Categoria: infn-it

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Lunedì 24 febbraio, presso il dipartimento di fisica “Ettore Pancini” dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, sono stati inaugurati i laboratori di ricerca PLANET (Physics LAboratory in Naples for Einstein Telescope) e AIL (Advanced Instrumentation Laboratory). Il primo svilupperà tecnologie di punta per il futuro osservatorio di onde gravitazionali Einstein Telescope (ET), mentre il secondo sarà dedicato alla caratterizzazione di dispositivi quantistici e diagnostici avanzati. I due laboratori sono inclusi rispettivamente nei progetti nazionali ETIC (Einstein Telescope Infrastructure Consortium) e IRIS (Innovative Research Infrastructure on Applied Superconductivity), coordinati scientificamente dall’INFN, e finanziati dai fondi europei “Next Generation EU” attraverso il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) nell’ambito della Missione 4 coordinata dal MUR Ministero dell’Università e della Ricerca.

Dopo i saluti dei rappresentanti istituzionali, tra cui il delegato alla ricerca dell’ateneo partenopeo Lorenzo Marrucci e il vicepresidente dell’INFN Marco Pallavicini, sono intervenuti Michele Punturo (INFN Perugia), coordinatore scientifico del progetto ETIC e responsabile internazionale di Einstein Telescope, Lucio Rossi, docente di fisica sperimentale all’Università di Milano e responsabile del progetto IRIS, Rosario De Rosa e Giuliana Fiorillo, docenti di fisica sperimentale presso l’Università di Napoli Federico II e responsabili rispettivamente dei laboratori PLANET e AIL.

«Le due strutture inaugurate oggi presso il dipartimento di fisica si aggiungono alla grande dotazione di laboratori di ultima generazione, che consentono a ricercatori e studenti di sviluppare una formazione e competenze all’avanguardia, e che attraggono studiosi da tutto il mondo», sottolinea il Rettore dell’Università Federico II Matteo Lorito. «Realizzati attraverso due progetti italiani, ETIC e IRIS, finanziati con i fondi europei Next Generation EU dal PNRR, i nuovi laboratori sono parte di infrastrutture di ricerca di interesse nazionale, con un set di attrezzature che ha pochi eguali in Italia». 

«L’INFN, grazie ai fondi PNRR messi a disposizione dal MUR per il potenziamento delle infrastrutture di ricerca, ha investito molto sui due progetti nazionali ETIC e IRIS, che riguardano due tematiche scientifiche di ampio respiro. La prima è legata al grande sforzo tecnologico che stiamo mettendo in campo per supportare la candidatura italiana a ospitare in Sardegna il progetto internazionale per il futuro rivelatore di onde gravitazionali Einstein Telescope. La seconda è invece la crescita già in atto delle tecnologie superconduttive, sia per la ricerca fondamentale, sia per applicazioni utili alla società», aggiunge il vicepresidente dell’INFN Marco Pallavicini. «L’apertura di questi due laboratori rappresenta un ottimo esempio di una tradizione a cui siamo molto affezionati, che vede le attività scientifiche dell’INFN integrate con le attività dei dipartimenti di fisica delle università: questa collaborazione crediamo sia un grande valore aggiunto sia per l’INFN sia per gli atenei».

Le sfide di ETIC e PLANET, verso Einstein Telescope

ETIC è un consorzio promosso e finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) nell’ambito della Missione 4 del PNRR, composto da 14 università ed enti di ricerca italiani, di cui l’INFN è capofila. Il progetto mira a sostenere la candidatura italiana a ospitare, nell’area intorno alla miniera dismessa di Sos Enattos, nel Nuorese, l’Einstein Telescope, una delle più importanti infrastrutture di ricerca che saranno costruite in Europa nei prossimi anni. Gli obiettivi principali di ETIC sono la caratterizzazione del sito di Sos Enattos e la creazione di una rete di laboratori in tutta Italia, tra cui il neonato PLANET, che svilupperà tecnologie innovative per ET.

«Il laboratorio PLANET rappresenta un elemento fondamentale della strategia italiana per la realizzazione di Einstein Telescope. In questo laboratorio si svilupperanno alcune delle tecnologie chiave che renderanno possibile il raggiungimento dell’ambiziosa sensibilità di ET», spiega Michele Punturo. «In particolare, il progetto ETIC ha finanziato a Napoli le infrastrutture e gli strumenti per sviluppare nuovi sistemi di filtraggio sismico, disegnare componenti ottici di nuova concezione e monitorare fonti di rumore ambientale e sismico. È estremamente importante che questo laboratorio operi con piena efficienza nei prossimi anni, per permettere alla comunità scientifica italiana di mantenere a livello europeo un ruolo di leadership anche tecnologica nel progetto Einstein Telescope».

