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L’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare si unisce alla decisa e ferma presa di posizione assunta dall’Unione Europea e dal nostro Governo di condanna dell’aggressione della Russia all’Ucraina, così come di ogni forma di sopraffazione fra Stati, popoli e persone, in nome del rispetto, del confronto, della cooperazione come strumenti unici e indispensabili per la realizzazione degli Stati democratici, della libertà dei popoli, del progresso della società. Questo è quanto ogni giorno in cui esercitiamo il nostro mestiere di ricercatori ci mostra la scienza, questo è quanto ogni giorno vogliamo rappresentare come Istituzione scientifica pubblica di uno Stato libero e democratico, questi sono i nostri valori. 
In questo momento profondamente drammatico, che lascia tutti noi sconcertati per la sua insensatezza e brutalità, esprimiamo la nostra piena solidarietà al popolo ucraino. E assicuriamo la nostra disponibilità a sostenere le iniziative di pace e a supporto delle persone in difficoltà che verranno promosse dal Governo italiano e dal Ministero dell’Università e della Ricerca. Stiamo lavorando per poter offrire sostegno alle nostre colleghe e ai nostri colleghi ucraini con iniziative di accoglienza, e aiuteremo a diffondere iniziative di aiuto alla popolazione ucraina promosse dalle nostre strutture locali, dal nostro personale e dalla comunità scientifica. L’INFN inoltre sarà allineato con le decisioni del Governo e del Ministero dell’Università e della Ricerca in merito alla gestione delle collaborazioni scientifiche internazionali che coinvolgono la Russia. Vogliamo altresì esprimere profonda amarezza per la condizione delle colleghe e dei colleghi russi e dei loro concittadini che subiscono le tragiche scelte del loro Governo. La scienza è stata, è e continuerà sempre a essere per sua stessa natura luogo di libertà e terreno di dialogo e collaborazione tra le persone e tra i popoli: in questo crediamo come persone e come scienziati, e per questo lavoriamo come INFN.

 

 L’iniziativa di 4CH SUM-Save the Ukraine Monuments

 

 

Le ricercatrici e i ricercatori dell’esperimento CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) situato ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) hanno pubblicato oggi, 6 aprile, su Nature i nuovi risultati sulla natura del neutrino, che dimostrano inoltre l’eccezionalità della tecnologia sviluppata, in grado di mantenere un rivelatore di oltre 700 kg a temperature vicine allo zero assoluto, per più di tre anni.

CUORE, che opera nel silenzio cosmico delle sale sperimentali sotterranee dei Laboratori del Gran Sasso, protetto da 1.400 metri di roccia, è tra gli esperimenti più sensibili al mondo per lo studio di un processo nucleare, chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini, possibile solo se neutrino e antineutrino sono la stessa particella. Questo decadimento, se osservato, chiarirebbe per la prima volta il mistero della natura di Majorana del neutrino. I risultati di CUORE si basano su una quantità di dati, raccolta negli ultimi tre anni, dieci volte più grande di qualsiasi altra ricerca con tecnica sperimentale simile. Nonostante la sua fenomenale sensibilità, l’esperimento non ha ancora osservato prove di eventi di questo tipo. Da questo risultato è possibile stabilire che un atomo di tellurio impiega più di 22 milioni di miliardi di miliardi di anni per decadere. I nuovi limiti di CUORE sul comportamento dei neutrini sono cruciali nella ricerca di una possibile nuova scoperta della fisica delle particelle, che sarebbe rivoluzionaria perché aiuterebbe a comprendere le nostre stesse origini.

“L’obiettivo è capire come ha avuto origine la materia”, spiega Carlo Bucci, ricercatore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso e responsabile internazionale dell’esperimento CUORE.

“Stiamo cercando un processo che violi una simmetria fondamentale della natura”, aggiunge Roger Huang, giovane ricercatore del Lawrence Berkeley National Laboratory del Department of Energy degli Stati Uniti e uno degli autori del nuovo studio. “L’asimmetria tra materia e antimateria nell’universo è ancora un rebus”, dice Huang. “Se i neutrini sono le loro stesse antiparticelle, questo potrebbe aiutare a risolverlo”.

