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La quantità di energia sprigionata dall’esplosione del vulcano sottomarino dell’isola di Hunga Tonga – Hunga Haʻapai, nel sud Pacifico, è stata tale da rendere, a più giorni di distanza dall’eruzione, ancora osservabili i suoi effetti. A dimostrarlo, anche le variazioni di pressione atmosferica associate al percorso delle onde d’urto prodotte a seguito dell’evento, registrate dai sensori dei rivelatori del progetto PolarquEEEst, situati a Ny-Ålesund, nelle isole Svalbard, a 78°55’N, l’insediamento di ricerca più vicino al Polo Nord per la rivelazione dei raggi cosmici. Finanziato dall’INFN e dal Centro Ricerche Enrico Fermi, con il contributo dell’Istituto di Scienze Polari del CNR, l’esperimento ha infatti osservato, nel corso dei giorni, i passaggi che le onde d’urto emesse dall’esplosione in direzioni opposte hanno effettuato in corrispondenza della base scientifica del CNR “Dirigibile Italia” a Ny-Ålesund, dopo aver percorso l’intera superficie terrestre.

Fotografata dai satelliti in orbita terrestre, l’imponente esplosione di Hunga Tonga – Hunga Haʻapai del 15 gennaio ha distrutto parte dell’omonima isola su cui si trovava il vulcano, producendo un’onda d’urto che si è poi propagata attraverso l’atmosfera terrestre. La prima onda, dopo aver viaggiato per 13.500 km, ha raggiunto Ny-Ålesund lo stesso giorno alle 17:21 circa (ora italiana), manifestandosi con un aumento della pressione atmosferica misurata dai sensori installati sui tre rivelatori POLA del progetto PolarquEEEst, operativi nella stazione artica dal 2019.

Una seconda onda d’urto che si è propagata in direzione opposta percorrendo più di 27.000 km, è stata registrata circa 8 ore dopo, alle ore 5:20 del giorno successivo, il 16 gennaio. Una terza, corrispondente al primo impulso rivelato, che ha proseguito a una velocità media superiore ai 300 m/s nel suo viaggio attorno alla Terra, compiendo un giro ulteriore, è stata osservata dopo altre 36 ore, il 17 gennaio alle ore 17:35 circa. Ulteriori onde di pressione sono state osservate nella zona di Ny-Ålesund, dovute ai successivi passaggi della perturbazione.

“Obiettivo dei rivelatori PolarquEEEst   – spiega Francesco Noferini, responsabile INFN del progetto EEE e ricercatore della sezione di Bologna – è il monitoraggio dei raggi cosmici a latitudini estreme, e delle loro correlazioni con le condizioni atmosferiche e astrofisiche. Per questo i rivelatori dell’esperimento sono equipaggiati con vari sensori per monitorare le condizioni ambientali (temperatura, pressione) che hanno permesso la rilevazione dell’onda d’urto creata nell’esplosione del vulcano Hunga Tonga – Hunga Haʻapai.” 

“In questi quattro anni di operazione, gli strumenti dell’esperimento hanno funzionato con grande affidabilità e minima necessità di interventi. Le indicazioni fornite dai sensori dell’esperimento e la loro correlazione con altre grandezze fisiche, saranno di grande interesse per la comprensione dei meccanismi fisici in atto durante questi violenti fenomeni naturali”, conclude Mario Nicola Mazziotta, coordinatore della fisica per EEE e ricercatore della sezione INFN di Bari.

PolarquEEEst è parte del Progetto Extreme Energy Events (EEE) (https://eee.centrofermi.it/) e ha lo scopo di studiare i raggi cosmici al livello del mare misurandone il flusso a varie latitudini. In particolare, quattro rivelatori identici basati su due piani di scintillatori letti da sensori al silicio sono stati assemblati da studenti di scuole medie superiori italiane, norvegesi e svizzere, con la coordinazione dei ricercatori delle Sezioni INFN e Università di Bologna e Bari e del Centro Fermi. L’esperimento ha effettuato misure da Lampedusa sin oltre il circolo polare artico a 82°N (circa 900 km dal Polo Nord), anche grazie a una imbarcazione ecosostenibile del progetto Polarquest2018 (http://www.polarquest2018.org/). Dopo varie campagne di misura in diverse sedi, dal 2019 tre di questi rivelatori sono in presa dati a Ny-Ålesund nelle Isole Svalbard, presso altrettante stazioni del CNR.

