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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

In occasione della Settimana Nazionale delle Discipline STEM (4-11 febbraio) istituita dal MUR Ministero dell’Università e della Ricerca per promuove iniziative per sensibilizzare e stimolare  l’interesse, la scelta e l’apprendimento di queste discipline, necessarie a favorire l’innovazione e lo sviluppo del settore nel nostro Paese, e dell’International Day of Women and Girls in Science, in programma l’11 febbraio, l’INFN ha previsto un ricco calendario di eventi e iniziative in tutta Italia. La giornata dedicata delle donne e ragazze nella scienza, istituita nel 2015 dall’Assemblea Generale delle Nazioni Unite, è dedicata a promuovere la partecipazione paritaria di donne e ragazze nel mondo della scienza, evidenziando l’importanza di un accesso equo all’istruzione, alla formazione, al lavoro e ai processi decisionali. Un impegno concreto per ispirare e sostenere le nuove generazioni di scienziate, ribadendo il ruolo cruciale delle donne nella ricerca e nell’innovazione.

I canali social INFN aderiscono alla campagna #WomenInScience, a cui parteciperanno anche altri grandi laboratori internazionali come il CERN. Sui nostri canali social – Facebook, YouTube, Instagram e Twitter – a partire dal 4 febbraio, in occasione anche della Settimana STEM promossa dal MUR e in programma fino all’11 febbraio, pubblicheremo tre interviste alle nostre ricercatrici coinvolte nell’esperimento KM3NeT e alla direttrice dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, Paola Gianotti.

Le celebrazioni prenderanno il via il 7 febbraio alle 19.00, presso il teatro Kursaal Santa Lucia di Bari, con la messa in scena dello spettacolo “La Forza Nascosta. Scienziate nella Fisica e nella Storia”. Lo spettacolo offre una prospettiva unica sulla fisica del Novecento attraverso le vite di quattro scienziate straordinarie: Marietta Blau, Chien-Shiung Wu, Milla Baldo Ceolin e Vera Cooper Rubin. Pionieristiche nel loro campo, queste donne hanno contribuito significativamente al progresso scientifico, pur non ricevendo sempre il riconoscimento che avrebbero meritato. Durante la serata, oltre a celebrare la Giornata Internazionale delle Donne e delle Ragazze nella Scienza, verranno ricordati anche i 70 anni del CERN, con gli interventi di Antonio Zoccoli, presidente dell’INFN, e Luciano Musa, rappresentante ufficiale del direttore generale del CERN.

A Cagliari, l’11 febbraio, si terranno delle speciali Masterclass “Women in Science”, dedicate a circa 60 studenti e studentesse dell’ultimo biennio delle superiori. Durante la giornata, i partecipanti potranno cimentarsi in attività sperimentali nei campi dell’astrofisica, della fisica della materia e della fisica delle particelle, vivendo un’esperienza immersiva nel mondo della scienza.

I Laboratori Nazionali del Sud celebreranno la giornata pubblicando un prodotto multimediale sul loro canale //www.youtube.com/@eventilaboratorinazionalid5902″>YouTube. Il video raccoglierà le testimonianze delle ricercatrici che operano nei laboratori, con l’obiettivo di sensibilizzare il pubblico sull’importanza della parità di genere nella scienza e di evidenziare il ruolo fondamentale delle donne nella ricerca.

A Firenze, l’11 febbraio 2025, la Sezione INFN e l’Università degli Studi di Firenze prenderanno parte al Global Women (in Science)’s Breakfast, dedicato al tema “Accelerating Equity in Science”. L’evento, che si terrà presso l’ateneo fiorentino, ospiterà l’intervento del filosofo femminista Lorenzo Gasparrini, dal titolo: “L’assenza nella ricerca produce una ricerca assente. Perché la parità è un problema scientifico”.

Ai Laboratori Nazionali di Legnaro, l’11 febbraio alle 10.00 si svolgerà un seminario dal titolo “Questioni di genere nella ricerca scientifica”, curato da Sara Pirrone, Sezione INFN di Catania. L’incontro sarà rivolto al personale INFN e tratterà il tema delle disuguaglianze di genere in ambito scientifico, analizzandone le cause, le conseguenze per la società e la scienza, e proponendo soluzioni per superare queste barriere.

