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L’esperimento IceCube, il più grande telescopio di neutrini del mondo che da oltre dieci anni studia il cosmo dalle profondità dei ghiacci dell’Antartide, ha realizzato una nuova e inaspettata osservazione: un’emissione diffusa di neutrini di energie molto elevate, da 500 GeV fino a diversi PeV, concentrata lungo la Via Lattea. La scoperta, che apre una nuova finestra sull’astrofisica delle alte energie nella nostra galassia, è stata possibile anche grazie all’impiego di nuovi modelli teorici di emissione dei neutrini per l’interpretazione dei dati sperimentali: senza di essi, infatti, non sarebbe stato possibile identificare il tenue bagliore di neutrini della nostra galassia. Uno dei modelli teorici utilizzato, chiamato KRA_gamma, è stato sviluppato da un gruppo di ricercatori italiani dell’INFN e delle Università di Pisa, Federico II di Napoli, Sapienza di Roma, in collaborazione con colleghi del GSSI Gran Sasso Science Institute e dell’Università di Stoccolma. I risultati di IceCube sono stati pubblicati oggi, 29 giugno, su Science.

IceCube è stato il primo esperimento a rivelare, nel 2013, neutrini astrofisici di altissima energia, inaugurando la cosiddetta astronomia dei neutrini, che oggi consta di cataloghi con centinaia di eventi. 

Nel 2018, IceCube ha annunciato l’identificazione di una loro prima sorgente extra galattica, ma ad oggi l’origine della maggior parte dei neutrini rivelati rimane non identificata. Comunque, la distribuzione fortemente isotropa di questi eventi sulla sfera celeste lascia ritenere che essi siano prevalentemente di origine extra galattica.

Tuttavia, anche la Via Lattea deve essere una sorgente di neutrini di altissima energia, perché sappiamo che vengono prodotti nelle collisioni della componente adronica (protoni e nuclei leggeri) dominante nei raggi cosmici diffusi in tutta la galassia con il gas interstellare. E la nuova scoperta di IceCube conferma proprio l’esistenza di una emissione diffusa di natura adronica dalla Via Lattea, che si estende, però, inaspettatamente, fino a energie oltre il PeV, con un flusso ben superiore a quello predetto dai modelli convenzionali di trasporto dei raggi cosmici e in accordo con il modello KRA_gamma. Se i primi fossero stati corretti, IceCube non avrebbe avuto, ancora per diversi altri anni, statistica sufficiente per rivelare l’emissione galattica. 

Il risultato che la Collaborazione Scientifica IceCube è riuscita a realizzare, grazie anche all’interpretazione dei dati sperimentali sulla base del nuovo modello teorico, è una conquista scientifica di notevole importanza, che sembra, quindi, riservarci già delle belle sorprese. 

Peraltro, questa emissione di neutrini deve avere un corrispettivo nei raggi gamma (radiazione elettromagnetica di altissima energia), che alcuni esperimenti hanno effettivamente osservato, come riportato dai recentissimi risultati della collaborazione LHAASO. Tuttavia, i raggi gamma potrebbero anche essere prodotti da elettroni ultrarelativistici, ad esempio originati da pulsar, solo che, in questo caso, non darebbero luogo a neutrini. Il modello teorico KRA_gamma, utilizzato dalla Collaborazione IceCube, tenendo conto di alcune anomalie precedentemente riscontrate nei dati gamma e usando avanzati strumenti numerici, risulta in ottimo accordo sia con i dati di IceCube sui neutrini, sia con i dati di LHAASO sui raggi gamma.
Queste nuove osservazioni sembrano così implicare che la popolazione di raggi cosmici nelle regioni più interne del piano galattico è più energetica di quella osservata in prossimità della Terra da esperimenti come AMS sulla Stazione Spaziale Internazionale. E, oltre ad avere forti implicazioni per la fisica del trasporto dei raggi cosmici, questo risultato è importante anche perché può aiutarci nel prossimo futuro a comprendere la loro, ancora misteriosa, origine. 

La tanto attesa scoperta delle interazioni di raggi cosmici nella nostra galassia è un grande progresso nella comprensione dei misteri attorno alle sorgenti di raggi cosmici. Ulteriori preziose conferme e dettagli necessari a completare questi nuovi scenari verranno delle future analisi dei dati di IceCube e dai risultati degli osservatori per raggi gamma e telescopi per neutrini di prossima generazione, come KM3NeT, IceCube Gen 2 e Baikal-GVD. In particolare, KM3NeT, un telescopio simile in dimensioni ad IceCube, è in fase di realizzazione da parte di altro gruppo internazionale di scienziati nel Mare Mediterraneo. Pensato per operare dalle profondità marine in due siti distinti, tra cui la Sicilia, KM3NeT è supportato dallo European Strategy Forum of Research Infrastructures (ESFRI), e inserito nel Piano Nazionale delle Infrastrutture di Ricerca (PNIR) del Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), e riconosciuto come infrastruttura di ricerca di interesse strategico dalla Regione Siciliana. KM3NeT sarà uno degli esperimenti di punta dell’INFN per i prossimi anni e avrà il piano galattico come principale obbiettivo di osservazione. Anche la collaborazione europea ANTARES, alla quale l’INFN partecipa sin dalle fasi iniziali, sta cercando un eccesso astrofisico di neutrini che segua la distribuzione spaziale ed energetica prevista da questo ultimo aggiornamento del modello KRA_gamma, avendo a disposizione un catalogo ampio di dati, e ha recentemente individuato un possibile eccesso dalle regioni centrali della nostra galassia.