Nel prossimo luglio chiamerà a raccolta a Bologna il gotha internazionale della fisica: è ICHEP 2022, la principale conferenza di fisica delle particelle, che lunedì 17 gennaio ha svelato la sua nuova immagine. Sono stati resi noti, infatti, i vincitori del bando indetto dall’INFN, in collaborazione con AIAP Associazione Italiana Design della Comunicazione Visiva, per la selezione del logo identificativo e della veste grafica dell’edizione 2022 di ICHEP, International Conference on High Energy Physics. Rivolto ai professionisti del settore grafico ed alle studentesse e agli studenti di scuole d’arte e dei corsi di grafica, singoli od organizzati in gruppo, il concorso ha riscosso un importante successo in termini di partecipazione, con oltre 350 proposte sottomesse.

La valutazione dei lavori presentati si è conclusa con l’individuazione dei cinque migliori elaborati grafici. Ad aggiudicarsi i 3.000 euro previsti per la proposta vincitrice del bando, che sarà adottata sia come logo di ICHEP 2022 che come marchio distintivo dei poster della conferenza, Giovanni Pantè. Un premio speciale di 500 euro, dedicato ai giovani sotto i 25 anni di età, è stato inoltre conferito a Emilio Dalpane, entrato nella cinquina dei finalisti. Previsto infine un riconoscimento anche per le proposte ritenute degne di menzione dal comitato di valutazione del concorso, che saranno esposte a Bologna durante la conferenza e presentate sui canali social di prossima apertura dell’ICHEP 2022. 

La prima edizione di ICHEP si è tenuta a Rochester, negli Stati Uniti, nel 1950 e dal 1960 la conferenza ha acquisito l’attuale cadenza biennale. Rappresenta l’appuntamento più importante a livello mondiale per la comunità scientifica che si occupa di ricerca nel campo della fisica delle particelle elementari ed è sede di confronto sui risultati più recenti in questo campo e per la definizione di future strategie di ricerca. L’organizzazione della 41° edizione della conferenza che si svolgerà a Bologna dal 6 al 13 luglio 2022 (per la prima volta in Italia nei suoi oltre 70 anni di storia) è stata affidata alle sezioni INFN di Bologna e Ferrara in collaborazione con le rispettive Università.

Risultati bando

Dopo un mese di verifiche ingegneristiche e scientifiche che hanno confermato la perfetta messa in orbita e funzionamento del satellite e dei suoi tre telescopi, l’11 gennaio 2021 il satellite IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), lanciato da Cape Canaveral il 9 dicembre 2021 e frutto di una collaborazione tra NASA e ASI, con il contributo di INAF e INFN, ha iniziato la fase scientifica. Questa fase durerà almeno due anni ed è stata inaugurata puntando il resto di supernova Cas A. L’osservazione durerà 19 giorni per raccogliere un numero sufficiente di fotoni per misurarne la polarizzazione.

Poiché la polarimetria è affamata di fotoni, le osservazioni di ciascuna sorgente dureranno mediamente giorni interi. Paolo Soffitta, responsabile scientifico nazionale (PI italiano, INAF-IAPS) di IXPE commenta che “per la prima volta si misurerà la polarizzazione risolta spazialmente da una sorgente estesa nella banda dei raggi X. La polarimetria X dei Resti di Supernove ci fornirà indicazione dei siti di accelerazione dei raggi cosmici grazie alla mappatura del campo magnetico. Non sarà Cas A l’unica Supernova che IXPE osserverà, infatti nel piano si misurerà la polarizzazione della Supernova di Tycho (Scoperta da Tycho Brahe nel 1572) e la piu debole Supernova del 1006.”

Luca Baldini, co-PI Italiano (Università di Pisa e INFN) aggiunge che “per misurare la polarizzazione della radiazione incidente dobbiamo mappare le proprietà dei raggi X che entrano nel telescopio. I rivelatori Gas Pixel Detector che abbiamo costruito per IXPE ci permettono di farlo per ogni singolo fotone catturato nelle osservazioni. Questa tecnica aumenta enormemente la sensibilità della nostra misura rispetto alle tecniche finora disponibili, riducendo i tempi di osservazione e dandoci quindi la possibilità di osservare molte sorgenti di natura diversa e, per quelle estese come Cas-A, misurare le mappe della polarizzazione e ricavarne informazioni sui meccanismi di emissione attivi in diverse zone della sorgente.

