacità nazionale di ricerca e di valorizzazione industriale in modo stabile e duraturo”, commenta Paola Inverardi, Coordinatrice del Board degli Spoke ICSC, Rettrice del GSSI Gran Sasso Science Institute.

“Le aziende che hanno aderito alla Fondazione ICSC credono fortemente nel progetto, perché rappresenta la possibilità di costituire per la prima volta un’entità solida che, anche dopo il PNRR, sia cinghia di trasmissione tra il mondo della ricerca e le imprese. Una collaborazione alimentata da nuove tecnologie e talenti in grado di far crescere il tasso di innovazione del Paese, nella consapevolezza che i dati che i cittadini, le imprese e le istituzioni producono quotidianamente sono un patrimonio di enorme valore da preservare. Nel prossimo futuro, sarà poi strategico consolidare la rete nazionale di supercomputer, big data e quantum computer attraverso una federazione di infrastrutture di calcolo sia della ricerca scientifica e sia dei privati, per favorire la migrazione degli applicativi dalla ricerca all’impresa, e aggregare la potenza di elaborazione, per rispondere alle sfide future legate, ad esempio, ai cambiamenti climatici, alle emergenze sanitarie e alle minacce informatiche”, commenta Carlo Cavazzoni, Presidente dell’Industrial Advisory Board di ICSC, Head of Computational R&D di Leonardo.

Il Centro Nazionale di supercalcolo svolgerà attività di Ricerca&Sviluppo, a livello nazionale e internazionale, per l’innovazione nel campo delle simulazioni, del calcolo e dell’analisi dei dati ad alte prestazioni. Queste attività saranno condotte grazie a una infrastruttura d’avanguardia per l’high performance computing e la gestione dei big data, che metterà a sistema le risorse già esistenti e promuoverà e integrerà nuovi centri di calcolo e tecnologie emergenti, come i computer quantistici. L’infrastruttura digitale sarà al servizio sia della ricerca scientifica sia delle imprese private con risorse e servizi di calcolo, strumenti che oggigiorno hanno assunto un ruolo chiave per lo sviluppo di molti settori strategici per la crescita e l’economia del Paese e per la nostra società. ICSC verrà così a creare un sistema nazionale di risorse computazionali che non avrà eguali nel panorama internazionale, che renderà l’Italia più competitiva a livello internazionale e che rafforzerà la leadership dell’Europa su scala globale. Oltre alla sua missione scientifica e tecnologica, in linea con le priorità trasversali del PNRR, il Centro, farà investimenti per favorire la valorizzazione delle carriere femminili e dei giovani e delle giovani, e il rilancio del Sud del Paese.

ICSC è uno dei cinque Centri Nazionali istituiti con il PNRR Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza, nell’ambito della Missione Istruzione e Ricerca coordinata dal MUR Ministero dell’Università e della Ricerca. I soci di ICSC sono [Enti di ricerca e Università] CINECA, CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche, CMCC Fondazione Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici, CRS4 Centro di Ricerca, Sviluppo e Studi Superiori in Sardegna, ENEA Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile, FBK Fondazione Bruno Kessler, Consortium GARR, IIT Istituto Italiano di Tecnologia, INAF Istituto Nazionale di Astrofisica, INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, INGV Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, OGS Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale, Politecnico di Bari, Politecnico di Milano, Politecnico di Torino, SISSA Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, SNS Scuola Normale Superiore, Sapienza Università di Roma, Università degli Studi dell’Aquila, Università degli Studi di Bari, Alma Mater Studiorum – Università di Bologna, Università degli Studi della Calabria, Università degli Studi di Catania, Università degli Studi Federico II di Napoli, Università degli Studi di Ferrara, Università degli Studi di Firenze, Università degli Studi di Milano Bicocca, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia, Università degli Studi di Padova, Università degli Studi di Parma, Università degli Studi di Pavia, Università degli Studi di Pisa, Università degli Studi di Roma Tor Vergata, Università del Salento, Università degli Studi di Torino, Università degli Studi di Trento, Università degli Studi di Trieste, [Aziende e Istituti privati] Enel, Engineering, Eni, Ferrovie dello Stato Italiane Group, Fincantieri, Fondazione Innovazione Urbana, Gruppo Autostrade per l’Italia, IRCCS Istituto Clinico Humanitas, IFAB, Intesa Sanpaolo, Leonardo, Sogei – Società Generale d’Informatica S.p.A, Thales Alenia Space Italia S.p.A, Terna, UnipolSai Assicurazioni.