ll telescopio di neutrini IceCube è stato costruito ed è operato dalla National Science Foundation (NSF) con il supporto finanziario e la partecipazione di varie istituzioni membri della Collaborazione IceCube provenienti da quattordici paesi, tra cui l’Università degli Studi di Padova, solo gruppo italiano che partecipa al progetto, il cui contributo è coordinato da Elisa Bernardini del Dipartimento di Fisica e Astronomia.

I modelli impiegati per l’interpretazione dei dati sperimentali dalla collaborazione IceCube e che hanno contribuito all’importante scoperta sono stati elaborati da Daniele Gaggero e Dario Grasso della Sezione INFN di Pisa e dell’Università di Pisa, Antonio Marinelli dell’Università Federico II e della Sezione INFN di Napoli, Alfredo Urbano e Mauro Valli della Sapienza e della Sezione INFN di Roma, in collaborazione con Carmelo Evoli del GSSI e dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN e Pedro de La Torre Luque dell’Università di Stoccolma. In particolare, il modello modello KRA_gamma^5 è stato presentato in Astrophys.J.Lett. 815 (2015) 2, L25 • e-Print: 1504.00227 [astro-ph.HE], e recentemente aggiornato sulla base di nuovi dati in Front.Astron.Space Sci. 9 (2022) 1041838 • e-Print: 2209.10011 [astro-ph.HE]. 

 

 

 

Sebbene oggi meno luminoso e attivo rispetto ai suoi consimili, secondo quanto stabiliscono le osservazioni che hanno tentato fino a oggi di descriverlo, Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia e a noi più vicino, potrebbe celare un passato più burrascoso, anche se di breve durata. A sostenerlo l’ultimo risultato ottenuto grazie all’analisi dei preziosi dati forniti da IXPE, telescopio frutto della collaborazione tra NASA e ASI Agenzia Spaziale Italiana, INFN e INAF Istitututo Nazionale di Astrofica. In un articolo pubblicato mercoledì 21 giungo sulla rivista Nature, la collaborazione IXPE riporta infatti come il grado di polarizzazione della luce emessa dalle gigantesche nubi di gas presenti nelle vicinanze di Sagittarius A*, misurato con precisione dai rivelatori dell’osservatorio spaziale, sia compatibile con un intenso e temporaneo periodo di attività del buco nero, che ha determinato un aumento della sua velocità di accrescimento e una conseguente emissione di raggi X, risalente a circa 200 anni fa.

La maggior parte delle ‘nubi molecolari’, questo il nome con cui vengono indicati i giganteschi ammassi di polveri situati nelle vicinanze dei nuclei galattici, sono solitamente contraddistinte da una bassa luminosità, che denota il loro essere oggetti per lo più freddi e inerti. Studi recenti hanno tuttavia dimostrato come le nubi molecolari al centro della nostra gallassia emettono raggi X. Un comportamento che ha spinto i ricercatori a formulare delle possibili spiegazioni.

Nel 2022, per comprendere meglio il fenomeno, lo sguardo di IXPE, che misura la polarizzazione della luce nei raggi X, ovvero la direzione e l’intensità media del campo elettrico delle onde luminose, è stato rivolto per due volte, nei mesi di febbraio e marzo, verso queste strutture. Quando gli astronomi hanno combinato i dati ottenuti con le immagini del satellite X Chandra della NASA, confrontandoli con le osservazioni di archivio della missione XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), hanno potuto isolare il segnale nei raggi X riflesso e scoprirne il punto di origine esatto.

“IXPE è il primo strumento in grado di misurare la polarizzazione di sorgenti deboli, come le nubi molecolari della Via Lattea”, ricorda Luca Latronico, che ha coordinato per l’INFN la costruzione delle unità di volo di IXPE, “ma è anche in grado di misurare la forma e l’energia di sorgenti estese di raggi X, seppure con minore risoluzione rispetto agli osservatori ottimizzati per queste classiche misure astronomiche. La mappa morfologica e spettrale della regione viene quindi confermata da IXPE, ma si arricchisce della necessaria informazione sulla geometria del sistema per spiegare l’emissione come il riflesso della passata attività del centro galattico riprocessato dalle nubi molecoari”.