PLANET si trova nell’area del dipartimento di fisica “Ettore Pancini” dell’Università degli Studi di Napoli Federico II ed è stato attrezzato per lo sviluppo e la caratterizzazione di sistemi optomeccanici di elevata sensibilità. «L’apertura di questo nuovo laboratorio ci permetterà di realizzare attività di ricerca finalizzate al futuro osservatorio Einstein Telescope, lavorando in particolare su tre ambiti», evidenzia Rosario De Rosa. «Il primo riguarda lo sviluppo di un nuovo prototipo per il sistema di specchi di ET, che rispetto ai sistemi usati attualmente permetterà di ottenere lo stesso tipo di attenuazione del rumore sismico in uno spazio più ridotto. Gli altri due ambiti ci vedono impegnati rispettivamente nella ricerca di nuove tecniche per la riduzione del rumore quantistico e nella sensoristica per l’interferometro. Quest’ultimo filone si affianca all’attività di caratterizzazione sismica, magnetica e acustica del sito candidato di Sos Enattos, che portiamo avanti già da diversi anni».

IRIS e il laboratorio AIL: la superconduttività per la transizione energetica e la salute

L’infrastruttura di ricerca IRIS, distribuita su sei poli principali (Frascati, Genova, Milano, Napoli, Salento e Salerno), ha l’obiettivo di realizzare due dispositivi superconduttivi avanzati per il trasporto di energia elettrica a zero emissioni e lo sviluppo di magneti a campo elevato e ad alta efficienza energetica. Il laboratorio napoletano AIL, in particolare, sarà dotato di infrastrutture all’avanguardia per la caratterizzazione di dispositivi quantistici e lo sviluppo di tecnologie diagnostiche avanzate.

«Quello di Napoli è il primo laboratorio che viene inaugurato dei sei previsti per IRIS, infrastruttura distribuita equamente tra centro-nord e sud. Il laboratorio è dedicato alla strumentazione avanzata per la superconduttività applicata, tecnologia chiave sia per i futuri grandi acceleratori che per la transizione energetica con trasporto di energia a zero emissioni e magneti energy saving per il nucleare sostenibile», dice Lucio Rossi.

 «Il polo di Napoli collaborerà con quelli di Milano-LASA e Salerno per sviluppare i sistemi diagnostici del magnete ESMA e della linea green. Il laboratorio AIL sarà dotato di strumentazione all’avanguardia per la caratterizzazione di dispositivi superconduttivi e rivelatori ad altissima sensibilità, contribuendo alla ricerca in fisica fondamentale», conclude Giuliana Fiorillo. «Inoltre, questa nuova infrastruttura potenzierà l’impatto di IRIS presso l’Università di Napoli Federico II, rispondendo alle esigenze di una vasta comunità scientifica. Il laboratorio fungerà da crocevia interdisciplinare, catalizzando expertise e favorendo collaborazioni nazionali e internazionali. Integrando la strumentazione esistente con nuove acquisizioni, permetterà di raccogliere, potenziare e ampliare competenze strumentali, sperimentali e teoriche su tecnologie avanzate e nanomateriali».

Ogni undici anni, il Sole raggiunge il suo periodo di massima attività: passa da uno stato calma a un periodo di intense emissioni energetiche, per poi tornare allo stato di quiete. La variabilità dell’attività del Sole ha un effetto misurabile in termini di energia, intensità e direzionalità sulle particelle cariche che dalla galassia entrano nella sfera di influenza solare, l’eliosfera. E l’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), un rivelatore di particelle installato all’esterno della Stazione Spaziale Internazionale, ha potuto verificare questi effetti attraverso l’analisi di circa 200 miliardi di raggi cosmici raccolti nel corso di un intero ciclo solare, dal maggio 2011 al novembre 2022. Due studi pubblicati recentemente sulla rivista Physical Review Letters presentano i risultati dell’indagine, comprensiva di circa 50.000 misure della variabilità dell’abbondanza di undici differenti tipi di raggi cosmici.

“Le misure di AMS forniscono per la prima volta un quadro completo degli effetti che l’attività solare ha sui raggi cosmici, evidenziando differenze marcate tra le particelle” osserva Valerio Formato, ricercatore INFN e tra i principali autori di una delle due pubblicazioni. “In un articolo abbiamo analizzato la variazione nel tempo del flusso di elettroni, positroni (l’antiparticella degli elettroni), protoni e antiprotoni, e abbiamo individuato una correlazione tra particelle dello stesso segno, cioè tra protoni e positroni, e tra elettroni e antiprotoni. Mentre un inaspettato ritardo, o isteresi, è stato trovato per particelle con carica opposta, e ricondotto alle differenti traiettorie che i raggi cosmici hanno nell’eliosfera”.

L’altro articolo ha esaminato sette differenti nuclei presenti nei raggi cosmici – elio, litio, berillio, boro, carbonio, azoto e ossigeno – e ne ha misurato la modulazione solare, ovvero i cambiamenti in energia e intensità durante il ciclo solare. “Abbiamo osservato che i flussi di queste sette specie nucleari subiscono tutti una simile variazione nel tempo, ma l’intensità di questa variazione differisce, perché dipende dalla forma spettrale dei nuclei. Questa proprietà è legata all’origine della particella e alle condizioni che ha incontrato durante la sua propagazione, ed è stata osservata per la prima volta nei nuclei cosmici”, conclude Formato.