“Il doppio decadimento beta senza emissione di neutrini, se sarà misurato, sarà il processo più raro mai osservato in natura, con un tempo di decadimento di oltre un milione di miliardi di volte superiore all’età dell’universo”, afferma Danielle Speller, professoressa alla Johns Hopkins University e componente del Physics Board di CUORE.

CUORE è un vero trionfo scientifico e tecnologico, non solo per i suoi nuovi risultati, ma anche per aver dimostrato con successo il funzionamento del suo criostato in condizioni veramente estreme, alla temperatura di 10 millesimi di grado sopra lo zero assoluto (10 milliKelvin).  La temperatura nel rivelatore CUORE viene attentamente monitorata con sensori in grado di rilevare una variazione di appena un decimillesimo di grado Celsius. Il doppio decadimento beta senza emissione di neutrini ha una firma energetica specifica e aumenterebbe la temperatura di un singolo cristallo di una quantità ben definita e riconoscibile.

“È il più grande refrigeratore del suo genere al mondo”, sottolinea Paolo Gorla, ricercatore dei Laboratori del Gran Sasso e Technical Coordinator di CUORE. “Capace di mantenere la temperatura di 10 milliKelvin ininterrottamente per circa tre anni”. Una tale tecnologia ha applicazioni ben oltre la fisica delle particelle fondamentali. In particolare, può trovare impiego nella realizzazione dei computer quantistici, dove una delle principali difficoltà dal punto di vista tecnologico è mantenerli sufficientemente freddi e schermati dalle radiazioni ambientali.

“Lo straordinario funzionamento del criostato di CUORE è il coronamento di una lunga sfida tecnologica iniziata a metà degli anni ‘80 dal gruppo di Ettore Fiorini a Milano, che ha visto l’evoluzione dei rivelatori criogenici, da cristalli di pochi grammi agli oltre 700 kg degli attuali”, aggiunge Oliviero Cremonesi, Presidente della Commissione Scientifica Nazionale per la fisica astroparticellare dell’INFN.

“La sensibilità del rivelatore è davvero fenomenale,” afferma Laura Marini, ricercatrice presso il Gran Sasso Science Institute e Run Coordinator di CUORE, “al punto che osserviamo segnali generati da vibrazioni microscopiche della crosta terrestre.” “Abbiamo visto effetti dovuti a terremoti in Cile e Nuova Zelanda”, continua Marini “misuriamo costantemente il segnale delle onde che si infrangono sulla riva del mare Adriatico, a 60 chilometri di distanza, che diventa più forte in inverno, quando c’è tempesta”.

CUORE sta facendo da apripista per la prossima generazione di esperimenti: il suo successore, CUPID (CUORE Upgrade with Particle Identification), è già in avanzata fase di sviluppo e sarà oltre dieci volte più sensibile di CUORE. Nel frattempo, CUORE non ha ancora finito. “Saremo operativi fino al 2024 – aggiunge Bucci – e sono impaziente di vedere che cosa troveremo”.

CUORE è gestito da una collaborazione di ricerca internazionale, guidata dall’INFN in Italia e dal Berkeley National Laboratory negli Stati Uniti.

APPROFONDIMENTI

Particelle particolari

I neutrini sono ovunque: ci sono quasi mille miliardi di neutrini che passano attraverso l’unghia di un tuo dito mentre leggi questa frase. Non sentono l’effetto delle due forze più intense dell’universo, l’elettromagnetismo e la forza nucleare forte, e questo consente loro di passare attraverso la materia, quindi anche attraverso tutta la Terra, senza interagire. Nonostante il numero enorme, la loro natura così elusiva li rende molto difficili da studiare, sono un vero grattacapo per i fisici. L’esistenza di queste particelle è stata postulata per la prima volta oltre 90 anni fa, ma fino alla fine degli anni ’90 non si sapeva nemmeno se i neutrini avessero una massa, ora sappiamo di sì ma è davvero molto piccola.