 

 

L’ISS Istituto Superiore di Sanità insieme al Consorzio Interuniversitario CINECA, all’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e alla SIT Società Italiana di Telemedicina, che ha promosso l’iniziativa, hanno stipulato un accordo di collaborazione per promuovere, coordinare e svolgere la ricerca biomedica utilizzando in modo innovativo le tecnologie digitali e di telecomunicazione.
L’accordo prevede, in particolare, lo studio di nuovi sistemi per gestire i flussi di informazioni su internet per la cura dei pazienti e lo svolgimento di attività sanitarie a distanza, e lo sviluppo e la sperimentazione di nuovi sistemi digitali per la telemedicina, le terapie digitali, la teleriabilitazione, la medicina digitale e le modalità di personalizzazione delle cure combinando tra loro differenti tecnologie digitali. Nella collaborazione rientrerà anche lo sviluppo e la sperimentazione di nuovi metodi di analisi della complessità dei sistemi biologici, così come lo studio e la messa a punto di nuovi sistemi digitali per condurre le sperimentazioni cliniche.
Queste ricerche servono a favorire i meccanismi di coproduzione di innovazioni digitali per la medicina, ma anche a validare scientificamente modelli organizzativi, protocolli, trattamenti e progetti, per nuove opportunità nella scienza medica. Per tali attività è fondamentale una strettissima cooperazione multidisciplinare e i sistemi di calcolo avanzato rappresenteranno sempre di più un insostituibile strumento per la ricerca biomedica e la sperimentazione clinica. I sistemi di calcolo e telecomunicazioni costituiranno lo strumento elettivo di verifica e controllo in tempo reale dei fenomeni correlati alla salute complessiva e a quella individuale. Ma il lavoro in questi nuovi settori non è soltanto tecnologico. Le infrastrutture di trasmissione e computazione dovranno affrontare sfide che nell’ambito medico/clinico hanno una formulazione peculiare.
Le attività saranno indirizzate nel concreto a definire e validare nuovi modelli e metodi di computazione traslabili dalla riceca alla medicina e alla sanità digitale, a sviluppare trial clinici decentralizzati basati su reti collaborative di ricerca e trial specifici per i settori emergenti, a cooperare alla definizione di nuovi strumenti di ricerca forniti dell’informatica e dalla matematica, utili per studiare la complessità dell’individuo, anche riguardo alla visione “one health”, ossia al modello sanitario che si basa sul riconoscimento che la salute umana, la salute animale e la salute dell’ecosistema siano legate indissolubilmente.

Si è tenuta oggi, 24 novembre, al Tecnopolo di Bologna, alla presenza del Presidente della Repubblica Sergio Mattarella, la cerimonia di inaugurazione del supercomputer Leonardo. All’evento, che ha visto la partecipazione dei rappresentanti delle principali istituzioni politiche, scientifiche e civili, nazionali e locali, è intervenuto anche il Ministro Anna Maria Bernini. Leonardo, il quarto supercomputer più potente al mondo, è un progetto gestito da CINECA, sostenuto dal MUR e dall’Europa, di cui INFN è partner assieme a SISSA.

Il Presidente dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Antonio Zoccoli, in occasione della cerimonia di inaugurazione:

“Siamo orgogliosi di essere partner del progetto Leonardo, che porta l’Italia al quarto posto nel mondo per potenza di calcolo ad alte prestazioni.

L’INFN ha una lunga tradizione e solide competenze nella gestione ed elaborazione dei dati. La ricerca in fisica fondamentale richiede, infatti, ingenti risorse computazionali: dalla trasmissione, archiviazione e analisi dei big data, attività indispensabili per le ricerche sperimentali come quelle che conduciamo al CERN e che hanno portato alla scoperta da Nobel del bosone di Higgs, al calcolo ad alte prestazioni, risorsa fondamentale per gli studi più avanzati di fisica teorica. 

Sin dagli anni ’80, l’INFN ha lavorato nel campo del calcolo ad alte prestazioni, lanciando iniziative come il progetto APE, nato da una brillante intuizione di Nicola Cabibbo e del premio Nobel Giorgio Parisi, che è stato uno dei primi sistemi di calcolo in parallelo, e ha avviato il lungo rapporto di collaborazione con CINECA. 

Leonardo rappresenta il successo di un lungo lavoro sinergico tra istituzioni: dal lato scientifico, CINECA in primis come responsabile del progetto, con INFN e SISSA, e dal lato politico, MUR Ministero dell’Università e della Ricerca e Regione Emilia-Romagna, con il fondamentale supporto dell’Europa.

Leonardo sarà a disposizione della comunità scientifica e sarà anche uno dei nodi principali della futura infrastruttura nazionale di supercalcolo che verrà realizzata da ICSC, il nuovo Centro Nazionale di HPC, big data e quantum computing, proposto dall’INFN e istituito dal PNRR nell’ambito della Missione Istruzione e Ricerca coordinata dal MUR, e che domani sarà protagonista in questo stesso luogo, il Tecnopolo di Bologna, con il kick off meeting che darà il via alle attività scientifiche del Centro”.

