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Dalla fisica delle particelle all’Universo, dall’infinitamente piccolo all’infinitamente grande: quasi 200 studenti e studentesse delle scuole secondarie di II grado dall’Italia e da altri paesi del mondo dal 4 all’8 aprile hanno partecipato a INSPYRE (International School on modern PhYsics and REseasrch), la scuola internazionale organizzata dai Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).

La scuola internazionale INSPYRE si è conclusa venerdì 8 aprile con la partecipazione di studenti provenienti da oltre 100 istituti scolastici, 79 italiani e 22 di diversi paesi del mondo: Francia, Germania, India, Indonesia, Irlanda, Lituania, Lussemburgo, Portogallo, Repubblica Ceca, Romania, Svezia e Turchia. Grazie a questa esperienza, gli studenti e le studentesse si sono confrontati con il mondo della ricerca in fisica delle particelle, e la scoperta dei misteri dell’universo, seguendo un ciclo di lezioni online, che da oggi, lunedì 11 aprile, sono disponibili al pubblico sul canale YouTube dei Laboratori Nazionali di Frascati.

Meccanica quantistica e gravità, i pilastri della nostra comprensione della natura e dell’Universo, i misteri della materia e dell’energia oscure, i segnali di una nuova fisica oltre il modello standard, sono tutti argomenti che i giovani partecipanti alla scuola hanno potuto approfondire grazie al racconto di ricercatori e ricercatrici dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN e della sezione di Milano dell’INFN, dell’Università di Ferrara e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), del CERN di Ginevra e del Fermilab di Chicago, del Max Planck Insitute di Monaco di Baviera e della University of Southampton nel Regno Unito. Grazie al tour virtuale, gli studenti hanno visitato anche il Bruno Touschek Visitor Centre dei Laboratori Nazionali di Frascati e scoperto la storia degli acceleratori in un racconto che intreccia le grandi domande della fisica contemporanea con gli strumenti che ci aiutano a trovare le risposte. A conclusione della scuola, quest’anno per la prima volta gli studenti saranno chiamati a partecipare a un concorso presentando un elaborato (una presentazione, un disegno oppure un video) per raccontare l’argomento che più li ha ispirati.

Iniziata nel 2011 con 20 ragazzi prevalentemente italiani, INSPYRE è giunta alla XII edizione coinvolgendo la partecipazione di studentesse e studenti provenienti da molti paesi del mondo e rappresenta un momento di confronto tra gli studenti e di scoperta del mondo della ricerca scientifica.

È la misura della massa del bosone W più accurata che sia mai stata realizzata. È frutto di un lavoro di analisi durato dieci anni realizzato dalla Collaborazione dell’esperimento CDF (Collider Detector at Fermilab), che è stato in attività per oltre 25 anni all’acceleratore Tevatron del Fermi National Accelerator Laboratory, negli Stati Uniti. Il valore ottenuto dalla collaborazione scientifica attraverso questa scrupolosa analisi diverge da quello previsto dalla teoria del Modello Standard che descrivere il mondo delle particelle elementari e delle forze fondamentali. Il bosone W, la cui scoperta è valsa il premio Nobel per la fisica a Carlo Rubbia e Simon van der Meer nel 1984, è una delle due particelle mediatrici della forza debole ed è responsabile, tra l’altro, dei processi di decadimento nucleare che alimentano il nostro Sole. Il risultato di CDF, di cui l’Italia è uno dei soci fondatori, assieme a Stati Uniti e Giappone, e la cui partecipazione al progetto è coordinata dall’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, viene pubblicato su Science, conquistando la copertina della prestigiosa rivista scientifica dell’8 aprile 2022.

“Negli ultimi quarant’anni, molti esperimenti agli acceleratori hanno misurato la massa del bosone W: sono misure complicate ma nel tempo sono stati raggiunti livelli di precisione sempre crescenti”, commenta Giorgio Chiarelli, ricercatore della Sezione di Pisa dell’INFN e co-responsabile della collaborazione scientifica CDF. “Abbiamo impiegato molti anni per valutare tutti i vari aspetti da tenere in considerazione nella misura e per realizzare tutti i controlli e le verifiche necessari. Ad oggi, questa è la nostra misura più solida, e la discrepanza tra il valore atteso e quello misurato permane”, conclude Chiarelli.