Immacolata Donnarumma, Project Scientist per l’Agenzia Spaziale Italiana conclude con “il piano di osservazione inizia con una sorgente astrofisica che ben mette in luce le proprietà uniche dei polarimetri a bordo di IXPE. I tre nuovi occhi di IXPE scruteranno l’estesa regione da cui abbiamo finora rivelato l’emissione X di CAS A per capire se e quanto questa sia polarizzata, con l’obiettivo di localizzare i siti in cui le particelle vengono accelerate dallo shock prodotto dall’esplosione. E’ solo l’inizio: il piano di osservazioni di IXPE in questo primo anno offrirà dati unici per diverse classi di sorgenti astrofisiche, da cui ci aspettiamo nuovi stimolanti approfondimenti teorici.”

Sono 11 i PRIN Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale recentemente selezionati dal Ministero dell’Università e della Ricerca nell’ambito del bando PRIN 2020 che vedono la partecipazione dell’INFN, di cui tre come capofila. Tra le tematiche di ricerca maggiormente premiate dalle graduatorie finali dei PRIN 2020 e sulle quali l’INFN sarà impegnato vi sono lo studio delle sorgenti astrofiche mediante segnali gravitazionali e l’indagine sui costituenti fondamentali della materia, siano essi noti o ancora sconosciuti, come nel caso della materia oscura, a dimostrazione del ruolo di leadership svolto dall’Istituto in questi settori di ricerca. In particolare, le tre proposte vincitrici di cui l’INFN è capofila fanno riferimento ai settori disciplinari della fisica fondamentale, dell’astrofisica e della scienza dei materiali, e sono coordinati da Pia Astone, ricercatrice della sezione INFN di Roma 1, Francesco Pandolfi, ricercatore della sezione Roma 1 dell’INFN, e Angelo Pagano, ricercatore INFN della sezione di Catania.

Il crescente interesse del sistema di ricerca nazionale nei confronti dell’astronomia gravitazionale, giustificato dagli importanti risultati conseguiti nel corso degli ultimi anni e dalle opportunità garantite dalla presenza sul suolo italiano dell’osservatorio europeo Virgo e dalla possibilità di ospitare in futuro l’interferometro di nuova generazione Einstein Telescope, dei quali l’Italia è capofila attraverso l’INFN, è certificato anche dai progetti a contributo INFN che si sono aggiudicati i finanziamenti del PRIN 2020 dedicati alle discipline appartenenti al settore delle scienze dell’Universo (EP9). Quattro delle cinque proposte di ricerca selezionate in questo settore avranno infatti come obiettivo lo studio, l’individuazione e lo sviluppo delle conoscenze, dei sistemi e delle tecnologie in grado di migliorare la sensibilità degli attuali interferometri e necessarie alla costruzione e al futuro funzionamento di ET.

Il progetto “Cutting-edge strategies to identify new GEMS (Gravitational and ElectroMagnetic wave Sources) in the Universe with current and next-generation detectors”, di cui l’INFN è proponente e coordinato da Pia Astone, con la partecipazione della Sapienza Università di Roma e dell’INAF Istituto Nazionale di Astrofisica, si avvarrà di un finanziamento di 591.400 euro e avrà come scopo quello di effettuare ricerche per l’individuazione dei parametri necessari alla rivelazione di sorgenti gravitazionali isolate, quali stelle di neutroni o magnetar, che rappresentano l’attuale frontiera dell’astronomia gravitazionale.

Il progetto a guida INFN ANDROMeDa (Aligned Nanotube Detector for Research On MeV Darkmatter), coordinato da Francesco Pandolfi si è aggiudicato 773.494 euro, parte dei fondi PRIN 2020 destinati alle proposte sottomesse da ricercatori con età inferiore ai 40 anni. ADROMeDa si propone di sviluppare un nuovo rivelatore di materia oscura sensibile grazie all’impiego di nanotubi di carbonio allineati verticalmente.