A Perugia, l’11 febbraio, in collaborazione con il Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università di Perugia, la Sezione INFN organizzerà le Physics Masterclass Girls, un evento pensato per le studentesse delle scuole superiori di secondo grado, che avranno l’opportunità di approfondire la fisica sperimentale delle particelle nell’ambito dell’esperimento CMS.

A Roma, sia la Sezione INFN di Tor Vergata che quella della Sapienza proporranno attività dedicate alle ragazze appassionate di scienza. La Sezione INFN di Tor Vergata organizzerà le ATLAS Masterclass GIRLS, in cui 40 studentesse potranno vivere un’intera giornata da ricercatrici, analizzando i dati dell’esperimento ATLAS al CERN per studiare il bosone Z e il bosone di Higgs. La Sezione INFN della Sapienza, invece, dedicherà l’intera giornata ad attività rivolte alle donne nella scienza. La mattina si terranno seminari tenuti da ricercatrici e ricercatori della sezione, oltre a un incontro speciale con le dottorande in fisica delle particelle, che condivideranno le loro esperienze come giovani ricercatrici. Nel pomeriggio sarà organizzata una Masterclass internazionale sull’esperimento ATLAS, mentre la pausa pranzo diventerà un momento di dialogo grazie al “pranzo con le ricercatrici”, in cui le partecipanti potranno confrontarsi direttamente con le scienziate presenti.

I Laboratori Nazionali di Frascati, in collaborazione con la fondazione Rome Technopole, celebreranno l’11 febbraio con una serie di attività interattive, incontri e dibattiti. Ricercatrici e ricercatori condivideranno con i partecipanti le loro esperienze professionali e personali, raccontando i successi e le sfide affrontate nella loro carriera scientifica.

A Trieste, invece, presso il Teatro Miela Bonawentura, sarà riproposto lo spettacolo “La Forza Nascosta. Scienziate nella Fisica e nella Storia” sempre l’11 febbraio alle 18.00. L’evento è organizzato dalla Sezione INFN di Trieste, in collaborazione con il Centro Internazionale di Fisica Teorica Abdus Salam.

A Cosenza, la Sezione INFN, in collaborazione con il Dipartimento di Fisica dell’UNICAL, organizzerà l’11 febbraio una giornata dedicata alle International Physics Masterclasses 2025 dell’esperimento ATLAS, offrendo un’opportunità unica di avvicinamento alla ricerca per giovani studentesse e studenti.

Per concludere, il 13 febbraio alle ore 16:00, presso l’Aula Rostagni dell’Università di Padova, la Commissione Diversità e Inclusione del Dipartimento di Fisica e Astronomia, in collaborazione con la Sezione INFN, organizzerà il seminario “Oltre Marie: discutiamo di prospettive di genere nella Scienza”. L’evento vedrà la partecipazione di Edwige Pezzulli e Nastassja Cipriani, autrici del libro “Oltre Marie – prospettive di genere nella scienza”, finalista al Premio Galileo 2024.

 

 

 

 

 

Ai Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL), il progetto SPES (Selective Production of Exotic Species) prosegue il percorso verso il raggiungimento dei suoi obiettivi: studiare la materia nucleare in condizioni estreme, e produrre radionuclidi per la diagnosi e la cura di patologie cardiache e oncologiche. L’infrastruttura, che ha al cuore un ciclotrone per l’accelerazione di protoni al ritmo massimo di 4,5 milioni di miliardi al secondo, è infatti in fase avanzata di realizzazione. Ad oggi il progetto è organizzato in cinque fasi.
Nell’estate 2024, la conclusione della fase 1 ha sancito il riavvio delle operazioni con fascio dopo un periodo di fermo per l’ammodernamento del ciclotrone, e ha permesso il collaudo di una linea di fascio con l’osservazione del decadimento gamma del radionuclide teranostico rame-67. Adesso, ad appena sei mesi dal primo risultato, e nel pieno della fase 2, l’obiettivo più ambito del progetto è stato raggiunto: la produzione di un fascio di ioni instabili (a brevissima vita media) a bassa energia, prerequisito fondamentale per le ricerche di fisica nucleare che si propone SPES. Il risultato è arrivato grazie all’impiego della tecnica ISOL (Isotope Separation On-Line), ovvero separando gli isotopi instabili prodotti attraverso l’irraggiamento di un bersaglio. Nello specifico, il ciclotrone di SPES ha accelerato un fascio primario di protoni a 40 MeV di energia e a bassa corrente, permettendo di irraggiare il bersaglio di produzione per circa un’ora e mezza. In questo modo, ha consentito al sistema bersaglio-sorgente di estrarre e selezionare un fascio di ioni, che è stato poi trasportato su una stazione sperimentale approntata al di fuori del bunker di irraggiamento. Lì, gli ioni prodotti sono stati caratterizzati e le misure hanno mostrato chiaramente transizioni nucleari nel 28Si popolate dal decadimento beta dei nuclei 28P e 28Al.