Oggi, mercoledì 23 novembre, viene ufficialmente inaugurato in Argentina il telescopio QUBIC (Q&U Bolometric Interferometer for Cosmology), uno strumento innovativo che osserverà il fondo cosmico a microonde, l’eco residua del Big Bang, da un sito desertico di alta quota (5000 m) sulle Ande argentine, vicino alla località San Antonio de Los Cobres. Alla cerimonia, che prevede una visita al telescopio, partecipano i rappresentanti degli Istituti finanziatori del progetto e del team scientifico internazionale.

Il progetto vede l’Italia protagonista grazie ai contributi scientifici e tecnologici forniti dall’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) e dalle Università degli Studi di Milano, Università di Milano-Bicocca, Università di Roma “Tor Vergata” e Sapienza Università di Roma.

QUBIC si concentrerà sulla misura del segnale causato dall’interazione delle onde gravitazionali primordiali con la radiazione elettromagnetica che permea l’universo.

Dopo il suo sviluppo e l’integrazione avvenuta presso i laboratori europei delle Università e degli enti di ricerca coinvolti nella collaborazione, QUBIC è arrivato in Argentina, nella città di Salta, nel luglio 2021, dove è stato calibrato e testato in laboratorio. I risultati di queste attività sono riportati in otto articoli apparsi sul “Journal of Cosmology and Astroparticle Physics” ad aprile di quest’anno e hanno confermato il corretto funzionamento dello strumento e dell’interferometria bolometrica, ossia la tecnica di nuova concezione su cui si baseranno le osservazioni di QUBIC, che combina l’elevatissima sensibilità dei rivelatori bolometrici raffreddati quasi allo zero assoluto (-273 °C) con la precisione degli strumenti interferometrici.

L’obiettivo di osservare i debolissimi effetti di polarizzazione nelle microonde originatesi nelle primissime fasi dell’espansione dell’universo dopo il Big Bang, ovvero la direzione in cui il campo elettricomagnetico a esse associato oscilla mentre si propaga, ha reso necessario sviluppare e realizzare uno strumento complesso e unico nel suo genere. Oggi QUBIC rappresenta infatti una risorsa unica nel panorama mondiale delle misure sull’universo primordiale.

“Non c’è altro modo di investigare sperimentalmente con esperimenti a terra quei fenomeni che si pensa siano avvenuti durante la cosiddetta ‘inflazione cosmica’, quando l’energia in gioco era spaventosamente grande. QUBIC è quindi importante sia per la cosmologia sia per la fisica fondamentale”, spiega Silvia Masi, docente presso Sapienza Università di Roma e ricercatrice INFN, che coordina la partecipazione italiana all’esperimento. 

“QUBIC – aggiunge Oliviero Cremonesi, presidente della Commissione Scientifica Nazionale per le ricerche di Fisica Astroparticelare dell’INFN – mira a misurare la polarizzazione del fondo cosmico a microonde con una possibilità unica di individuare i segni lasciati dalle onde gravitazionali liberate nei primi istanti di vita dell’universo”.

L’efficacia di QUBIC e del metodo di misura impiegato per studiare l’universo primordiale sono state verificate dalla collaborazione nel corso del lungo periodo compreso tra i primi test condotti in laboratorio, a Parigi, e l’arrivo dello strumento in Argentina, nel laboratorio di Salta, dove sono state effettuate le prime osservazioni del cielo. L’installazione dell’esperimento a San Antonio de Los Cobres, avvenuta durante il mese di ottobre, sancisce quindi un successo che giunge al termine un periodo di lunga preparazione e che consentirà, grazie alla straordinaria trasparenza e stabilità dell’atmosfera del sito di osservazione, di iniziare misure ultrasensibili. 

“Il team responsabile dell’installazione di QUBIC, al quale ha partecipato anche Francesco Cavaliere, responsabile dell’officina della Statale di Milano, ha svolto un lavoro eccellente in pochissimo tempo, in condizioni particolarmente impegnative a causa dell’altitudine e del forte vento in quota. Le prime misure dimostreranno ‘sul campo’ l’efficacia dell’interferometria bolometrica osservando sorgenti astronomiche. Approssimativamente fra un anno, lo strumento verrà inoltre reso ancora più competitivo, aumentando il numero di antenne e rivelatori, in modo da poter eseguire le misure di interesse cosmologico entro tre anni”, illustra Aniello Mennella, docente all’Università Statale di Milano e ricercatore INFN.

“La misura di un segnale così debole – specifica Mario Zannoni, docente all’Università di Milano-Bicocca e ricercatore INFN – verrà ritenuta esente da errori sistematici solo se si avranno risultati consistenti provenienti da strumenti molto diversi. Proprio per questo motivo QUBIC, unico interferometro bolometrico, rappresenta una risorsa insostituibile nello studio dei primi attimi di vita dell’universo”.

“Grazie alle capacità multispettrali e di autocalibrazione, QUBIC produrrà dati del tutto originali e complementari a quelli degli altri esperimenti, offrendo ai ricercatori innumerevoli possibilità di controllo incrociato e quindi una robustezza senza pari dei risultati”, conclude Giancarlo De Gasperis, ricercatore presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma “Tor Vergata” e INFN.