Una delle tante domande ancore aperte sui neutrini è se siano le loro stesse antiparticelle. Tutte le altre particelle hanno delle corrispondenti antiparticelle, la loro controparte di antimateria: agli elettroni corrispondono gli antielettroni (positroni), ai quark gli antiquark, ai neutroni e ai protoni (che sono i costituenti dei nuclei atomici) gli antineutroni e gli antiprotoni. A differenza di tutte le altre particelle, è possibile che i neutrini siano le loro stesse antiparticelle. Un tale scenario è stato teorizzato per la prima volta dal fisico Ettore Majorana nel 1937 e le particelle che mostrano questa proprietà sono conosciute come fermioni di Majorana.

Se i neutrini fossero davvero fermioni di Majorana potremmo forse rispondere a una domanda che è alla base della nostra stessa esistenza: perché c’è così tanta più materia che antimateria nell’universo?

Un dispositivo raro per decadimenti rari

Determinare se i neutrini siano le loro stesse antiparticelle è difficile, proprio perché essi non interagiscono molto spesso. Il miglior strumento dei fisici per cercare i neutrini di Majorana è un ipotetico tipo di decadimento naturale radioattivo chiamato decadimento doppio beta senza neutrini. Il decadimento beta è una forma abbastanza comune di decadimento in alcuni atomi, che trasforma un neutrone di un nucleo atomico in un protone, mutando l’elemento chimico dell’atomo ed emettendo un elettrone e un antineutrino come conseguenza del processo. Il doppio decadimento beta è più raro: invece di un solo neutrone, due di essi si trasformano in due protoni allo stesso tempo, emettendo due elettroni e due antineutrini. Ma se il neutrino è un fermione di Majorana, allora teoricamente un singolo neutrino “virtuale”, che funge da antiparticella di sé stesso, potrebbe prendere il posto di entrambi gli antineutrini e solo i due elettroni sarebbero emessi dal nucleo atomico, da qui il nome del processo. Il decadimento doppio beta senza neutrini è stato teorizzato per decenni, ma non è mai stato osservato.

L’esperimento CUORE è impegnato a rivelare negli atomi di tellurio un decadimento doppio beta senza neutrini. L’esperimento utilizza quasi mille cristalli di ossido di tellurio purissimo, del peso complessivo di oltre 700 kg. Questa grande quantità di tellurio è necessaria perché, in media, ci vuole più di un miliardo di volte l’età dell’Universo perché un singolo atomo instabile di tellurio subisca un normale doppio decadimento beta. Ma ci sono milioni di miliardi di miliardi di atomi di tellurio in ciascuno dei cristalli utilizzati da CUORE, il che significa che il doppio decadimento beta standard (con emissione di due neutrini) avviene abbastanza regolarmente nel rivelatore, circa alcune volte al giorno in ciascun cristallo. Il doppio decadimento beta senza neutrini, ammesso che si verifichi, è estremamente più raro, e quindi la Collaborazione di CUORE deve impegnarsi per rimuovere quante più fonti di interferenza possibile che potrebbero nascondere l’evento cercato. Per schermare il rivelatore dai raggi cosmici, l’intero sistema si trova nelle sale sperimentali sotterranee dei Laboratori del Gran Sasso, dove i 1400 metri di roccia sovrastanti proteggono gli esperimenti dai raggi cosmici che piovono incessantemente sulla Terra. Una ulteriore schermatura è fornita da diverse tonnellate di piombo. Il piombo appena prodotto è leggermente radioattivo a causa della contaminazione naturale da uranio e altri elementi. Questo livello di radioattività è assolutamente trascurabile per qualsiasi tipo di utilizzo del piombo, eccetto per un rivelatore così sensibile come CUORE. Poiché la radioattività diminuisce nel tempo, il piombo utilizzato per circondare i rivelatori di CUORE è principalmente piombo recuperato da un’antica nave romana affondata quasi 2000 anni fa al largo delle coste della Sardegna.