“I Laboratori Nazionali di Legnaro sono ufficialmente una struttura per la produzione di fasci di ioni instabili, importanti per la ricerca in fisica nucleare e per le sue applicazioni in ambito medicale”, ha commentato Faical Azaiez, direttore dei LNL. “Questo risultato rappresenta un importante passo verso la chiusura della fase 2 del progetto SPES, che avverrà nei prossimi mesi con la messa in funzione e il collaudo della linea di trasporto alle stazioni sperimentali”, ha aggiunto Tommaso Marchi, manager del progetto SPES.

L’intero progetto si concluderà entro la fine del 2027, con il collaudo di ADIGE come nuovo iniettore di fasci stabili per il complesso di acceleratori ALPI entro la metà del 2026 (fase 3), la realizzazione di un’infrastruttura di produzione di radioisotopi a uso farmaceutico (fase 4) e la post-accelerazione di fasci col complesso ADIGE-ALPI (fase 5) entro la fine del 2027.

 

SPES è il progetto di punta dei Laboratori Nazionali di Legnaro e il suo completamento rappresenta oggi la priorità più alta. Grazie a SPES, saranno possibili esperimenti di fisica nucleare per studiare la struttura di nuclei esotici, come quelli che si formano nelle ultime fasi di evoluzione delle stelle; si potrà gettare nuova luce sui meccanismi di reazione in collisioni tra ioni pesanti a basse energie; ed effettuare ricerca e sviluppo orientata alla produzione di radionuclidi innovativi d’interesse per la medicina.

Domani, giovedì 23 gennaio alle ore 12.00, studentesse e studenti del Liceo Gian Battista Vico di Chieti, e molti altri sul canale YouTube del Premio ASIMOV, incontreranno la biochimica Katalin Karikò, Premio Nobel per la medicina nel 2023 per le sue scoperte sull’mRNA e autrice di Nonostante tutto. La mia vita nella scienza (Bollati Boringheri), in lizza per la X edizione del Premio ASIMOV, il premio per l’editoria scientifica promosso dall’INFN. Fulcro dell’incontro con le scuole sarà proprio il suo libro, in cui l’autrice condensa la tenacia che ha accompagnato il percorso complesso e non lineare di donna e immigrata immersa nel mondo accademico e scientifico. 

Insieme a Katalin Karikò, quest’anno concorrono al Premio ASIMOV Marco Crescenti, con Più in alto degli Dèi. L’ingegneria dell’uomo prossimo venturo (Mondadori), Pietro Lacasella e Luigi Torreggiani con Sottocorteccia. Un viaggio tra i boschi che cambiano (People), Sandra Lucente con Quanti? Tanti! Le potenze di dieci e la potenza delle domande (Edizioni Dedalo) e Antonella Viola con Il sesso è (quasi) tutto. Evoluzione, diversità e medicina di genere (Feltrinelli Editore).  