QUBIC è il risultato della collaborazione di 130 ricercatori, ingegneri e tecnici in Francia, Italia, Argentina, Irlanda e Regno Unito. Lo strumento è stato integrato a Parigi presso i laboratori APC nel 2018 e calibrato durante il 2019-2021.

Il contributo italiano è stato fondamentale per lo sviluppo dello strumento, e continuerà ad esserlo nelle fasi successive dell’esperimento. Lo strumento è ospitato in un criostato, realizzato nei laboratori della Sapienza e della Sezione di Roma dell’INFN, capace di raffreddare vicino allo zero assoluto non solo i rivelatori, ma anche tutto il sistema ottico dell’interferometro. Lo stesso gruppo ha realizzato anche il sistema crio-meccanico che permette di misurare lo stato di polarizzazione della radiazione. Italiane sono anche altre componenti criogeniche, che lavorano a una temperatura inferiore a -270 °C, come le avanzatissime antenne corrugate che raccolgono la radiazione dal cielo, realizzate nei laboratori dell’Università e della Sezione INFN di Milano Statale, mentre le ottiche che la focalizzano sui rivelatori e il sistema di otturatori che permette di variare la configurazione dell’interferometro e di autocalibrarlo sono realizzate dall’Università e dalla Sezione INFN di Milano Bicocca.

“L’inizio della presa dati di QUBIC è un segno tangibile dell’interesse dell’INFN per le ricerche sulla radiazione cosmica di fondo ed è stato reso possibile anche grazie a un significativo contributo dell’INFN”, conclude Marco Pallavicini, membro della Giunta Esecutiva dell’INFN.

Hai coraggio di avvicinarti a un buco nero fino a farti inghiottire? Sei curioso di sapere che fine farà il nostro universo? Oppure di avventurarti nel suo lato più oscuro e misterioso? O ancora di viaggiare come Einstein a cavallo di un quanto di luce, alla caccia dei paradossi della meccanica quantistica? Se la risposta è sì, allora non perdere dal 22 al 27 novembre a Città della Scienza di Napoli la XXXVI° edizione della manifestazione Futuro Remoto, dedicata al tema Equilibri, dove l’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare ti accompagnerà con incontri, laboratori, conferenze spettacolo e installazioni immersive e interattive, alla scoperta dei più affascinanti risvolti della ricerca in fisica fondamentale.

L’INFN accoglierà i visitatori a Spazio (al futuro) – la nuova grande mostra, allestita nella Sala Galilei, curata da Fondazione Idis – Città della Scienza, e realizzata in collaborazione con università ed enti di ricerca per raccontare l’esplorazione dell’universo – con tre exhibit interattivi ispirati ad alcuni dei temi più attuali e appassionanti della ricerca della fisica fondamentale: la materia oscura, l’evoluzione dell’universo e i buchi neri. Grazie a un’esperienza immersiva e interattiva progettata e realizzata da Dotdotdot, l’exhibit Buco Nero farà vivere al visitatore quello che succederebbe se potessimo avvicinarci a un buco nero, fino a superarne l’orizzonte degli eventi e, subendo la sua straordinaria attrazione gravitazionale, essere risucchiati al suo interno. L’installazione, curata dall’INFN e da EGO Osservatorio Gravitazionale Europeo, con il contributo scientifico dei ricercatori della Collaborazione Virgo, viene presentata qui per la priva volta, ed è stata realizzata nel contesto del progetto Di Bellezza Si Vive, di cui l’INFN è partner, selezionato dall’impresa sociale Con i Bambini nell’ambito del Fondo per il contrasto della povertà educativa minorile, e con il contributo di Fondazione Horcynus Orca di Messina, anch’essa partner del progetto.

L’exhibit interattivo Materia oscura racconta, invece, come la quantità di materia oscura presente nel nostro universo influenza la velocità di rotazione delle stelle più esterne intorno al centro della Galassia, mentre nell’installazione Espansione, che rappresenta la struttura dell’universo e la sua evoluzione, i visitatori potranno giocare a espandere per poi contrarre l’universo fino a riportarlo, come in un viaggio nel tempo, al momento del big bang.