“Questa misura premia uno sforzo decennale di un esperimento al quale gli italiani, con il supporto costante dell’INFN, hanno contribuito in maniera decisiva, sin dagli esordi, oltre 40 anni fa”, commenta Giorgio Bellettini, ricercatore all’INFN e professore emerito all’Università di Pisa tra i fondatori di CDF e primo responsabile non statunitense dell’esperimento.

MISURA SPERIMENTALE E TEORIA. La misura della massa dei mediatori W e Z è particolarmente importante, perché a differenza di quella delle altre particelle del Modello Standard, il loro valore è predetto dalla teoria. Grazie a questa nuova misura di CDF i ricercatori hanno determinato la massa della particella W con una precisione dello 0,01%, ossia due volte maggiore rispetto alla migliore delle precedenti misure, e questo consente loro di testare l’attuale quadro teorico che descrive la natura al livello dei suoi costituenti fondamentali.

La massa del bosone W è circa 80 volte la massa di un protone, cioè approssimativamente 80.000 MeV/c2. Il valore centrale e l’incertezza della nuova misura [nDt: di questa misura] è 80.433±9.4 MeV/c2. Questo risultato è basato sull’osservazione e l’analisi di 4,2 milioni di particelle candidate W, il quadruplo rispetto a quelle dell’analisi pubblicata dalla stessa collaborazione nel 2012. Il nuovo valore della particella W è coerente con molte misure precedenti, ma ve ne sono anche altre in disaccordo. Saranno quindi necessarie future misure per fare maggiore chiarezza su questo aspetto.

La collaborazione CDF ha inoltre comparato il risultato così ottenuto con il valore atteso per la massa del bosone W in base al Modello Standard: 80.357 ± 6 MeV/c2. Questo valore si ricava con complessi calcoli che legano la massa del bosone W alle misure delle masse di altre due particelle: il quark top, scoperto sempre da CDF e da D0 al Tevatron nel 1995, e il bosone di Higgs, scoperto dagli esperimenti ATLAS e CMS all’acceleratore LHC del CERN nel 2012. Se sarà confermata, questa nuova misura sembra suggerire che potrebbe essere necessario affinare i calcoli teorici del Modello Standard, oppure introdurre delle estensioni alla teoria, arricchendola con nuove idee fisiche.

“Il risultato è un contributo importante per testare l’accuratezza del Modello Standard, – spiega David Toback, professore della Texas A&M University e co-responsabile di CDF – ora saranno gli altri esperimenti e la comunità dei fisici teorici ad approfondire e fare maggiore chiarezza su questa discrepanza”. “Se la differenza tra il valore sperimentale e quello atteso è dovuta a qualche nuova particella o interazione subatomica, che è una delle possibilità, c’è una buona probabilità che essa possa essere scoperta nei prossimi esperimenti”, conclude Toback.

IL RUOLO DELL’INFN E DELL’ITALIA IN CDF. Ricorda Giorgio Bellettini: “Nell’inverno del 1979, quando al Fermilab si studiava come trasformare il protosincrotrone Tevatron in un collisore fra fasci di protoni e di antiprotoni, fisici dei Laboratori Nazionali di Frascati e della Sezione di Pisa dell’INFN stabilirono una collaborazione con gruppi americani e giapponesi per studiare con il nuovo collisore le interazioni subnucleari alle massime energie allora raggiungibili. Insieme progettammo e costruimmo un rivelatore magnetico, il Collider Detector at Fermilab (CDF), che operò dal 1985 al 2011 introducendo straordinarie novità nelle tecniche di misura e di analisi degli eventi nucleari. Da una ricca messe di dati sperimentali fu scoperto l’ultimo dei sei quark esistenti in natura e furono ottenute misure di precisione di parametri fondamentali del Modello Standard dei fenomeni subnucleari. La misura di precisione della massa del portatore carico delle interazioni deboli, il bosone W, che viene resa pubblica ora, è uno dei più straordinari risultati di CDF. Con una raffinata, puntigliosa analisi dei dati raccolti dall’esperimento la massa del W è stata misurata entro incertezze statistiche e sistematiche inferiori a quelle di tutte le precedenti misure combinate insieme. Poiché il valore trovato è in tensione con quello atteso a partire dagli altri parametri del Modello Standard, è iniziato un acceso dibattito sul possibile motivo di questa discrepanza. La risoluzione di questa incertezza potrebbe portare a una estensione di fondamentale importanza dell’esistente modello teorico. I gruppi italiani in CDF sono molto cresciuti nel tempo. Nel 2003 la Collaborazione comprendeva 650 fisici di vari Paesi impegnati nella fisica delle particelle, con 111 italiani delle Sezioni INFN e delle Università di Padova, Bologna, Trieste-Udine e Roma1 Sapienza, oltre a Pisa e ai Laboratori Nazionali di Frascati. In ogni momento il contributo degli italiani e il loro ruolo nella Collaborazione sono stati determinanti. Nella storia di CDF, i cinque responsabili dell’esperimento non americani sono stati tutti italiani”.