Prima dell’annuncio del vincitore o della vincitrice di quest’anno saranno organizzati, dalle scuole partecipanti e dalla commissione scientifica del Premio, diversi incontri che permetteranno alle studentesse e agli studenti di approfondire ii temi dei libri e conoscere direttamente gli autori e le autrici. Il Premio ASIMOV, infatti, non è solo un premio per l’editoria scientifica ma è anche un progetto per le scuole superiori che coinvolge ogni anno migliaia di studenti (oltre 13000 da 333 scuole per la scorsa edizione). Per quest’anno scolastico le iscrizioni sono aperte fino al 6 febbraio. L’obiettivo è diffondere la cultura scientifica tra i giovani, favorendo le interazioni tra scuola, università e mondo della ricerca e incoraggiando scambi e occasioni di mutuo arricchimento tra discipline scientifiche e umanistiche. Gli studenti e le studentesse partecipanti formano ogni anno la giuria del premio e hanno il compito di leggere, votare e recensire i cinque libri finalisti, selezionati dalla commissione scientifica tra i libri di divulgazione pubblicati nei tre anni precedenti. Oltre al libro più amato dalla giovane giuria, a livello regionale anche le studentesse e gli studenti autrici e autori delle migliori recensioni vengono premiati.

A sei anni dalla pubblicazione della storica “fotografia” del buco nero supermassiccio M87*, la prima a immortalare un buco nero, la Collaborazione Event Horizon Telescope (EHT) presenta una nuova analisi su M87*. Questa analisi combina le osservazioni effettuate nel 2017 e nel 2018, e consente nuove intuizioni sulla struttura e la dinamica del plasma vicino al margine del buco nero. In particolare, i risultati, pubblicati oggi su Astronomy & Astrophysics, confermano che l’asse di rotazione del buco nero M87* punta lontano dalla Terra, e dimostrano che le turbolenze all’interno del disco di accrescimento – il gas in rotazione attorno al buco nero – giocano un ruolo importante nello spostamento del picco di luminosità dell’anello.

“L’ambiente di accrescimento di un buco nero è per sua natura turbolento e dinamico, e nel caso di M87*, le nostre osservazioni del 2017 e del 2018 mostrano quadri molto differenti tra loro”, spiega Hung-Yi Pu, coordinatore dello studio e ricercatore presso la National Taiwan Normal University. “Osservando il buco nero in evoluzione e confrontandone le osservazioni progressive, abbiamo fatto un importante passo avanti nella comprensione delle complesse dinamiche che lo governano”.

Le osservazioni del 2018 hanno confermato, infatti, non soltanto la presenza dell’anello luminoso di M87* catturato per la prima volta nel 2017, con un diametro di circa 43 microarcsecondi (coerentemente con le previsioni teoriche per l’ombra di un buco nero di 6,5 miliardi di masse solari), ma anche alcune previsioni teoriche rispetto alla rotazione del buco nero. Come ipotizzato dalla Collaborazione EHT, la regione più luminosa dell’anello si è spostata in senso antiorario, di circa 30 gradi rispetto al 2017, e il suo nuovo posizionamento valida anche la teoria secondo cui l’asse di rotazione del buco nero punta lontano dalla Terra. Questo spostamento è una diretta conseguenza delle forti turbolenze e instabilità che caratterizzano il disco di accrescimento, e che influenzano il modo in cui il materiale cade verso il buco nero e alimenta il potente getto relativistico osservabile a scale più ampie.

“Il flusso di accrescimento di M87* si manifesta sotto forma di un disco di gas caldo e magnetizzato che spiraleggia verso il buco nero. Il gas può muoversi nella stessa direzione della rotazione del buco nero (accrescimento progrado) oppure in direzione opposta (accrescimento retrogrado)”, spiega Mariafelicia De Laurentis, professoressa dell’Università di Napoli Federico II e ricercatrice dell’INFN. “Le nostre analisi suggeriscono che proprio quest’ultimo scenario, in cui il gas ruota contro la rotazione del buco nero, è quello che meglio giustifica le variazioni osservate nel corso degli anni. Questo perché il moto retrogrado genera un ambiente più turbolento e instabile, favorendo fluttuazioni più marcate nell’emissione luminosa dell’anello che circonda il buco nero”.

L’analisi dei dati, correlati presso il Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) e il MIT Haystack Observatory ed elaborati da un gruppo internazionale di diverse istituzioni, ha consentito non soltanto di interpretare in modo accurato le osservazioni del 2017 e del 2018, ma anche di compilare una libreria di circa 120.000 immagini di simulazione. Questa, tre volte più grande rispetto a quella utilizzata finora, aprirà a nuove previsioni teoriche su alcuni dei fenomeni più misteriosi dell’universo.