E poi incontri, laboratori e conferenze-spettacolo: l’INFN propone un ricco programma, sia il per pubblico in presenza sia per chi partecipa virtualmente, che si apre il 23 novembre con il tour virtuale del Cherenkov Telescope Array Observatory a La Palma, nelle isole Canarie, dedicato alle studentesse e agli studenti delle scuole secondarie di secondo grado a cura della Sezione INFN di Napoli, dal titolo “I raggi gamma e il Cherenkov Telescope Array Observatory: uno sguardo all’universo esplosivo!”, con Carla Aramo, INFN Sezione di Napoli, Alba Fernández Barral, Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), Anna Wolter, INAF – Osservatorio Astronomico di Brera. Il 24 novembre, si parlerà di “Scrutare i buchi neri con l’Event Horizon Telescope”, in un evento a cura del Dipartimento di Fisica dell’Università di Cagliari, di INAF e INFN, con Ciriaco Goddi, professore all’Università degli Studi di Cagliari e ricercatore INAF e INFN, Mariafelicia De Laurentis, professoressa all’Università Federico II di Napoli e ricercatrice INAF e INFN. Il 25 novembre è la volta invece di “DarkSide e l’equilibrio tra materia oscura e materia ordinaria”, laboratori e dimostrazioni a cura del Dipartimento di Fisica dell’Università Federico II e della Sezione INFN di Napoli, con Francesco Di Capua, Giuliana Fiorillo e Giuseppe Matteucci, docenti e ricercatori della Federico II e dell’INFN. Infine, sempre il 25 novembre andrà in scena “Quanto. La parola che ha cambiato la fisica”, con Marco Pallavicini, vicepresidente dell’INFN e professore all’Università di Genova, e Lorenzo Hengeller, pianista e compositore. Per prenotarsi all’evento, compilare il form nella pagina dedicata.

Esplora il programma delle attività in presenza e il programma delle attività online.

Per conoscere di più sul progetto Di Bellezza Si Vive, selezionato dall’impresa sociale Con i Bambini nell’ambito del Fondo per il contrasto della povertà educativa minorile, segui anche la sua pagina Facebook.

 

 

 

 

Circa 1000 studenti e studentesse in presenza e circa 2000 online hanno partecipato oggi, 22 novembre, all’International Cosmic Day 2022, la giornata internazionale dedicata alla fisica dei raggi cosmici, coordinata in Italia dal progetto dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare OCRA – Outreach Cosmic Ray Activities, rivolto a docenti e studenti delle scuole secondarie di II grado di tutta Italia per coinvolgerli nella fisica dei raggi cosmici.

Che cosa sono le particelle cosmiche? Da dove provengono? Che messaggi portano? Come possiamo misurarle? Queste le domande a cui studenti e studentesse delle scuole superiori, in aule universitarie e laboratori di ricerca, hanno cercato di rispondere con esperimenti in prima persona in questa giornata dedicata ai raggi cosmici.

Gli studenti italiani, come altri coetanei all’estero, nel corso della giornata hanno analizzato i dati di un vero e proprio rivelatore di raggi cosmici, lo strumento con cui i ricercatori “vedono” la pioggia di particelle proveniente dal cosmo, i raggi cosmici. Dai dati raccolti sarà chiesto agli studenti di realizzare un report in inglese su quanto ottenuto da pubblicare online insieme a quelli di studenti che in altre sedi hanno fatto le stesse misure.

Gli incontri nelle università e nei laboratori dell’INFN sono stati organizzati quest’anno dalle Sezioni INFN di Bari, Catania, Cosenza, Ferrara, Firenze, Genova, Lecce, Milano Bicocca, Napoli, Padova, Palermo, Pavia, Perugia, Pisa, Roma I, Roma Tor Vergata, Sassari, Siena, e Trieste, insieme al TIFPA di Trento e ai Laboratori Nazionali dell’INFN di Frascati, Legnaro e del Gran Sasso in collaborazione con il GSSI Gran Sasso Science Institute.

L’International Cosmic Day ICD e il progetto OCRA

L’ICD è un’iniziativa internazionale nata 11 anni fa che si propone di avvicinare le studentesse e gli studenti delle scuole superiori al mondo della ricerca scientifica di frontiera, accompagnandoli tra i misteri dell’Universo racchiusi nei raggi cosmici. L’iniziativa è coordinata a livello mondiale dal centro di ricerca tedesco DESY di Amburgo e organizzata in collaborazione, oltre che con l’INFN e varie università italiane, con i più importanti centri di ricerca che operano nell’ambito della fisica delle particelle: il CERN di Ginevra, il FERMILAB di Chicago e i gruppi International Particle Physics Outreach Group (IPPOG), il tedesco Netzwerk Teilchenwelt e lo statunitense QuarkNet.

L’evento italiano è stato organizzato nell’ambito dell’iniziativa OCRA – Outreach Cosmic Ray Activities, un programma della Commissione Terza Missione INFN, che raccoglie le attività di outreach sul tema dei raggi cosmici. Con l’obiettivo di essere di supporto ai docenti per coinvolgere le studentesse e gli studenti nel campo della fisica dei raggi cosmici, OCRA organizza diverse attività per le scuole e la cittadinanza, e si occupa dello sviluppo e della produzione di strumenti e percorsi online pensati per attività didattiche.