CUORE è finanziato negli Stati Uniti dal Department of Energy (DoE) e dalla National Science Foundation (NSF) e in Italia dall’INFN, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. La Collaborazione CUORE include in Italia i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, i Laboratori Nazionali di Frascati e i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN e le Sezioni INFN e Università di Bologna, Università di Genova, Università di Milano Bicocca, Sapienza Università di Roma e il Gran Sasso Science Institute; negli Stati Uniti: California Polytechnic State University, San Luis Obispo; Lawrence Berkeley National Laboratory; Johns Hopkins University; Lawrence Livermore National Laboratory; Massachusetts Institute of Technology; University of California, Berkeley; University of California, Los Angeles; University of South Carolina; Virginia Polytechnic Institute and State University; Yale University; in Francia: Saclay Nuclear Research Center (CEA) e Irène Joliot-Curie Laboratory (CNRS/IN2P3, Paris Saclay University); in Cina: Fudan University e Shanghai Jiao Tong University.

 

 

 

 

Il Consiglio Direttivo dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare nel corso della riunione del 31 marzo ha approvato la delibera relativa alle misure finanziarie predisposte dall’Istituto a supporto di scienziati e scienziate che stanno subendo le conseguenze della guerra in Ucraina. In particolare, la delibera prevede lo stanziamento dei primi fondi, per un ammontare di 200.000 €, grazie ai quali saranno attivate iniziative a beneficio di studenti, professori universitari, ricercatori e scienziati che giungano in Italia per lavorare presso i Laboratori e le Sezioni dell’INFN in conseguenza della crisi politica e militare in atto.  

Saranno inoltre attivate presso le strutture dell’INFN posizioni “su invito” rivolte a quei ricercatori e ricercatrici ucraini che, pur conservando contratti presso le loro istituzioni nazionali, non possono più esercitare la propria attività nel loro Paese perché le infrastrutture e i laboratori in cui lavoravano sono stati danneggiati o distrutti. 

Queste misure si aggiungono a quelle già attuate dall’INFN fin dall’inizio della crisi umanitaria, che hanno consentito a quattro ricercatori ucraini di trovare accoglienza nei Laboratori dell’Istituto, e che hanno permesso di garantire il prolungamento della durata degli assegni di ricerca e delle borse di studio in scadenza per gli scienziati ucraini già in attività all’INFN.

Tutte queste misure si inseriscono nel contesto dell’invito, rivolto dal Ministro dell’Università e della Ricerca Maria Cristina Messa agli atenei e agli enti di ricerca, a realizzare iniziative di sostegno per scienziate e scienziati colpiti dalla guerra, trasformando in azioni concrete le indicazioni dell’art.4 del Decreto-legge n.16 del 28 febbraio 2022.

“L’approvazione da parte del Consiglio Direttivo dell’INFN di questo primo stanziamento di budget consente ora di aprire delle posizioni per far fronte all’emergenza causata dalla guerra, – spiega Antonio Zoccoli, presidente dell’INFN – e fornire così un aiuto concreto alle colleghe e ai colleghi ucraini che sono in sofferenza. A loro e a tutto il popolo ucraino esprimiamo la nostra piena vicinanza per la tragedia che stanno vivendo e il nostro incoraggiamento, con l’augurio che la pace possa essere presto ristabilita nel loro Paese”. “La misura consente inoltre – prosegue Zoccoli – di offrire una via di tutela anche per colleghe e colleghi di altra nazionalità che stanno subendo ripercussioni dovute al conflitto”. “In questa drammatica contingenza, che credo nessuno di noi avrebbe mai pensato si potesse verificare oggi nella nostra Europa, è importante ricordare come la scienza rappresenti per le persone un terreno comune di cooperazione e un canale di dialogo. Questa è una sua caratteristica costitutiva, che contribuisce a renderla una delle attività umane più belle, nobili e potenti: ognuno di noi scienziati deve fare la sua parte per far sì che ciò si esprima nei fatti”, conclude Zoccoli.