“Attualmente stiamo analizzando i dati del 2021 e 2022, e questo lavoro sarà determinante per rafforzare i vincoli statistici sui modelli di accrescimento e sulla dinamica magnetica intorno a M87*. L’estensione delle osservazioni su scale temporali più ampie ci consentirà di descrivere con maggiore precisione la turbolenza del plasma vicino all’orizzonte degli eventi e di mettere alla prova in modo più rigoroso le previsioni della relatività generale in condizioni estreme di gravità”, conclude De Laurentis.

 

La collaborazione EHT coinvolge più di 400 ricercatori provenienti da Africa, Asia, Europa, Nord e Sud America, con lo scopo di realizzare le immagini più nitide e dettagliate mai ottenute di un buco nero. Per raggiungere questo obiettivo, utilizza un telescopio virtuale grande quanto la Terra: un sistema rivoluzionario, di una precisione senza precedenti, che unisce telescopi di tutto il mondo tramite tecnologie all’avanguardia.

I telescopi coinvolti sono ALMA, APEX, il Telescopio IRAM da 30 metri, l’Osservatorio IRAM NOEMA, il James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), il Large Millimeter Telescope (LMT), il Submillimeter Array (SMA), il Submillimeter Telescope (SMT), il South Pole Telescope (SPT), il Kitt Peak Telescope e il Greenland Telescope (GLT).

Il consorzio EHT è composto da 13 istituti: l’Istituto di Astronomia e Astrofisica dell’Academia Sinica, l’Università dell’Arizona, l’Università di Chicago, l’Osservatorio dell’Asia Orientale, l’Università Goethe di Francoforte, l’Institut de Radioastronomie Millimétrique, il Large Millimeter Telescope, l’Istituto Max Planck per la Radioastronomia, l’Osservatorio MIT Haystack, l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone, l’Istituto Perimetrale per la Fisica Teorica, l’Università Radboud e l’Osservatorio Astrofisico Smithsonian.

 

Immagini osservate e teoriche di M87*. I pannelli di sinistra mostrano immagini di M87* provenienti dalle campagne osservative di EHT del 2017 e del 2018. I pannelli centrali mostrano immagini esemplificative di una simulazione magnetoidrodinamica relativistica generale (GRMHD) in due momenti diversi. I pannelli di destra presentano le stesse istantanee della simulazione, sfocate per adattarsi alla risoluzione osservativa di EHT. Crediti: EHT Collaboration.