Il progetto OCRA coinvolge docenti e ricercatori nelle sezioni INFN e università di Bari, Cosenza, Ferrara, Firenze, Lecce, Milano, Milano Bicocca, Napoli, Padova, Pavia, Perugia, Pisa, Roma, Roma Tor Vergata, Sassari, Siena, Torino, Trieste e, infine, i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, i Laboratori Nazionali di Legnaro, i Laboratori Nazionali di Frascati, il TIFPA di Trento e il GSSI Gran Sasso Science Institute.

Per informazioni:

La pagina web dell’ICD dell’INFN: https://web.infn.it/OCRA/international-cosmic-day/
La pagina web dell’ICD internazionale: http://icd.desy.de/ 
La pagina Facebook dell’ICD: https://www.facebook.com/InternationalCosmicDay/
La mappa mondiale delle istituzioni partecipanti: https://icd.desy.de/e25775/
Programma dell’ICD 2022: https://icd.desy.de/activities/

Nel cuore di quasi tutte le galassie dell’universo si nasconde un buco nero supermassiccio, con una massa pari a milioni o addirittura miliardi di volte quella del Sole. Ma non tutti i buchi neri supermassicci sono uguali: ne esistono di diversi tipi e i quasar, o oggetti quasi-stellari, sono tra i più luminosi e attivi che si conoscano. Un gruppo internazionale di ricerca ha pubblicato nuove osservazioni del primo quasar mai identificato, noto come 3C 273, scoperto negli anni Sessanta in direzione della costellazione della Vergine. Il nuovo studio, pubblicato oggi su The Astrophysical Journal, riesce a mostrare le zone più interne e profonde del potente getto di plasma emesso dal quasar, vicino al buco nero centrale, alla massima risoluzione angolare finora ottenuta.L’osservazione è stata possibile grazie all’utilizzo di una rete strettamente coordinata di antenne radio in tutto il mondo, una combinazione del Global Millimeter VLBI Array (GMVA) e dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile.

“Le nuove immagini mostrano il getto di 3C 273 con un livello di dettaglio mai raggiunto prima”, commenta l’astrofisico Ciriaco Goddi, docente all’Università di Cagliari e ricercatore associato presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica e l’INAF, che ha partecipato allo studio in qualità di responsabile dell’osservazione, della calibrazione e dell’analisi dei dati ALMA, in collaborazione con il Centro regionale europeo ALMA a Leiden (Paesi Bassi) e con l’Osservatorio Haystack del MIT americano. “In particolare, grazie alla combinazione del Global Millimeter VLBI Array e di ALMA, possiamo avere finalmente accesso alla base di questi potentissimi getti e studiare il loro meccanismo di accelerazione e collimazione che, da 50 anni a questa parte, rimane un problema irrisolto dell’astrofisica moderna”.

I buchi neri supermassicci attivi emettono getti di plasma collimati e incredibilmente potenti che si propagano nello spazio a velocità prossime a quella della luce. Questi getti sono stati studiati per molti decenni, ma alcuni dettagli sulla loro formazione non sono ancora del tutto chiari. In particolare, non è ancora stato compreso come e dove avvenga la collimazione dei getti, una proprietà che permette loro di raggiungere enormi distanze, ben oltre la galassia ospite, e quindi di influenzare l’evoluzione della galassia stessa. Le nuove osservazioni sono ad oggi le più profonde nel cuore di un buco nero, proprio nelle regioni dove il flusso di plasma viene collimato in uno stretto fascio. L’immagine del getto di 3C 273 permette agli scienziati di vedere, per la prima volta, la parte più interna del getto in un quasar, luogo dei processi fisici che danno luogo alla collimazione o restringimento del fascio di plasma. I ricercatori hanno inoltre scoperto che l’angolo del flusso che fuoriesce dal buco nero si restringe su una distanza molto lunga. Questo restringimento del getto continua incredibilmente lontano, ben oltre l’area in cui domina la gravità del buco nero.

Le nuove immagini del getto di 3C 273 sono incredibilmente nitide grazie all’inclusione dell’array ALMA nella rete intercontinentale di radiotelescopi che ha realizzato le osservazioni. Il GMVA e ALMA sono stati collegati attraverso la tecnica dell’interferometria a lunghissima linea di base (VLBI) per ottenere informazioni estremamente dettagliate su sorgenti astronomiche distanti. La notevole capacità VLBI di ALMA è stata resa possibile dal team dell’ALMA Phasing Project (APP), guidato dal MIT Haystack Observatory, che ha sviluppato l’hardware e il software per trasformare ALMA, un array di 66 telescopi, nella stazione di interferometria astronomica più sensibile al mondo. La raccolta dei dati a queste lunghezze d’onda aumenta notevolmente la risoluzione e la sensibilità dell’array. Questa capacità è stata fondamentale anche per realizzare le immagini dei buchi neri con EHT.

Questo studio apre la strada a ulteriori esplorazioni dei processi di collimazione del getto in altri tipi di buchi neri. I dati ottenuti a frequenze più elevate, tra cui 230 e 345 GHz con EHT, permetteranno agli scienziati di osservare dettagli ancora più minuti nei quasar e in altri buchi neri.