 

 

Circa 50 docenti da tutta Italia ai Laboratori di Frascati sperimentano la fisica in prima persona

Da oggi, 30 marzo, per tre giorni, circa 50 insegnanti saranno studenti presso i Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (LNF-INFN) grazie al progetto per docenti Incontri di Fisica, dopo due anni di attività solo online.

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” si rivolge ai docenti di discipline scientifiche delle scuole secondarie di II grado.

Durante il corso, che si svolgerà dal 30 marzo all’1 aprile presso i Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, i docenti, divisi in gruppi, parteciperanno a lezioni teoriche, visite dei laboratori e saranno accompagnati da ricercatori e ricercatrici in attività sperimentali hands-on per scoprire la radioattività, gli acceleratori di particelle al plasma e i rivelatori di particelle, ma anche applicazioni della fisica di base come il quantum computing o i pannelli fotovoltaici.

Dopo una difficile selezione dovuta alle restrizioni per la pandemia di Covid-19, i laboratori ospiteranno nel corso in presenza circa 50 docenti, di cui 23 partecipano per la prima volta, provenienti da 45 istituti secondari di II grado dalle regioni di Calabria, Campania, Emilia-Romagna, Lazio, Liguria, Lombardia, Piemonte, Puglia, Sardegna, Sicilia, Toscana e Veneto.

Da ottobre a dicembre 2021, per l’edizione 2021/2022 di “Incontri di Fisica”, è stato organizzato anche un ciclo di sei lectio magistralis online, ora disponibili sul canale YouTube dei Laboratori Nazionali di Frascati, che hanno coinvolto oltre 500 docenti, raccontando la fisica della complessità, l’Universo e i suoi misteri, la fisica delle particelle e delle astroparticelle, e le applicazioni della fisica in medicina e in biologia.

Il progetto dell’INFN “Incontri di Fisica” (IDF) nasce ai Laboratori Nazionali di Frascati nel 2001, raggiungendo quest’anno la sua XXI edizione, con l’obiettivo di promuovere l’insegnamento della fisica nelle scuole secondarie a partire dalle attività sperimentali. Negli anni ha visto un totale di oltre 4300 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).

Oltre alle inaccettabili perdite di vite umane e al dramma vissuto dalla popolazione che sta provocando milioni di rifugiati, l’invasione militare dell’Ucraina da parte della Federazione Russa e la conseguente guerra che devasta territori e città stanno provocando danni incalcolabili al patrimonio culturale ucraino: vengono distrutti o gravemente danneggiati monumenti, opere d’arte, memorie del passato, e con essi si perdono testimonianze della storia e dell’identità culturale di un intero popolo. Per solidarietà con l’Ucraina, il progetto europeo 4CH Competence Center for the Conservation of Cultural Heritage guidato dall’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare ha lanciato l’iniziativa SUM – Save the Ukraine Monuments per salvare la documentazione digitale del patrimonio culturale ucraino, allo scopo di supportare la ricostruzione e il futuro ripristino dei beni artistici dai danni causati dalla guerra.

“In questa drammatica situazione, – spiega Francesco Taccetti, ricercatore INFN e coordinatore di 4CH – i progetti e gli istituti europei che lavorano nel settore dei beni culturali si sono stretti insieme a formare una rete di salvataggio per il patrimonio culturale ucraino a partire dalle digital libraries, dimostrando una compattezza e un’unità di intenti che gettano le basi per un futuro comune”.