Il Comunicato del Fermilab

Resi noti i vincitori dell’ARLAS Thesis Award 2021, riconoscimento che rientra nell’ambito delle iniziative promosse dalle collaborazioni ATALS e CMS, i grandi rivelatori ospitati al CERN protagonisti nel 2012 della scoperta del bosone di Higgs, allo scopo di premiare le migliori tesi di dottorato a livello internazionale svolte presso gli esperimenti. Tra i vincitori e le vincitrici di quest’anno, anche Giulia Di Gregorio, ricercatrice INFN dell’Università di Pisa, che sarà premiata nel corso della cerimonia prevista giovedì 24 febbraio in occasione della ATLAS week.

La collaborazione ATLAS conta 5500 membri di 180 istituzioni in tutto il mondo, di cui oltre 1000 sono studenti e studentesse di dottorato, i destinatari dell’ATLAS Thesis Award, che, attraverso una commissione dedicata, seleziona ogni anno i più innovativi risultati ottenuti dai partecipanti alla competizione nel corso del lavoro di ricerca svolto in ATLAS raccolti nelle loro tesi finali. 6 le tesi di dottorato risultate vincitrici dell’ultima edizione del premio, tra cui quella discussa da Giulia Di Gregorio, dal titolo ‘Search for the Higgs boson produced in association with a vector boson and decaying into a pair of b-quarks using large-R jets with the ATLAS detector’, realizzata in collaborazione con la sezione INFN di Pisa.

“Sono orgogliosa e fiera di questo riconoscimento, che condivido sicuramente con tutto il gruppo ATLAS di Pisa. Sono inoltre grata all’Infn per l’opportunità che mi è stata concessa. Svolgere il mio dottorato di ricerca in un contesto internazionale come quello rappresentato dalla collaborazione ATLAS e dal CERN, mi ha infatti permesso di lavorare in uno degli ambienti scientifici più stimolanti al mondo. Un’esperienza che è di fondamentale importanza per chiunque voglia dedicarsi come me all’attività di ricerca nel settore della fisica delle particelle, e che è stata resa ancor più significativa da questo premio”, commenta Giulia Di Gregorio.

Scopo della tesi di Giulia Di Gregorio è quello di studiare, grazie ad ATLAS e a tecniche estremamente sofisticate per la ricostruzione degli eventi che hanno luogo all’interno del rivelatore, una tipo particolare di decadimento del bosone di Higgs, la cui interazione con una delle due particelle mediatrici della forza elettrodebole, W e Z, determina, diversamente da quanto osservato più comunemente, la produzione di un singolo getto composto dai prodotti di decadimento del bosone, ovvero coppie di quark b e anti quark b. 

Maggiori dettagli sul sito ATLAS Italia: https://web.infn.it/atlas/ 

Anche quest’anno l’INFN partecipa con numerose iniziative all’International Day of Women and Girls in Science che si celebra l’11 febbraio. Istituita nel 2015 dall’Assemblea Generale delle Nazioni Unite, la giornata internazionale per le donne nella scienza è un’occasione per promuovere la piena ed equa partecipazione di donne e ragazze nelle scienze, in materia di istruzione, formazione, occupazione e processi decisionali.

I canali social INFN aderiscono alla campagna #WomenInScience, a cui parteciperanno anche altri grandi laboratori internazionali come il CERN. Su Facebook, YouTube, Instagram e Twitter, pubblicheremo quattro storie di giovani ricercatrici che lavorano ai quattro grandi esperimenti del Large Hadron Collider del CERN. 