I dati raccolti da IXPE sembrano perciò confermare l’ipotesi secondo cui l’inusuale bagliore sia il riflesso di un lampo di luce a raggi X emesso da Sagittarius A* e scomparso da tempo, il quale indicherebbe un passato risveglio temporaneo del buco nero supermaccio al centro della Via Lattea, probabilmente causato dall’accrescimento del buco nero a seguito dell’assorbimento di parte del gas di quelle nubi.

I dati hanno inoltre contribuito a effettuare una stima della luminosità e della durata del bagliore originale, suggerendo che l’evento potrebbe essersi verificato circa 200 anni fa, più o meno all’inizio del XIX secolo. Ulteriori osservazioni potrebbero confermare il risultato riducendo l’incertezza delle misurazioni e fornendo informazioni sulla dimensione e distribuzione delle nubi molecolari che circondano Sagittarius A*.

“Questo risultato segna un altro importante successo della missione IXPE”, spiega il responsabile scientifico della missione per l’INFN Luca Baldini, “che a partire dal suo lancio nel dicembre 2021 non ha mai smesso di fornire informazioni determinati per la comprensione delle proprietà di diversi sorgenti astrofisiche, dimostrando l’efficacia dell’innovativo complesso di rivelatori che compongono la sua strumentazione, alla cui progettazione e realizzazione l’INFN, grazie alle capacità di trasferire tecnologiche maturate nella fisica delle particelle in ambito spaziale, ha fornito un contributo fondamentale attraverso le Sezioni INFN di Pisa e Torino”.

È stato distillato con successo il primo argon nell’impianto Seruci-0 di Aria. Il risultato conferma le prestazioni di progetto dell’impianto prototipo in funzione nella miniera di Monte Sinni di Carbosulcis, nella Sardegna sud-occidentale, e apre così la strada alle attività scientifiche di DarkSide-20k, l’esperimento ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, la cui tecnologia si basa proprio sull’utilizzo di argon purissimo. L’obiettivo del progetto Aria è, infatti, la purificazione mediante distillazione criogenica di argon a bassissima radioattività, estratto in pozzi sotterranei in Colorado, che sarà impiegato dal rivelatore DarkSide-20k nella ricerca di particelle di materia oscura, un tipo di materia di cui supponiamo l’esistenza, sulla base delle nostre osservazioni astrofisiche, ma che ad oggi non abbiamo ancora mai osservata.

L’articolo scientifico, appena pubblicato sulla rivista internazionale The European Physical Journal C, descrive dunque le misure sperimentali effettuate per la prima volta con la colonna prototipo Seruci-0 dell’impianto di Aria relative alla distillazione criogenica isotopica dell’argon. L’impianto di Aria, progetto dell’INFN e dell’Università di Princeton, e con il supporto finanziario della Regione Autonoma della Sardegna, sarà costituito da una colonna di distillazione criogenica di 350 metri composta di 28 moduli identici al prototipo Seruci-0, ed è in fase di installazione in un pozzo a Seruci.

“Measurement of isotopic separation of argon with the prototype of the cryogenic distillation plant Aria for dark matter searches”

L’INFN ha assegnato i premi 2022 per le migliori tesi di dottorato nelle cinque aree di ricerca dell’Istituto: fisica subnucleare, astroparticellare, nucleare, teorica e tecnologica, e su attività di ricercae sviluppo nell’ambito del calcolo. I premi, del valore di 2.000 euro ciascuno e assegnati dalle cinque Commissioni Scientifiche Nazionali (CSN) e dalla Commissione Calcolo e Reti (CCR) dell’INFN, sono intitolati alla memoria di illustri fisici italiani o colleghi dell’INFN: Marcello Conversi, Bruno Rossi, Claudio Villi, Sergio Fubini, Francesco Resmini e Giulia Vita Finzi.

 

 

A Elisabetta Manca, della Scuola Normale Superiore di Pisa, e Saverio Mariani, della Scuola Normale Superiore di Pisa, va il premio Marcello Conversi per le migliori tesi di dottorato nel campo della fisica subnucleare. Assegnato dalla CSN1, il riconoscimento premia le due tesi dal titolo “Precision Measurement of W detected in CMS” e “Fixed-target physics with the LHCb experiment at CERN”.

Con questo premio l’INFN rende omaggio alla figura di Marcello Conversi, protagonista negli anni della Seconda guerra mondiale, insieme a Ettore Pancini e Oreste Piccioni, di un esperimento fondamentale che portò alla scoperta del muone e segnò di fatto la nascita della fisica delle alte energie.

 

Il premio Bruno Rossi, dedicato alle migliori tesi di dottorato in fisica astroparticellare, è stato assegnato a Matteo Borghesi, dell’Università di Milano Bicocca, e Stefano Piacentini, dell’Università Roma ‘La Sapienza’, per le tesi dal titolo “Toward the first neutrino mass measurement of Holmes” e “Search for low-mass dark matter with direct detection experiments”.