Il progetto ANCHISE (Array for Neutron and Charged particle detection with High Linear momentum Selection), coordinato da Angelo Pagano, che ha ricevuto un finanziamento ministeriale di 626.730 euro, valorizza le competenze INFN nel campo dello sviluppo di tecnologie per acceleratori di particelle. ANCHISE, a cui contribuiranno l’Università di Catania, l’Università e il Politecnico di Milano, mira infatti allo studio di un prototipo innovativo di rivelatore compatto composto da segmenti plastici per l’individuazione di particelle diverse prodotte nei collisori, con applicazioni nel monitoraggio delle radiazioni associabili alla produzione di fasci stabili ed esotici e sarà utile per applicazioni mediche.

È Ilaria Nardecchia, ricercatrice della Sezione INFN di Roma Tor Vergata, la vincitrice della prima edizione del Virgo Award, assegnato annualmente dalla collaborazione internazionale Virgo a un giovane ricercatore o ricercatrice, per il suo significativo contributo all’esperimento.

Il Virgo Award 2021 è andato a Ilaria Nardecchia “in riconoscimento dei suoi molti e rilevanti contributi all’esperimento Virgo, in particolare del suo profondo coinvolgimento nella modellizzazione e negli aspetti sperimentali che hanno portato con successo all’implementazione del sistema di compensazione termica dell’interferometro”.

“Sono molto felice ed è una grande soddisfazione ricevere questo premio dalla collaborazione Virgo, – commenta Ilaria Nardecchia – grazie a tutte le persone che mi hanno accompagnato in questo percorso, fin da quando ero studentessa, dieci anni fa”.

“I risultati dell’esperimento Virgo, ormai riconosciuti come un pilastro della fisica contemporanea, si basano sul lavoro di molti eccezionali giovani scienziati, che non sempre sono sotto i riflettori”, spiega Giovanni Losurdo, ricercatore dell’INFN che guida la collaborazione internazionale Virgo. “Abbiamo quindi deciso di istituire il Virgo Award proprio per valorizzare e dare un giusto riconoscimento pubblico al loro cruciale contributo. Congratulazioni, dunque, a Ilaria Nardecchia per questo meritato successo!”

La giuria che ha selezionato la vincitrice è composta da scienziati di alto livello nel campo della fisica delle onde gravitazionali: Lisa Barsotti (MIT Kavli Institute – LIGO), Monica Colpi (INFN e Università di Milano Bicocca), Gabriela Gonzalez (Louisiana State University), Frank Linde (Istituto di fisica subatomica dei Paesi Bassi – Nikhef ), Catherine Nary Man (Centre national de la recherche scientifique) e Andrea Vicerè (INFN Sezione di Firenze e Università di Urbino).

La cerimonia di premiazione ha avuto luogo oggi a EGO, l’Osservatorio Gravitazionale Europeo, durante la Virgo Week, appuntamento trimestrale di confronto dell’intera collaborazione internazionale, svoltasi nuovamente in presenza questa settimana, per la prima volta dall’inizio della pandemia.

Ilaria Nardecchia, 35 anni, abruzzese, adora le estreme terre del Nord e il mare. Attualmente assegnista di ricerca presso la Sezione INFN dell’Università di Roma Tor Vergata. Consegue la Laurea Magistrale in Astronomia e Astrofisica alla Sapienza Università di Roma e il Dottorato in Astrofisica in co-tutela tra le Università di Roma Tor Vergata e Sapienza. Membro della collaborazione Virgo da circa 10 anni, si dedica allo sviluppo e alla ricerca del sistema di compensazione termica per la correzione delle aberrazioni ottiche.

La Collaborazione Virgo è attualmente composta da circa 700 membri di 129 istituzioni in 16 diversi paesi (principalmente europei). L’Osservatorio Gravitazionale Europeo EGO ospita il rivelatore Virgo vicino a Pisa in Italia, ed è finanziato dal CNRS Centre National de la Recherche Scientifique francese, dall’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano, e da Nikhef Istituto Nazionale di Fisica Subatomica dei Paesi Bassi. http://www.virgo-gw.eu

 

 