Aprirà le celebrazioni il 9 febbraio alle 9.00 a Trento la Fondazione Bruno Kessler, in collaborazione con l’Università degli Studi di Trento e il TIFPA dell’INFN organizza l’evento “Be a scientist – tra identità di mestiere e parità di genere”: il mestiere della ricerca visto da due protagonisti d’eccezione, Caterina Petrillo, presidente di Area Science Park e professore ordinario di Fisica Sperimentale all’Università degli Studi di Perugia e Roberto Battiston, professore di Fisica Sperimentale dell’Università di Trento, già Presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana. I due relatori racconteranno il mondo della ricerca, come è evoluto nel corso degli anni e cosa si deve aspettare chi intende avvicinarvisi, con una riflessione speciale sulla parità di genere e le azioni da mettere in campo. L’evento si terrà online in diretta sui canali LinkedIn, Facebook e Youtube di Fondazione Bruno Kessler. 

Molti altri eventi si succederanno nella giornata dell’11 febbraio. I Laboratori Nazionali di Legnaro organizzano alle 11.00 l’evento online “Rosalind Franklin: DNA e dintorni”: ricercatori e ricercatrici racconteranno la vita e le scoperte della scienziata e la ricerca di frontiera sviluppata ai Laboratori sui radiofarmaci e le terapie che utilizzano radiazione. 

I Laboratori Nazionali di Frascati partecipano all’iniziativa con l’evento online “Towards Inclusive Science“, in diretta dalle 9.30 sul canale YouTube dei LNF, che vedrà coinvolti donne e uomini del mondo della ricerca che, partendo dalle loro esperienze personali e professionali, racconteranno successi e sfide giornaliere a studentesse e studenti del IV e V anno delle Scuole secondarie di secondo grado. L’obiettivo è stimolare ragazze e ragazzi a riflettere e confrontarsi su ostacoli e opportunità nel loro percorso formativo oltre che sul ruolo della donna nella società e nella ricerca. 

Il Gran Sasso Science Institute e l’Università degli Studi dell’Aquila organizzano la conferenza “ResearcHER, prospettive di scienza”. L’evento si terrà alle 10.00 presso l’Auditorium dell’Università e online, e vedrà come ospiti Lucia Votano, già Direttrice dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, Giuliana Galati, fisica delle particelle, divulgatrice scientifica e componente del CICAP, Serena Giacomin, climatologa e meteorologa per le reti Mediaset e DeAgostini, e Lorenzo Gasparrini, filososo, formatore femminista e attivista.

Le ricercatrici di Padova risponderanno, con dei video o anche degli incontri online, alle domande di studentesse e studenti delle scuole superiori di secondo grado in tema di fisica e astronomia, senza escludere  domande sul percorso di studi o sulla parità di accesso alle scienze. L’iniziativa è organizzata dalla Sezione INFN di Padova, il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università degli Studi di Padova e l’Osservatorio INAF di Padova, con il patrocinio dell’Italian Office for Astronomy Outreach dell’International Astronomical Union; verrà lanciata l’11 febbraio e si svolgerà poi nelle settimane e mesi successivi.  

A Cagliari e presso l’Università di Roma La Sapienza si terranno delle edizioni speciali delle International Masterclasses organizzate da IPPOG. All’edizione sarda, online, organizzata dalla Sezione INFN di Cagliari e dall’Università di Cagliari, parteciperanno 82 studentesse e studenti provenienti da sedici scuole di tutta la Sardegna. Le attività sperimentali proposte riguarderanno sia la fisica delle particelle che l’astrofisica e la fisica della materia. Le studentesse e gli studenti saranno impegnati per due pomeriggi nei primi 10 giorni di febbraio e parteciperanno all’evento finale dell’11 febbraio in cui assisteranno a un dibattito su genere e scienza e potranno esporre i risultati del proprio lavoro. Presso l’Università “La Sapienza”, invece, le studentesse saranno coinvolte in un evento in presenza lungo tutto l’arco della giornata; oltre ai seminari la mattina e la masterclass il pomeriggio, potranno partecipare al “pranzo-con-le-ricercatrici”, durante il quale scambiare idee e porre domande alle ricercatrici in un ambiente informale. 

Anche le Sezioni INFN di Roma3, Napoli e il Gruppo Collegato di Cosenza organizzano le International Masterclasses for girls. Parteciperanno all’evento circa 80 studentesse liceali di 14 scuole di Calabria e Basilicata e 25 studentesse sarde in modalità remota, mentre in presenza saranno coinvolte 20 studentesse del Lazio e 36 della Campania. Per quest’anno, una parte dell’evento sarà in comune nelle tre città: le partecipanti potranno assistere da remoto alla presentazione della fisica e sociologa Ilenia Picardi, dal titolo “Equità di genere nella scienza: le sfide per le ragazze nelle STEM”.  La sessione “hands-on” permetterà invece alle studentesse di condurre analisi di dati reali dell’esperimento ATLAS del CERN e confrontare i risultati ottenuti con colleghe di vari Paesi Europei. 