L’INFN ricorda con questo premio Bruno Rossi, scienziato che ha dato contributi fondamentali alla fisica delle particelle elementari mediante lo studio dei raggi cosmici, tra i primi a scoprire sorgenti di raggi X al di fuori del Sistema Solare e che ha identificato il decadimento del muone e ne ha misurato la vita media.

 
 

La CSN3 ha assegnato il premio Claudio Villi a Daniele Brugnara, dell’Università di Padova, per la tesi “Investigating the 46Ar proton wave function with the 46Ar(3He,d)47K direct reaction”, giudicata come migliori tesi di dottorato nel campo della fisica nucleare.

Con questo premio l’INFN ricorda Claudio Villi, titolare della prima cattedra italiana di fisica nucleare all’Università di Padova. A Villi si deve l’idea di creare i Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) dell’INFN e l’attuale modello organizzativo dell’Istituto, che prende forma durante il suo mandato di presidente (1970-1975).

 

    

Pierluca Carenza, dell’Università di Bari, Elisa Maggio, dell’Università Roma ‘La Sapienza’, e Matteo Sacchi, dell’Università di Milano Bicocca, hanno ricevuto il premio Sergio Fubini dalla CSN4. Le loro tesi sono state reputate le migliori nel campo della fisica teorica e sono intitolate “Astrophysical and cosmological bounds on axions and axion-like particles”, “Probing New Physics on the horizon of Black Holes with Gravitational Waves” e “Aspects of dualities and symmetry enhancements in three and four dimensions”.

Questo premio è stato istituito dall’INFN per rendere omaggio al fisico teorico torinese Sergio Fubini, scomparso nel 2005, che ha dato significativi contributi alla teoria dei campi e alla teoria delle stringhe.

 

 

Premiate dalla CSN5 le migliori tesi di dottorato in fisica degli acceleratori e delle nuove tecnologie. Il premio Francesco Resmini va a Oriol Sans Planell, dell’Università di Torino, e a Marta Missiaggia, dell’Università di Trento, per le tesi “Development of a Novel Compact Neutron Collimator for Neutron Imaging Applications within the ANET Project” e “Expanding microdosimetry from radiation field characterization to radiobiological damage modeling”.

Il riconoscimento è dedicato a Francesco Resmini, tra i pionieri degli studi sulle macchine acceleratrici e sulla fisica applicata per la diagnostica ambientale e medica.

 
 

 

Il premio Giulia Vita Finzi, attribuito dalla Commissione Calcolo e Reti, per la migliore tesi di laurea magistrale su attività di ricerca e sviluppo nell’ambito del calcolo dell’INFN, è stato assegnato a Bruk Mohamed Nur, dell’Università di Genova, per la tesi “Pre-processing and machine learning in spatial registration of 3D objects”.

Il premio è dedicato alla memoria di Giulia Vita Finzi, colonna portante della Commissione Calcolo e Reti e del CNAF, e uno dei primi web master dell’INFN negli anni pionieristici per queste attività e ricerche tecnologiche.

Roma, 6 giugno 2023 – Riuscirà a osservare un volume di universo almeno mille volte maggiore delle infrastrutture di ricerca attuali. Permetterà di studiare i segnali di onde gravitazionali con grandissima precisione. Consentirà di studiare la storia dell’universo andando indietro nel tempo, avvicinandosi quasi al Big Bang. Einstein Telescope è questo e tanto altro. L’Italia si candida a ospitare la grande infrastruttura di ricerca di livello internazionale. Ad ufficializzare la candidatura, questo pomeriggio, è stato il Presidente del Consiglio dei Ministri, Giorgia Meloni, insieme al Vicepresidente del Consiglio dei Ministri e Ministro degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale, Antonio Tajani; al Ministro dell’Università e della Ricerca, Anna Maria Bernini; al Ministro del Lavoro e delle Politiche Sociali, Marina Elvira Calderone; e al Presidente della Regione Autonoma della Sardegna,Christian Solinas. La Sardegna è la Regione proposta dall’Italia per ospitare la prestigiosa infrastruttura scientifica, nell’area della miniera dismessa di Sos Enattos (Nuoro).

Nella sede dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), già Osservatorio Astronomico di Monte Mario, che ha ospitato la presentazione, sono anche intervenuti Giorgio Parisi, Premio Nobel per la Fisica e presidente del Comitato Tecnico Scientifico per la Candidatura Italiana per Einstein Telescope (ET) e Antonio Zoccoli, Presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’Istituto che coordina la cordata scientifica nazionale per la candidatura italiana per ET.