Innovativi scintillatori plastici ultraveloci sono stati realizzati per la prima volta attraverso la stampa 3D nell’ambito del progetto di ricerca SHINE (Plastic Scintillators Phantom via Additive Manufacturing Techniques), finanziato dalla Commissione Scientifica Nazionale 5 dell’INFN. Questo importante risultato, recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Functional Materials, è frutto della sinergia tra gruppi di ricerca di diversi enti e università: oltre all’INFN, il CNR Nanotec, il CERN e le Università di Bari, del Salento, di Padova e di Trento.
Gli scintillatori, e in particolare gli scintillatori plastici, sono tra i materiali più utilizzati come rivelatori di radiazione ionizzante, dalla fisica delle alte energie alla medicina: assorbono radiazione ad alta energia e la convertono in luce visibile, facilitandone la misura. I costanti progressi in campo tecnologico e di ricerca richiedono scintillatori con prestazioni sempre più avanzate che spesso necessitano di geometrie complesse, impossibili da realizzare con le attuali tecniche di produzione.
Per rispondere a queste esigenze, gli scintillatori del progetto SHINE sono stati ottenuti utilizzando materiali compositi innovativi a base di polveri di perovskite, sintetizzate da ricercatrici e ricercatori del CNR Nanotec, e polissilani, opportunamente ingegnerizzati da un gruppo interdisciplinare dell’Università del Salento e di Padova, per riuscire a ottenere delle resine modellabili attraverso la stampa 3D, in modo da assolvere alle diverse funzioni richieste ai rivelatori.
Le polveri di perovskite sono, infatti, materiali estremante interessanti per le loro proprietà ottiche ed elettroniche. Ad oggi, sono note principalmente per la loro applicazione in celle solari, ma da qualche anno si stanno rivelando di grande interesse anche come rivelatori di radiazione per la loro tolleranza al danneggiamento da radiazione. “Gli scintillatori polisilossanici sono, invece, noti per le loro proprietà di resistenza alla radiazione, di deformabilità e di inerzia chimica anche in ambienti aggressivi”, spiega Sara Carturan coordinatrice dell’attività di sintesi e sviluppo di questa tipologia di scintillatori, presso i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN.
“Gli innovativi scintillatori prodotti nell’ambito del progetto SHINE – spiega Anna Paola Caricato, della sezione INFN di Lecce e docente dell’Università del Salento, responsabile nazionale del progetto – costituiscono un importante punto di partenza verso rivelatori di nuova generazione a basso costo e con prestazioni avanzate che sono di interesse sia per la ricerca scientifica nei futuri collisori di particelle, sia per applicazioni in altri ambiti come quello medicale”, conclude Caricato.
“I rivelatori scintillanti sono anche dosimetri estremamente interessanti, perché, esposti alle radiazioni, possono fornire una loro misura in tempo reale”, spiega Alberto Quaranta, presidente della Commissione Scientifica Nazionale 5 dell’INFN. “Questa caratteristica, unita alla possibilità di modellare appositamente il rivelatore grazie alle tecniche di produzione additiva, apre la strada a promettenti applicazioni nella dosimetria clinica permettendo di seguire in tempo reale l’energia rilasciata sull’organo di interesse durante il trattamento, anche se questo è in movimento”, conclude Quaranta.

NOTA STAMPA. CTAO, il Cherenkov Telescope Array Observatory, il progetto per il più potente telescopio di raggi gamma di sempre, è ufficialmente diventato un ERIC, ossia uno European Research Infrastructure Consortium (ERIC). 

“Come INFN, siamo molto soddisfatti per l’istituzione, da parte della Commissione Europea, del nuovo status di ERIC per il Cherenkov Telescope Array Observatory: questa formalizzazione rappresenta, infatti, un passo importante per la realizzazione del progetto. CTAO è un grande progetto internazionale, alla cui costruzione l’INFN partecipa contribuendo ai Large-size Telescope. Il Cherenkov Telescope Array Observatory sarà capace di fornire un contributo rilevante a ricerche di punta in diversi settori di interesse per il nostro istituto: dalla fisica fondamentale all’astronomia multimessaggera, dalla ricerca della materia oscura alla nuova fisica”, commenta Antonio Zoccoli, presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare INFN.

 

Per approfondire:
a questo link la comunicazione del MUR Ministero dell’Università e della Ricerca
a questo link la comunicazione di CTAO.

 

 

 

La collaborazione internazionale della missione Fermi Large Area Telescope (LAT) della NASA, utilizzando oltre 15 anni di osservazioni, ha confermato una significativa oscillazione periodica nel flusso elettromagnetico gamma e in altre bande elettromagnetiche emesso dal getto relativistico del blazar PG 1553+113. Questo blazar, sorgente di alte energie piuttosto nota, si trova nella direzione della costellazione del Serpente, a circa 5 miliardi di anni luce dalla Terra. I risultati delle osservazioni sono stati illustrati in uno studio da poco pubblicato su The Astrophysical Journal.

I buchi neri supermassicci, con masse milioni di volte quella del Sole, si trovano al centro della maggior parte delle grandi galassie. Circa l’1% è attivo ed emette energie miliardi di volte maggiori di quella della nostra stella, con comportamenti imprevedibili nel tempo che variano su scale che vanno da minuti a decine di anni. Più della metà delle sorgenti di raggi gamma osservate dallo strumento LAT del satellite Fermi sono galassie attive, chiamate blazar, come PG 1553+113. I blazar devono la loro luminosità alla presenza di un getto, composto da particelle, gas e radiazione luminosa, puntato direttamente verso la nostra linea di vista sulla Terra. 