L’iniziativa SUM di 4CH è stata caldamente approvata dalla Commissione Europea, trovando anche l’immediata collaborazione e l’attivo impegno del Center for Contemporary and Digital History dell’Università del Lussemburgo, dell’Istituto di ricerca letteraria della Polonia Academy of Sciences e del Poznan Supercomputing and Networking Center. Sono stati rapidamente stabiliti contatti con le autorità ucraine, le istituzioni e i professionisti impegnati nella tutela del patrimonio artistico e le società private operanti nel settore culturale per duplicare su server sicuri nell’UE tutti i documenti digitali disponibili localmente, al fine di conservarli e restituirli ai legittimi proprietari quando, si spera presto, la pace sarà ristabilita in Ucraina. Numerose organizzazioni internazionali hanno approvato l’iniziativa SUM, in particolare Europeana, OPERAS e l’Associazione EOSC. L’INFN, coordinatore di 4CH, il Poznan Supercomputing and Networking Center e l’Università del Lussemburgo hanno predisposto le necessarie strutture di archiviazione digitale e una procedura per il trasferimento dei dati, che attualmente avviene tramite Internet ma può essere effettuato anche tramite hard disk portatile se necessario. La documentazione digitale trasferita in sicurezza è attualmente conservata presso queste istituzioni in duplice copia identica per garantirne la sicura preservazione. Attualmente sono attivi contatti con numerose istituzioni, organizzazioni e anche singole persone ucraine e un gran numero di dati è già stato duplicato nell’UE.

Informazioni di contatto: SUM@4ch-project.eu

 

 

 

Onde gravitazionali, vetri di spin e bosone di Higgs, sono le ricerche che negli ultimi anni si sono aggiudicate il premio Nobel, tutte contraddistinte da un grande contributo italiano. Tuttavia, capire le ragioni di un Nobel e le implicazioni che queste grandi scoperte possono avere nella realtà quotidiana non è sempre semplice. Sono proprio questi i temi su cui si è concentrata la terza edizione di PID@HOME, corso di formazione gratuito dedicato a docenti della scuola secondaria di I e II grado, giunta al termine ieri, lunedì 21 marzo. Organizzato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – INFN e da Pearson Italia, il corso, suddiviso in tre appuntamenti, ha visto la partecipazione di circa 300 docenti, confermando il grande successo ottenuto dall’iniziativa negli anni precedenti.

Ad aver chiuso il ciclo di incontri di PID@HOME, che ha preso il via lo scorso 7 marzo, è stato, nella giornata di ieri, l’intervento sulle implicazioni della scoperta del bosone di Higgs tenuto da Guido Tonelli, fisico del CERN, professore ordinario dell’Università di Pisa e ricercatore associato dell’INFN. Altre due grandi ricerche da Nobel, i vetri di spin e le onde gravitazionali, sono state protagoniste degli incontri che hanno avuto luogo rispettivamente il 7 e il 14 marzo. Nel primo, Maria Chiara Angelini, fisica teorica del Dipartimento di Fisica di Sapienza Università di Roma, ha raccontato del Nobel a Giorgio Parisi dello scorso autunno e delle applicazioni inaspettate della fisica dei sistemi complessi. Della ricerca delle onde gravitazionali e delle sue prospettive future ha parlato, invece, durante la lezione del 14 marzo, Viviana Fafone, professoressa di Fisica presso l’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. 

Il progetto PID@HOME è nato nel 2020 grazie alla collaborazione tra PID e Pearson Italia ed è ora giunto alla terza edizione, con un totale di oltre 550 docenti coinvolti. La collaborazione con INFN rientra nell’ambito di MySTEM, il progetto Pearson che ha l’obiettivo di valorizzare il ruolo delle discipline scientifiche nella formazione degli studenti – cittadini di domani – e di affiancare i docenti nel rinnovamento dello studio e della didattica legata alle discipline STEM.

PID è un programma di formazione proposto dall’INFN che dal 2018 si rivolge a docenti delle scuole secondarie di II grado. Organizza tre corsi di formazione all’anno tenuti nei laboratori nazionali dell’INFN; ognuno, della durata di cinque giorni, prevede lezioni teoriche e sperimentali in cui si affrontano argomenti di fisica nucleare, delle particelle e astro-particelle, con una particolare attenzione agli aspetti interdisciplinari della ricerca. Nell’autunno del 2021, dopo una sospensione di due anni a causa della pandemia, i corsi di PID in presenza sono ripartiti presso i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN.