Presenti, inoltre, il Sottosegretario di Stato alla Presidenza del Consiglio dei Ministri, Alfredo Mantovano ed Ettore Sequi, Ambasciatore e Capo delegazione italiana nel Board of Governmental Representatives di Einstein Telescope

EINSTEIN TELESCOPE (ET)

Einstein Telescope sarà il futuro rivelatore di onde gravitazionali di terza generazione in Europa. Molto più sensibile degli attuali rivelatori della precedente generazione, i due interferometri gemelli Ligo negli Stati Uniti e il rivelatore Virgo in Italia. E riuscirà a osservare un volume di universo almeno mille volte maggiore. ET permetterà di studiare i segnali di onde gravitazionali con grandissima precisione, aprendo opportunità straordinarie per la fisica fondamentale, l’astrofisica e la cosmologia.

Con Einstein Telescope sarà possibile studiare la storia dell’universo andando indietro nel tempo, avvicinandosi quasi al Big Bang. E questo grazie alla rivelazione sulla Terra delle onde gravitazionali prodotte da eventi cosmologici, come la fusione di buchi neri o di stelle di neutroni, a distanze inimmaginabili.

Proprio per il suo enorme potenziale di scoperta e di conoscenza, la comunità scientifica considera Einstein Telescope come un progetto di impatto mondiale. 

PERCHÉ LA CANDIDATURA ITALIANA?

Grazie a un’esperienza di oltre cinquant’anni nello studio delle onde gravitazionali, l’Italia è riconosciuta a livello internazionale come uno dei Paesi scientificamente più preparati a gestire un osservatorio straordinario quale ET.

L’idea di ET si fonda sui successi degli interferometri Virgo (in Italia) e LIGO (negli Stati Uniti) che, grazie alle osservazioni realizzate a partire dal 2015 (anno della scoperta delle onde gravitazionali) sino ad oggi, hanno rivoluzionato il modo di studiare l’universo, rendendo questo ambito di ricerca fondamentale uno dei più promettenti.

Nel 2020 il progetto inizia a concretizzarsi quando l’Italia, a capo di un gruppo di altri Paesi, ha presentato la candidatura di ET allo European Strategy Forum on Research Infrastructures (ESFRI), che ha riconosciuto il progetto come uno dei principali a livello europeo e inserendolo anche nella sua Roadmap 2021 delle grandi infrastrutture di ricerca su cui è rilevante investire.

Enti di Ricerca, Università, Istituti di Ricerca. A sostenere e a supportare la candidatura italiana è una grande comunità scientifica nazionale con importanti competenze multidisciplinari: Agenzia Spaziale Italiana; CINECA; EGO (Osservatorio gravitazionale europeo); Istituto Nazionale di Astrofisica; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia; Consortium GARR (Rete italiana dell’istruzione e della ricerca); Gran Sasso Science Institute; Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale. E ancora, le Università di: Bologna; Cagliari; ‘Luigi Vanvitelli’ della Campania; Genova; Napoli ‘Federico II’; Padova; Perugia; Pisa; Sapienza di Roma; Tor Vergata di Roma; Sassari.

L’Italia a sostegno della sua candidatura può vantare l’esperienza nella realizzazione e gestione di grandi infrastrutture di ricerca sotterranee, come i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, il più grande laboratorio sotterraneo al mondo dedicato alla fisica astroparticellare.

I Paesi Bassi sono l’altro Paese attualmente candidato per ospitare Einstein Telescope.

PERCHÉ LA SARDEGNA?

L’area dell’ex miniera di Sos Enattos, a Lula, in provincia di Nuoro, in Sardegna, è stata individuata per ospitare Einstein Telescope. La Sardegna è una regione caratterizzata da una bassissima sismicità naturale. L’area di Sos Enattos, inoltre, è un’area con scarsa antropizzazione e quindi con disturbi legati alle attività umane estremamente ridotti. Per eseguire le misure di grande precisione, è fondamentale che Einstein Telescope sia collocato in un’area immersa nel ‘silenzio’.

Per la Sardegna poter ospitare questa infrastruttura di ricerca vuol dire poter contare anche su ricadute per l’occupazione e per l’indotto delle aziende.

Nella fase di costruzione, secondo le prime stime, il potenziale in termini di occupazione, considerando effetti diretti e indotti, è di 36.085 unità di forza lavoro, che corrispondono a circa 4.000 persone impiegate full time ogni anno per i 9 anni di costruzione ipotizzati. A regime, l’infrastruttura ospiterà personale altamente qualificato, che lavoreranno nel laboratorio e vivranno in loco. Questa comunità comprenderà tanto personale assunto in pianta stabile dalla struttura – circa 160 unità – quanto flussi regolari di ricercatori in visita scientifica.

 

Registrazione dell’evento Presentazione della candidatura italiana per Einstein Telescope

Martedì, 6 giugno 2023, alle ore 16.00, sarà presentata la candidatura italiana per Einstein Telescope, la futura grande infrastruttura di ricerca per la rivelazione delle onde gravitazionali, un progetto di impatto scientifico e tecnologico di livello internazionale. L’evento si terrà nella sede dell’INAF Istituto Nazionale di Astrofisica (via del Parco Mellini 84).