Il primo indizio di un’oscillazione periodica in grado di modulare la luminosità osservata ad alta energia emessa da PG 1553+113 era stato al centro di un articolo scritto dallo stesso gruppo di ricerca in seno alla Collaborazione LAT nel 2015. Ora, nove anni dopo, l’oscillazione viene confermata con maggiore significatività grazie al monitoraggio continuo del cielo nei raggi gamma, condotto dal Fermi LAT. Questa scoperta rappresenta la prima emissione ciclica di raggi gamma su scala di anni mai rilevata con sufficiente significatività da una galassia attiva. Ciò potrebbe offrire nuove idee sui processi fisici in atto vicino al buco nero supermassiccio centrale e al suo getto relativistico.

“Grazie ai progressi nelle tecniche di analisi e al notevole ampliamento dell’insieme di dati raccolti, e raddoppiando l’intervallo temporale rispetto al primo studio, dopo 15 anni abbiamo ottenuto una stima più precisa della significatività dell’oscillazione scoperta in PG 1553+113, che ha un periodo di 2,1 anni”, ha dichiarato Stefano Ciprini, che ha coordinato questo lavoro presso la Sezione di Roma Tor Vergata dell’INFN, con incarico anche presso lo Space Science Data Center (SSDC) dell’ASI. “Inoltre – prosegue Ciprini – siamo stati in grado di migliorare anche le stime precedenti sulla correlazione tra le variazioni di luminosità ottica, radio e gamma”.

“Raddoppiando l’intervallo della serie temporale, abbiamo potuto calcolare ora che la probabilità che la periodicità nella modulazione del flusso emesso sia dovuta a cambiamenti variabili completamente casuali è inferiore all’uno percento – ha affermato Stefan Larsson, ricercatore presso il Royal Institute of Technology di Stoccolma, in Svezia. “Le variazioni cicliche nella luce visibile e nelle onde radio sono pure simili a quelle che osserviamo nei raggi gamma ad alta energia, quindi coerenti su un’ampia gamma di lunghezze d’onda”, ha aggiunto Larsson.

“Abbiamo identificato diversi scenari astrofisici che potrebbero spiegare un tale comportamento. Tra essi il più intrigante è rappresentato da perturbazioni originate dalla ‘danza’ di una stretta coppia di due buchi neri supermassicci gravitanti l’uno attorno all’altro, e situati al centro di PG 1553+113”, ha dichiarato Sara Cutini, ricercatrice della Sezione di Perugia dell’INFN. “La sua natura unica potrebbe essere compatibile con la recente scoperta di varie collaborazioni di Pulsar Timing Array di una possibile rivelazione indiretta di onde gravitazionali a bassa frequenza”, conclude Cutini.

“Qualche anno dopo l’articolo del 2015, alcuni studi hanno evidenziato l’esistenza di una lista di ulteriori blazar gamma osservati dal Fermi-LAT che potrebbero mostrare alcune evidenze di un comportamento periodico, ma PG 1553+113 presenta, finora, la periodicità più significativa”, ha dichiarato Paolo Cristarella Orestano, dottorando dell’Università di Perugia, associato all’INFN.

“Scenari alternativi per spiegare le osservazioni possono essere perturbazioni, stress e momenti torcenti nel materiale che accresce attorno a un singolo buco nero supermassiccio, instabilità e un’oscillazione ciclica nel plasma dentro il getto o del getto stesso, oppure oggetti di massa stellare in orbita quasi perpendicolare rispetto al piano di accrescimento di un singolo buco nero centrale”, ha concluso Stefano Ciprini.

In aggiunta ai dati gamma di Fermi analizzati dai ricercatori INFN, nel lavoro sono presentate più di 430 osservazioni di PG 1553+113 in raggi X, luce ultravioletta e ottica, ottenute dal satellite Swift, e che sono state analizzate da tecnologi INAF con incarico presso il centro SSDC.

“Questo lavoro è l’ennesima riprova di come la sinergia tra osservatori posti su satelliti per le alte energie, tra cui Fermi e Swift, entrambe missioni NASA con un forte contributo ASI, possa ancora fornire risultati di elevata rilevanza scientifica” ha commentato Valerio D’Elia dell’ASI, Responsabile di Programma dell’Accordo ASI-INFN per SSDC. “La valenza di tali risultati si estende ben oltre lo spettro elettromagnetico – prosegue D’Elia – perché avrà anche possibili ricadute sui modelli di emissione di onde gravitazionali da oggetti di elevata massa, che sono proprio uno dei principali target scientifici della futura missione spaziale LISA, nella quale l’Agenzia avrà un ruolo estremamente importante”.