“I dati pubblicati da AMS sulla variazione nel tempo dei flussi di numerose specie di raggi cosmici costituiscono un insieme di misure senza precedenti. Questa enorme banca dati ci aiuterà a estrapolare informazioni inedite sulla natura e l’origine dei raggi cosmici e sulla loro propagazione nello spazio, e fornirà una base solida per lo studio della fisica dell’eliosfera”, afferma il coordinatore nazionale dell’esperimento Alberto Oliva, ricercatore INFN. “Inoltre, la comprensione dei meccanismi di propagazione dei raggi cosmici nell’eliosfera darà un contributo fondamentale alla meteorologia spaziale e allo sviluppo di approcci innovativi per la tutela della salute degli astronauti, inevitabilmente e continuamente esposti alla radiazione cosmica nello spazio” aggiunge Valerio Vagelli, responsabile del programma dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) per la partecipazione italiana alle operazioni e allo sfruttamento scientifico dei dati della missione AMS.

La collaborazione AMS sta progettando un upgrade dell’esperimento, che sarà installato durante una serie di operazioni extraveicolari internazionali nel 2026. L’upgrade permetterà di implementare il campo visivo dello strumento, e quindi di incrementare in maniera significativa il numero di particelle osservate, con la possibilità di ricercare anche particelle estremamente rare, ancora non osservate nei raggi cosmici. 

 

AMS è una collaborazione internazionale che coinvolge 44 istituzioni di America, Europa e Asia, ed è sostenuta dal DOE Department of Energy statunitense e dalla NASA. L’INFN e l’ASI hanno svolto – e continueranno a svolgere anche in fase di potenziamento – un ruolo di primo piano nella progettazione e realizzazione di tutto lo strumento, e supportano i gruppi italiani nelle loro attività operazionali e di analisi dati. Le ricercatrici e i ricercatori italiani delle sedi dell’INFN, dell’ASI, 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. I dati pubblicati dalla collaborazione AMS dall’inizio delle operazioni sono resi disponibili alla comunità scientifica tramite il Cosmic Ray Database, ospitato dallo Space Science Data Center dell’ASI.

Creiditi immagine: NASA

I Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sono ancora una volta protagonisti di un progetto Europeo Horizon per la protezione dell’ambiente sottomarino.

Numerosi studi scientifici hanno rivelato gli effetti dannosi del rumore prodotto dal traffico navale sia sui cetacei, sia su specie ittiche di grande interesse commerciale, come i merluzzi e le seppie, in particolare sulla loro comunicazione e riproduzione. Per proteggere queste specie e garantire l’equilibrio ecosistemico, è necessario sviluppare azioni di ricerca scientifica e industriale per ridurre il rumore acustico prodotto dalle navi.

A questi obiettivi mira il nuovo progetto Horizon Lownoiser, finanziato dall’Unione Europea con 6,3 milioni di euro e coordinato dalla Maritime CleanTech (Norvegia), che guida un consorzio di 15 partner, tra cui i Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN a Catania, da anni impegnati in ricerche e iniziative per la protezione dell’ambiente sottomarino. Il consorzio Lownoiser conta anche sulla partecipazione di aziende leader dell’industria navale e dei servizi marittimi, che lavoreranno in sinergia con i partner scientifici per sviluppare tecnologie e strategie avanzate di mitigazione del rumore acustico.

“Siamo molto orgogliosi di lanciare il progetto Lownoiser, che rappresenta un passo fondamentale per affrontare la critica sfida ambientale dell’inquinamento acustico sottomarino prodotta dal trasporto marittimo”, afferma Ada Jakobsen, CEO di Maritime CleanTech. “Vogliamo che le tecnologie sviluppate nel corso del progetto aiutino a salvaguardare gli ecosistemi marini dei nostri oceani per le generazioni future”.

Durante il progetto, che durerà 48 mesi, verranno sviluppati e testati nuovi sistemi e componenti per ridurre le emissioni acustiche delle navi e saranno adottate nuove tecnologie di misura. 

“Ai Laboratori Nazionali del Sud è affidato il compito di sviluppare sistemi di monitoraggio real-time utilizzando la nuova tecnologia Distributed Acoustic Sensing (DAS) grazie alle competenze dei suoi ricercatori e delle sue ricercatrici e alla straordinaria rete di cavi sottomarini e sensori che i Laboratori del Sud hanno installato al largo della Sicilia”, commenta Giorgio Riccobene, responsabile del progetto per l’INFN.

Lownoiser permetterà di definire protocolli e standard che aiuteranno i costruttori navali, i fornitori di attrezzature e gli enti regolatori ad adottare pratiche sostenibili per l’ambiente marino. Con la sua combinazione tra eccellenza industriale e ricerca d’avanguardia, Lownoiser aprirà quindi la strada a oceani più silenziosi e a trasporti marittimi ecosostenibili.

 

Immagine: Roald Amundsen – HX Hurtigruten Expeditions