Interverranno: il Presidente del Consiglio dei Ministri, Giorgia Meloni; il Vicepresidente del Consiglio dei Ministri e Ministro degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale, Antonio Tajani; il Ministro dell’Università e della Ricerca, Anna Maria Bernini; il Ministro del Lavoro e delle Politiche Sociali, Marina Elvira Calderone; il Sottosegretario di Stato alla Presidenza del Consiglio dei Ministri, Alfredo Mantovano. Alla presentazione parteciperanno anche: Giorgio Parisi, Premio Nobel per la Fisica e presidente del Comitato Tecnico Scientifico per la Candidatura Italiana per Einstein Telescope; Ettore Sequi, Ambasciatore e Capo delegazione italiana nel Board of Governmental Representatives di Einstein Telescope e Antonio Zoccoli, Presidente dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, l’Istituto che coordina la comunità scientifica nazionale del progetto Einstein Telescope. Sarà presente il Presidente della Regione Autonoma della Sardegna, Christian Solinas. La Sardegna è la Regione individuata per ospitare Einstein Telescope, nell’area della miniera dismessa di Sos Enattos.

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Un team italiano di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e della Stony Brook University (USA) ha dimostrato per la prima volta che una magnetar appena formata e rapidamente rotante, cioè una stella di neutroni con un campo magnetico elevatissimo che ruota su se stessa molte centinaia di volte al secondo, può spiegare in modo dettagliato le diverse fasi dell’emissione dei lampi di raggi gamma, dalla loro violenta accensione fino allo spegnimento definitivo. Questo risultato è stato ottenuto confrontando le previsioni teoriche con un ricco insieme di dati nella banda dei raggi X e gamma. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal Letters. 

I lampi di raggi gamma (in inglese Gamma-Ray Burst, o GRB) sono brevi eventi esplosivi tra i più violenti dell’universo, a distanza di miliardi di anni luce da noi. La loro energia viene trasferita in potentissimi getti collimati che emettono la radiazione che osserviamo. Si ritiene che i GRB siano originati nel processo di formazione di un buco nero di massa stellare, in seguito al collasso gravitazionale di una stella alla fine del suo ciclo evolutivo, o alla collisione e fusione di due stelle di neutroni. Negli ultimi anni è stata sviluppata un’altra ipotesi: i GRB, o almeno una frazione rilevante di essi, potrebbero essere prodotti dalla formazione di una magnetar che ruota su sé stessa molte centinaia di volte al secondo. Le magnetar, come le altre stelle di neutroni, hanno una massa simile a quelle del Sole concentrata in un volume dalle dimensioni comparabili con quelle di una grande città, ma posseggono campi magnetici elevatissimi. Scoperte nella nostra Galassia negli anni ‘90 del secolo scorso, sono caratterizzate da un’intensa emissione di origine magnetica in raggi X e gamma, punteggiata da ricorrenti episodi parossistici di breve durata ed enorme luminosità. La loro origine è ad oggi un mistero tra i più studiati nell’astrofisica degli oggetti compatti. 

Il nuovo lavoro combina conoscenze acquisite nello studio delle magnetar e delle stelle di neutroni che catturano materia con le principali caratteristiche dei GRB, dimostrando come una magnetar appena formata e rapidamente rotante possa spiegare le proprietà di alcuni tra i GRB più studiati meglio di un buco nero.

Simone Dall’Osso, ricercatore presso l’INFN, associato INAF e primo autore dell’articolo, commenta: “Il nostro studio spiega in modo quantitativo le diverse fasi dell’emissione di un lampo gamma e del suo graduale spegnimento. I processi fisici coinvolti sono gli stessi che operano in altri sistemi contenenti stelle magnetiche in rotazione quali nane bianche, stelle di neutroni ordinarie (non magnetar) ed anche stelle ordinarie in fase di formazione. Applicati ad una magnetar appena formata e rapidamente rotante questi stessi processi portano al rilascio di enormi quantità di energia in tempi brevissimi, con segni distintivi identificabili”.  

Giulia Stratta, ricercatrice INAF, associata INFN e membro del cluster di ricerca ELEMENTS presso la Goethe University di Francoforte, aggiunge “Per poter fornire una spiegazione organica delle diverse fasi dei lampi gamma, è stato necessario basarsi sui GRB per i quali abbiamo le informazioni più complete da osservazioni in banda ottica, X e gamma. Si tratta di una dozzina di casi in tutto, frutto di un lungo lavoro di ricerca tra molte centinaia”. 