Rendere più efficiente la trasmissione dei dati tra terra e mare: in Sicilia, a Capo Passero, è stato completato il potenziamento dell’infrastruttura di cavi sottomarini IDMAR, che permetterà di stabilire una connessione tra il laboratorio di terra e circa 100 unità di rivelazione del telescopio sottomarino KM3NeT (in aggiunta alle circa 30 unità connesse al primo cavo sottomarino installato nel 2007), e di quadruplicare la capacità di trasmissione di dati e di potenza elettrica tra terra e mare.
Il sistema appena completato, finanziato nell’ambito del progetto PON IDMAR, consiste di un cavo sottomarino di nuova generazione, un sistema di alimentazione e controllo che permette di fornire oltre 80 kW di potenza, e di una struttura sottomarina (definita Cable Termination Frame) di oltre 12 tonnellate, che ospita 4 convertitori di potenza, a loro volta connessi a 16 connettori di uscita elettrici e ottici.
Il cavo, deposto nel 2020, è lungo oltre 100 km ed è equipaggiato con 48 fibre ottiche e due conduttori elettrici, per aumentare la potenza elettrica trasmessa e l’affidabilità del sistema, diversamente da quanto avviene nei cavi sottomarini standard che utilizzano un unico conduttore.
“Si tratta di un sistema innovativo che ASN Alcatel Submarine Network, parte di Nokia, ha sviluppato in questi anni per l’INFN,” racconta Franck Tortey, Project Manager di ASN, e aggiunge: “la costante collaborazione tra ASN e INFN è stata fondamentale per ottenere un prodotto di altissima qualità.”
A circa 80 chilometri dalla costa, il cavo si divide in due rami.
“Durante l’operazione navale appena conclusa a bordo della nave Ile d’Ouessant di ASN, la terminazione del ramo nord è stata recuperata, connessa al Cable Termination Frame e riposta sul fondo marino a 3500 m di profondità,” riporta Mario Sedita, responsabile INFN del progetto dal 2018 al 2020.
“Questa è la conclusione con successo di quattro intensi anni di lavoro, svolti a strettissimo contatto con ASN, che oggi ci permettono di consegnare all’INFN l’infrastruttura sottomarina ideale per completare la realizzazione di KM3NeT, e osservare i neutrini cosmici dal fondo del Mediterraneo per i prossimi vent’anni e oltre,” commenta Giorgio Riccobene, ricercatore dei Laboratori Nazionali del Sud INFN, membro della collaborazione KM3NeT e direttore dell’esecuzione del contratto.
“Il sistema è stato subito acceso e collaudato,” affermano Rosanna Cocimano e Sara Pulvirenti, responsabili dei sistemi di potenza e di ottica, che hanno seguito insieme ad Angelo Orlando e Carlo Nicolau, tecnologi dei LNS e di Roma 1, e ai tecnici di ASN le operazioni di accensione del sistema dalla sala di controllo a riva.
La nuova infrastruttura sottomarina permetterà anche l’installazione degli osservatori previsti dall’infrastruttura europea di ricerca EMSO-ERIC, dal Progetto PNRR Itineris e dal progetto regionale Marine Hazard.
“L’avvio del progetto KM3NeT4RR, finanziato nell’ambito del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza e ufficializzato qualche giorno fa, è il passo successivo del lavoro: con i finanziamenti ottenuti realizzeremo oltre 50 unità di rivelazione del telescopio sottomarino KM3NeT e installeremo un nuovo Cable Termination Frame nel ramo sud del cavo, per poter aggiungere altre 100 unità di rivelazione,” racconta Giacomo Cuttone, responsabile di KM3NeT4RR e di IDMAR, e conclude: “Un nuovo importante passo tecnologico in avanti per l’astronomia con i neutrini in Italia e in Europa”.

Grande partecipazione alla XXII edizione del progetto Incontri di Fisica 

Si sono concluse oggi, 18 novembre, tre giornate in cui i Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (LNF-INFN) hanno ospitato docenti delle scuole secondarie di II grado da tutta Italia, nell’ambito del progetto Incontri di Fisica. Tra gli oltre 190 docenti della XXII edizione, 60 partecipano per la prima volta.

Con l’obiettivo di promuovere l’insegnamento della fisica moderna nelle scuole, favorire l’aggiornamento degli insegnanti sugli sviluppi della fisica, e incrementare lo scambio di esperienze tra docenti e ricercatori, il corso di formazione e aggiornamento “Incontri di Fisica” propone, come cuore del progetto, una giornata intera dedicata ad attività esperimentali hands-on, dove i docenti, divisi quest’anno in 16 gruppi, possono scoprire e sperimentare in prima persona la fisica moderna seguiti da 35 ricercatori e ricercatrici INFN (LNF e Roma), FBK (Fondazione Bruno Kessler), AFAM (Alta Formazione Artistica Musicale e coreutica), Università degli Studi di Ferrara e Università degli Studi di Roma 3. I docenti partecipanti hanno potuto sperimentare lo studio dei rivelatori di particelle, meccanica quantistica, gravità, radioattività, superconduttività, nanotecnologie per il monitoraggio ambientale, acceleratori al plasma, sistemi complessi, dispositivi fotovoltaici e applicazioni della luce di sincrotrone per i beni culturali.