Credit delle immagini:
– Vetri di Spin: ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
– Onde gravitazionali: © LIGO
– Bosone di Higgs: Simulazione di un evento di decadimento del bosone di Higgs in quattro muoni nell’esperimento Cms di Lhc, ©CERN

Si sono concluse giovedì 24 marzo le verifiche di collaudo pre-lancio, effettuate dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), dei sistemi di LARES-2 (LAser RElativity Satellite 2), satellite dedicato alla verifica sperimentalmente di alcuni aspetti relativistici predetti dalla teoria di Einstein e alla misura accurata di valori d’interesse nell’ambito della geodesia spaziale (tra cui la definizione metrologica della posizione del centro di massa della Terra), che costituirà lo strumento principale a bordo del volo inaugurale del nuovo lanciatore europeo Vega C, attualmente previsto per la fine maggio. Il progetto, concepito dal team scientifico del Centro Fermi e della Sapienza Università di Roma e coordinato dall’ASI, ha visto un fondamentale contributo dell’INFN, che, grazie alle sue ormai riconosciute competenze nel campo della realizzazione di tecnologie spaziali, è stato selezionato per la realizzazione dell’intero satellite, dopo l’esperienza già maturata con il predecessore del satellite, LARES-1.

Grazie alle sue caratteristiche, LARES-2, composto da una sfera di nickel ad alta densità (424 mm di diametro e 300 kg di massa) dotata di 303 retroriflettori CCR (Cube Corner Retroreflectors), rappresenterà un perfetto bersaglio riflettente per i raggi laser inviati dalle stazioni dell’International Laser Ranging Service (ILRS), che colpiranno il satellite nel corso della sua orbita intorno al pianeta a una quota di circa 6000 km. La rivelazione dei raggi retro-riflessi, effettuata dagli stessi centri di emissione, tra cui l’osservatorio ASI (Matera Laser Ranging Observatory), consentirà di effettuare misure estremamente precise della posizione di LARES-2 e di comprendere come questa sia influenzata dal campo gravitazionale e dalla rotazione terrestre.

“L’elevata massa e compattezza del LARES-2 e la possibilità di seguire costantemente la sua traiettoria attraverso il sistema di posizionamento laser che sarà utilizzato”, spiega Luciana Filomena, ricercatrice dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN presso il l’SCF_Lab, “permetteranno al satellite di ridurre al minimo l’influenza di altre perturbazioni non-gravitazionali, rendendolo di fatto una massa di prova particolarmente adatta a testare le previsioni della Relatività Generale, e quindi l’esatta curvatura dello spazio-tempo indotta dalla Terra e gli effetti prodotti dal cosiddetto Frame Dragging, un distintivo fenomeno gravitazionale associato alla rotazione terrestre.

La realizzazione di una struttura sferica di alta densità e perfettamente bilanciata e di specchi in possesso di forme e qualità tali da retro-riflettere i raggi laser incidenti hanno perciò rappresentato compiti cruciali ai fini del futuro e corretto funzionamento di LARES-2. Attività di cui l’INFN, attraverso i Laboratori Nazionali di Frascati e la sezione di Padova, è stato interamente responsabile.

“La selezione e la certificazione del materiale da adottare, le complesse lavorazioni meccaniche con i corrispondenti controlli dimensionali, hanno rappresentato le fasi fondamentali della progettazione e realizzazione di LARES-2”, illustra Adriano Pepato della sezione INFN di Padova. “La vasta esperienza sviluppata all’INFN nella progettazione e realizzazione di rivelatori nonché di acceleratori di particelle, e i contributi alla realizzazione di apparati fondamentali del programma di fusione nucleare (IFMIF e DTT ancillari al progetto ITER) hanno rappresentato la chiave del successo del contributo, che ha visto l’INFN sostituirsi al ruolo precedentemente assunto da aziende specializzate (LARES-1) . A queste attività, condotte presso la sezione di Padova, si sono infine aggiunte quelle svolte presso i Laboratori Nazionali di Frascati, responsabili del coordinamento del progetto e dei 303 riflettori che compongono l’ottica del satellite, dell’integrazione di quest’ultimo e dei test volti a verificare la sua idoneità al volo spaziale“.