Lo scenario teorizzato nel lavoro del team italiano suggeriscew che, in una prima fase, la magnetar cattura parte della materia che ancora sta cadendo a seguito del collasso gravitazionale o della collisione tra stelle di neutroni. Questo genera la parte iniziale e più brillante del GRB, liberando un’enorme quantità di energia gravitazionale in poche decine di secondi. Quando l’afflusso di materia diminuisce, la rotazione del campo magnetico della magnetar inizia a respingere la materia stessa fiondandola via – un po’ come un’elica che gira – e una quantità via via più piccola di energia gravitazionale viene rilasciata, causando un graduale calo della luminosità. Infine, quando non vi è più materia che cade, la magnetar si comporta come una stella di neutroni isolata e dissipa progressivamente la sua energia rotazionale. 

Secondo Rosalba Perna, professore ordinario presso la Stony Brook University e co-autore dello studio, “questo risultato getta una nuova luce su due misteri cosmici, suggerendo un probabile legame tra di essi: ‘che cos’è che produce un lampo gamma?’ e ‘dove si formano le magnetar e in quali speciali condizioni, tali da differenziarle dalle altre stelle di neutroni?’“.

Luigi Stella, dirigente di ricerca presso l’INAF di Roma e autore anch’egli dello studio, sottolinea che: “appena formate le magnetar, come anche i buchi neri di massa stellare, possono essere motori astrofisici di eccezionale potenza, capaci di alimentare l’emissione dei lampi gamma, ma anche di generare forti onde gravitazionali, come abbiamo dimostrato in alcuni studi precedenti”.

“Nel prossimo futuro” conclude Dall’Osso “un’ulteriore e definitiva conferma della formazione di una magnetar potrà venire proprio  dalla rivelazione di un segnale in onde gravitazionali”.

È stata presentata il 31 maggio a Città della Scienza l’Istallazione immersiva Buchi Neri, curata da Fondazione Horcynus Orca e da Fondazione Messina, e dall’ Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), partner del progetto Di Bellezza Si Vive. L’Installazione è stata progettata Interaction Designer Dotdotdot, con il contributo dei ricercatori della Collaborazione Scientifica Virgo e dell’Osservatorio Gravitazionale Europeo EGO ed Ecosmedia soc. coop.. L’Installazione è una delle attività previste nell’ambito mondi digitali, che rappresenta uno degli ambiti di sperimentazione del Progetto Di Bellezza Si Vive, selezionato dall’impresa sociale Con i Bambini per il Fondo dedicato al contrasto della povertà educativa minorile. Il progetto intende creare, con un percorso di ricerca-azione un metodo educativo originale che dimostri come la bellezza, nel campo dell’arte visiva, della musica, del teatro, della danza, del paesaggio, della cura dei luoghi, rappresenti un’esperienza fondante capace di estendere il potenziale degli individui da un punto di vista emozionale, cognitivo e comportamentale, contrastando la povertà educativa, migliorando le condizioni di vita e, in ultima analisi, riducendo i costi sociali.

Buchi Neri è uno dei nuovi scenari dei Parchi della Bellezza e della Scienza gestiti dalla Fondazione Messina di cui la Fondazione Horcynus Orca è uno degli Enti fondatori. I Parchi sono un’infrastruttura educativa a rete nata da un imponente processo di rigenerazione territoriale. Ogni parco diverso per genius loci e le proprie vocazioni è un attrattore territoriale che riconosce la “bellezza” come fondamento generativo delle esperienze educative. Nel percorso “Dall’Infinitamente grande all’Infinitamente piccolo”, Fondazione Horcynus Orca e INFN hanno realizzato e installato, in modo permanente nel Parco Horcynus – Museo MACHO e nel Parco Sociale di Forte Petrazza, le gli scenari immersivi e Spazio Tempo e Buchi Neri.

“Entrambi gli scenari sono un viaggio virtuale e immaginifico alla scoperta del Cosmo e della Materia e a forme di insegnamento inedite della fisica e dell’astrofisica che incuriosiscano e motivino i ragazzi in modo partecipe ed esperienziale allo studio, perché spinti dallo stupore, dalla bellezza dei mondi lontani e invisibili, aprendo alle grandi domande di senso. – ha messo in evidenza Giorgia Turchetto, Responsabile del progetto Di Bellezza Si Vive — L’aver portato l’istallazione alla Città della Scienza di Napoli, è stata un’importante azione di disseminazione del progetto e certamente di una delle azioni più originali, innovative e riuscite che ha reso fruibile l’esperienza ad un numero considerevole di minori e adulti che possono vivere un’esperienza totalizzante: le pareti mostrano il buco nero che assorbe tutti gli elementi dello spazio che si trovano intorno al suo campo gravitazionale. Le galassie e gli elementi celesti sono in movimento sullo sfondo, in modo caotico ne sono attratti e risucchiati, mentre si è avvolti nel suono emesso da questo corpo celeste”.