Il Fermi Gamma-ray Space Telescope della NASA è stato lanciato nel giugno 2008. La missione, che unisce astrofisica e fisica delle particelle, è stata sviluppata con il supporto del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e con importanti contributi da istituzioni accademiche ed enti di ricerca negli Stati Uniti, Italia, Francia, Giappone e Svezia. In particolare, in Italia gli enti coinvolti sono ASI, INFN e INAF. L’SSDC di ASI ospita tutti i dati della missione, tramite un “mirror” ufficiale dell’archivio di alto livello.

 

Immagine ©S.Ciprini

 

 

Antichi minerali, formatisi sei milioni di anni fa durante il prosciugamento del Mar Mediterraneo e conosciuti come “evaporiti”, potrebbero custodire preziose tracce dell’interazione con i raggi cosmici e rivelarci importanti informazioni sulla storia del nostro universo. È quanto emerge da uno studio pubblicato oggi, 17 dicembre, sulla rivista scientifica Physical Review D, da un gruppo di ricercatori dell’INFN, dell’Università degli Studi di Milano Statale, del consiglio nazionale delle ricerche francese CNRS e della Sapienza Università di Roma.
Secondo lo studio, dall’analisi degli evaporiti si potrebbe risalire a una stima del flusso di raggi cosmici che ha colpito la Terra tra 5,5 e 6 milioni di anni fa. In particolare, analizzando le lesioni causate dai raggi cosmici in questi minerali, si potrebbero trovare evidenze di un evento cataclismico, come un’esplosione di supernova, verificatosi in quel periodo, a una distanza relativamente vicina alla Terra, entro un centinaio di anni luce.
Infatti, secondo i modelli geologici più accreditati, circa sei milioni di anni fa, a causa di movimenti tettonici, lo Stretto di Gibilterra si chiuse, causando un’evaporazione parziale del Mar Mediterraneo e la formazione di rocce (evaporiti), principalmente gesso e Halite, ossia cristalli del comune sale che si utilizza in cucina. Questi minerali furono esposti all’aria o sotto un sottile strato di acqua fino a che lo stretto non si riaprì, dopo circa mezzo milione di anni, inondando velocemente il bacino. Durante questo periodo di siccità, i cristalli furono costantemente bombardati dai raggi cosmici, che potrebbero aver causato dei danni nei cristalli.
“Il nostro è il primo lavoro che propone di utilizzare minerali naturali per osservare le tracce di raggi cosmici ed è in controtendenza con quanto proposto finora da ricercatrici e ricercatori in fisica,” racconta Lorenzo Caccianiga, ricercatore INFN e primo autore di questa ricerca. “Negli ultimi anni, infatti, si è proposto di usare minerali naturali per cercare eventi rari, come quelli che potrebbero essere prodotti da materia oscura o neutrini, impiegando minerali estratti dal profondo della Terra proprio per evitare le esposizioni ai raggi cosmici, ma non era ancora stato ipotizzato di impiegare minerali esposti ai raggi cosmici per cercare di comprendere come il flusso di queste particelle sia cambiato nel corso del tempo.”
Questo studio apre, così, una nuova strada per indagare grandi eventi astrofisici che possono essere avvenuti nel passato e ha un forte interesse anche per la biologia e la paleontologia.
“Ora sarebbe interessante effettuare queste misure prelevando campioni di questi minerali nelle profondità del Mediterraneo. Ma non solo, analizzare nello stesso modo minerali esposti ai raggi cosmici durante le estinzioni di massa potrebbe aiutarci a testare alcune teorie che ne individuano la causa in eventi cataclismici come le esplosioni di supernova nelle vicinanze del nostro pianeta,” conclude Caccianiga. “Potrebbe emergere perfino che un elevato flusso di raggi cosmici abbia avuto un ruolo cruciale nelle estinzioni.”