Giovedì 16 dicembre anche l’INFN partecipa alle celebrazioni della prima Giornata Nazionale dello Spazio, iniziativa istituita dalla Presidenza del Consiglio dei Ministri, con il coordinamento dell’Agenzia Spaziale Italiana, nel giorno in cui fu lanciato, nel 1964, il primo satellite italiano, il San Marco 1. Obiettivo dell’iniziativa è far conoscere e promuovere il sistema e le attività spaziali del nostro Paese che così grande impatto hanno in termini di produzione di nuova conoscenza e di innovazione tecnologica, crescita economica e valorizzazione del ruolo internazionale dell’Italia, grazie alla lunga e intensa collaborazione tra i mondi della ricerca scientifica e dell’industria. Una fruttuosa sinergia, questa, a cui l’INFN contribuisce con un ruolo di primo piano grazie alle risorse, competenze e capacità tecnologiche messe in campo nelle missioni spaziali. E saranno proprio queste ultime le protagoniste degli eventi organizzati dall’INFN in occasione della Giornata Nazionale dello Spazio: il programma, con inizio alle ore 15, prevede tre appuntamenti online: “La Fermi Masterclass 2021”, la diretta Instagram “Spazio alla gravità” e l’incontro Youtube “Dalla lanterna allo spazio: il contributo genovese allo studio del nostro universo”. In occasione dell’iniziativa, la sezione INFN di Perugia proporrà inoltre per tutta la giornata sulla propria pagina web (https://www.pg.infn.it/en/infn-perugia-unit-home-page/) due video che illustreranno il contributo dell’INFN e dell’Università di Perugia alle attività spaziali e i disegni dei bambini che hanno partecipato al concorso organizzato da INFN, UNIPG e Agenzia Spaziale Italiana “Disegniamo l’Universo”.

Dunque, alle 15, si partirà con la Fermi Masterclass 2021, dedicata alla fisica delle astroparticelle e rivolta agli studenti delle scuole secondarie di II grado. L’evento, che si svolgerà in modalità online fino alle ore 18, e che lo scorso anno ha visto la partecipazione di quasi 700 tra studenti e studentesse, è organizzato dalle Sezioni dell’INFN e dalle Università di Bari, Perugia, Pisa, Roma, Torino e Trieste. Il programma dell’iniziativa prevede quest’anno una prima parte di seminari introduttivi sull’astrofisica dei raggi gamma e sull’esperimento Fermi e una seconda parte in cui sarà spiegato l’utilizzo di un programma online per l’analisi dei dati provenienti dall’esperimento Fermi-LAT, con cui i ragazzi potranno cimentarsi in una esercitazione pratica al computer. Per partecipare alle attività e ricevere maggiori informazioni sulla Fermi Masterclass, consultare il sito. (https://collisioni.infn.it/attivita_educative/fermi-masterclass/)

La sezione di Genova dell’INFN, in collaborazione con l’Università di Genova, propone invece un pomeriggio di conferenze divulgative durante le quali docenti e ricercatori racconteranno al pubblico le più suggestive e promettenti ricerche sul nostro universo e la coinvolgente avventura dell’esplorazione umana e robotica dello spazio. Sarà possibile seguire l’evento, dalle 15:00 alle 18:00, in diretta streaming sul canale YouTube dell’INFN di Genova: https://www.youtube.com/channel/UCXj-JZfoDiVVuR2zGhb9ltQ. Per consultare la lista degli ospiti che interverranno consultare il sito: https://www.ge.infn.it/wordpress/?p=19071.

Sviluppare nuovi esperimenti e tecnologie spaziali per mettere alla prova la gravità descritta dalla Teoria della Relatività Generale di Albert Einstein: una sfida che vede l’INFN protagonista e che in occasione della Giornata Nazionale della Spazio sarà raccontata, a partire dalle 18.00, nel corso della diretta Instragram “Spazio alla gravità”. Protagoniste dell’appuntamento, tre giovani scienziate, Francesca Dordei, ricercatrice della sezione INFN di Cagliari, Eleonora Castelli, ricercatrice dell’INFN e dell’Università di Trieste, e Luciana Filomena, ricercatrice dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, che presenteranno al pubblico tre ambiziosi progetti per lo studio dei fenomeni gravitazionali: gli osservatori di onde gravitazionali di nuova generazione Einstein Telescope e LISA, e il Laser Retroreflector Array (LaRA), retroriflettore posizionato a bordo del rover marziano Perceverance. A moderare l’incontro, Giuliana Galati, ricercatrice dell’INFN e dell’Università di Bari e divulgatrice scientifica. La diretta sarà trasmessa sulla pagina Instagram @infn_insights (https://www.instagram.com/infn_insights/)