“Di bellezza si vive, lo sappiamo bene noi fisici, perché è proprio la bellezza della natura che ci ha ispirati nell’intraprendere il mestiere della ricerca, ed è la ricerca della bellezza che ci guida ogni giorno alla scoperta di nuove conoscenze”, commenta Antonio Zoccoli, Presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. “Entrare in rapporto con la bellezza fin da piccoli è fondamentale per la crescita delle persone, per la formazione dei cittadini di domani, di ciò siamo fermamente persuasi. Come INFN, abbiamo quindi accolto con grande piacere e interesse l’opportunità di partecipare al progetto Di Bellezza Si Vive, e di poterci confrontare su questo tema con realtà che operano in diversi contesti culturali e che per questo possono arricchire la nostra visione con prospettive diverse. Siamo soddisfatti di essere riusciti, ispirati dallo stesso principio comune, a realizzare tutti assieme una nuova e originale esperienza, la sala immersiva dedicata ai buchi neri. Un’occasione, che speriamo coinvolga in particolare i più piccini e i giovani, per entrare in relazione, vivendo e condividendo un momento di bellezza, sia con gli altri, sia con alcuni dei concetti più affascianti, ma anche più complessi, della fisica, perché sperimentare la bellezza è una via maestra verso la curiosità e la conoscenza”, conclude Zoccoli.

“La conoscenza è un processo che coinvolge i nuclei più profondi della nostra affettività. In un periodo storico nel quale la bulimia delle informazioni ha generato una traslazione fra coscienza e conoscenza c’è un grande bisogno di cerare metodologie e strumenti capaci di declinare creatività e rigore scientifico”, spiega Gaetano Giunta, fondatore di Fondazione di Comunità di Messina ha sottolineato. “Domande più che risposte e coinvolgimento pieno della “persona”. Le ricerche e le sperimentazioni realizzate nell’ambito del Progetto Di Bellezza Si Vive costituiscono una frontiera avanzata di questa necessità contemporanea”, conclude Giunta.

“Nell’installazione immersiva ‘Buchi Neri’ si condensano due delle principali missioni di Città della Scienza: da un lato la diffusione della cultura scientifica, che rimane il principale oggetto delle nostre attività; dall’altro il contrasto alla povertà educativa, che per noi rappresenta un impegno quotidiano, operando nel Mezzogiorno, e non a caso questo progetto di installazione sui buchi neri è stato selezionato dall’impresa sociale”, sottolinea Riccardo Villari, Presidente di Città della Scienza. ‘Con i Bambini’ come attività contro la povertà educativa minorile.  È seguendo queste due direzioni che continuiamo a operare, conseguendo risultati importanti in termini di visite. Da novembre 2022 (quando la mostra è stata inaugurata) a oggi, il Science Centre ha avuto oltre 170.000 visitatori tra studenti, famiglie e turisti”, conclude Villari. 

Nell’installazione immersiva Buchi Neri, il visitatore avvicinandosi sempre di più al buco nero vede gli effetti della sua straordinaria forza di attrazione sulla propria immagine: come nel processo detto di spaghettificazione, via via si deforma e si allunga verso il buco nero, fino a esserne irrimediabilmente catturata e, dopo aver spiraleggiato attorno ad esso, viene infine fagocitata, contribuendo ad accrescere la massa del buco nero stesso.

A Napoli, l’Istallazione immersiva Buchi Neri è aperta al pubblico fino al 30 luglio nell’ambito della Mostra “Spazio al Futuro”, realizzata dalla Fondazione Idis-Città della Scienza, in partnership con INFN e numerosi altri centri di ricerca e Università.

Nuova edizione per la Scuola di comunicazione e giornalismo scientifico di Erice che ha appena aperto il bando 2023 per l’assegnazione di 20 borse di studio per giornalisti e comunicatori scientifici che avranno l’opportunità di partecipare a una scuola internazionale per giovani professionisti dedicata a scienza e comunicazione. L’edizione 2023 è dedicata al tema “THE BIG DATA SOCIETY. What Quantum, supercomputing and AI can and cannot do for science” e si svolgerà dall’8 al 10 ottobre 2023 in Sicilia.

La scadenza per presentare domanda è il 2 luglio 2023.

Leggi tutte le informazioni su https://ericescicomschool.lnf.infn.it/ La scuola Internazionale di comunicazione e giornalismo scientifico di Erice è una scuola breve organizzata dall’Istituto nazionale di Fisica Nucleare che si tiene annualmente nella sede del Centro di Cultura Scientifica Ettore Majorana a Erice. Dopo lo stop dovuto alla pandemia, la scuola riparte con la nuova collaborazione tra l’INFN e Nature Italia, la rivista digitale dedicata alla ricerca in Italia e alla comunità scientifica italiana edita da Nature Portfolio. Il programma prevede l’alternarsi di lezioni, dibattiti e attività intreattive dedicate alla scienza e alla comunicazione e giornalismo scientifico centrate sul tema di ciascuna edizione

(immagine: foto di gruppo dell’edizione 2017)