Con lo scopo di presentare le principali attività di ricerca scientifica e tecnologia condotte dall’INFN e da università e altri enti di ricerca, oltre alle attività sperimentali, i docenti hanno anche potuto visitare le infrastrutture di ricerca dei Laboratori Nazionali di Frascati e seguire seminari sulle ultime frontiere della fisica. Durante i seminari quest’anno si è raccontato della materia oscura, dell’energia delle stelle e degli acceleratori di particelle di oggi e di domani, del James Webb Space Telescope, di universo e di meccanica quantistica, ospitando interventi di relatori non solo dell’INFN ma anche dell’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica), dell’ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile) e del GSSI (Gran Sasso Science Institute).

Incontri di Fisica

Il corso, nato ai Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN nel 2001, rappresenta una delle attività chiave del programma Educational dei LNF volte a rafforzare il legame tra il mondo della scuola e della ricerca per aumentare la consapevolezza del valore delle scoperte scientifiche e delle loro applicazioni nel quotidiano, che sono una conquista di tutta la società. Negli anni ha visto un totale di oltre 4500 partecipanti, e dal 2016, grazie alla collaborazione con l’Università degli Studi Guglielmo Marconi, prevede non solo il corso di aggiornamento in presenza ma anche il corso di formazione online (IDF 2.0).

Le tecniche sviluppate nell’ambito della fisica astroparticellare ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN (LNGS-INFN) hanno contributo al lavoro di analisi di un raro meteorite. Si tratta del meteorite Winchcombe, recuperato nell’area di Gloucestershire in Inghilterra a febbraio 2021, che è stato analizzato da un gruppo internazionale di ricercatori e ricercatrici, tra cui anche scienziati dei LNGS-INFN. I risultati, pubblicati di recente su Science, dimostrano come i meteoriti carbonacei abbiano giocato un ruolo chiave nel trasportare nello spazio gli ingredienti necessari a dare il via alla formazione degli oceani e della vita sulla Terra.
Il meteorite Winchcombe è stato recuperato poche ore dopo il suo impatto con la superficie terrestre e questo ha permesso di preservarlo dagli effetti di agenti atmosferici, come pioggia, esposizione solare o vento. È stato poi analizzato in diversi laboratori internazionali, specializzati nello studio di materiali di origine extraterrestre, e tra questi per la prima volta anche il laboratorio STELLA (Subterranean Low-Level Assay) dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso INFN, utilizzando purissimi rivelatori al Germanio.
Le tecnologie sviluppate per cercare di osservare eventi rarissimi, come ad esempio le possibili interazioni di materia oscura o il cosiddetto “doppo decadimento beta senza emissione di neutrini”, si sono così dimostrate efficaci anche in un ambito di ricerca inaspettato, come quello dello studio dei meteoriti. Parti del meteorite, originatosi da un asteroide frammentato vicino a Giove e giunto sulla Terra dopo un viaggio di milioni di anni, sono infatti state inviate ai Laboratori del Gran Sasso dal Natural History Museum di Londra, per essere sottoposti a un’analisi spettrometrica. L’esito delle analisi ha permesso di stimare le dimensioni originali prima della sua frammentazione, dovuta all’entrata in atmosfera, e il tempo di esposizione totale al flusso di raggi cosmici nel suo cammino verso la Terra.
“Avere la possibilità di analizzare un oggetto di tale rarità e purezza ci ha permesso di ottenere informazioni sulle caratteristiche e composizione originale del Sistema Solare, al tempo della sua formazione, 4,6 miliardi di anni fa: è come avere a disposizione una macchina del tempo,” dichiara Matthias Laubenstein, responsabile del Laboratorio Tecniche Speciali per la rivelazione di eventi rari dei LNGS.

Il risultato più importante ottenuto dallo studio consiste nell’aver riscontrato che il meteorite contiene acqua (extraterrestre) con caratteristiche simili a quelle dell’acqua sulla Terra e tracce di amminoacidi, ovvero molecole prebiotiche che sono componenti fondamentali per l’origine della vita sulla Terra.

L’osservazione e la registrazione diretta della traiettoria del meteorite in entrata in atmosfera hanno permesso anche di poter ricostruire con grande precisione l’orbita dell’oggetto cosmico, dalla sua origine nei pressi del pianeta Giove, milioni di anni fa, alla sua successiva caduta sulla Terra nel viaggio verso il Sole.