L’Università degli Studi di Roma Tor Vergata, in collaborazione con la Sezione INFN di Roma 2, proporranno agli studenti e alle studentesse l’incontro online “STEM: Protagoniste di una grande storia”, a cura dell’associazione ValoreD, a cui seguirà un dibattito con le ricercatrici dell’Università e della Sezione.

Le ricercatrice Carla Aramo, della Sezione INFN di Napoli parteciperà alla campagna online organizzata dalla Collaborazione Pierre Auger, mentre la ricercatrice Iaia Masullo parteciperà all’evento “Scienza: sostantivo femminile”, organizzato dall’Associazione di Promozione sociale Social Project, dalle 9.00 dell’11 febbraio presso Villa Bruno a San Giorgio a Cremano, rivolto alle studentesse delle scuole secondarie di primo e secondo grado, con l’obiettivo di avvicinarle alla scienza e alle carriere scolastiche attraverso un’esperienza di tutoring. 

A Pavia, nella giornata di venerdì sarà organizzato un side-event della Notte dei Ricercatori. L’iniziativa è ideata da Silva Bortolussi, ricercatrice della Sezione INFN di Pavia e dell’Università di Pavie, e Ilaria Canobbio, ricercatrice dell’Università di Pavia, ed è inserita negli eventi Sharper e svolta in collaborazione con la terza missione e l’Ufficio Sostenibilità dell’Università degli Studi di Pavia. Durante la manifestazione verrà piantato un albero con una targa in commemorazione di Eva Mameli, prima botanica italiana e laureata all’Università di Pavia; le scuole verranno invitate a preparare delle proposte per la prossima scienziata a cui dedicare un nuovo albero. 

La Sezione INFN di Lecce, in collaborazione con il dipartimento di Matematica e Fisica dell’Università del Salento, celebrerà la giornata con l’evento “Dottorande nella scienza: conversazione online”, che sottolinea l’importanza del ruolo delle donne e delle giovani ragazze all’interno della comunità scientifica e nel settore tecnologico. L’incontro verrà trasmesso in diretta streaming sul canale Facebook della Sezione INFN di Lecce.

Il 27 gennaio è scomparso Paolo Franzini, fisico stimato e riconosciuto a livello internazionale, che nella sua lunga carriera ha contribuito in modo determinante anche al successo dell’esperimento KLOE ai Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN.

Paolo Franzini, nato a Pavia nel 1933, si laurea alla Scuola Normale Superiore di Pisa nel 1955. Nel 1956 entra nel gruppo guidato da Marcello Conversi, allora direttore dell’Istituto di Fisica di Pisa, per poi trasferirsi, all’inizio degli anni ’60, negli Stati Uniti. È qui che, diventato professore alla Columbia University, dove conosce Juliet Lee, sua futura moglie e compagna di vita, conduce numerosi importanti esperimenti, al Brookhaven National Laboratory, al Fermilab e alla Cornell University. In particolare, lavora a un esperimento al Cosmotron di Brookhaven, e in seguito insieme a Juliet guida l’esperimento CUSB (Columbia-Stony Brook) a CESR (Cornell electron storage ring). Successivamente partecipa alla progettazione dell’esperimento D0 al Fermilab, fornendo contributi fondamentali, in particolare alla realizzazione del calorimetro.

Su invito di Nicola Cabibbo, nei primi anni ’90 Franzini rientra in Italia per guidare l’esperimento KLOE, che proprio in quel periodo vedeva la luce all’acceleratore DAFNE dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN. Si trasferisce quindi a Frascati con la moglie nel 1991 e viene chiamato per chiara fama come professore al Dipartimento di Fisica della Sapienza Università di Roma. Nei circa venti anni successivi, Franzini guida con vigore tutte le fasi dell’esperimento, dalla costruzione del rivelatore, alla presa dati, all’analisi dei dati raccolti. Alla Sapienza tiene corsi sulla fisica delle particelle elementari fino al 2005, anno del suo pensionamento.

Durante il suo “periodo romano”, Paolo Franzini ha formato un nutrito gruppo di giovani fisici sperimentali, molti dei quali oggi sono protagonisti di grandi imprese scientifiche nei maggiori laboratori di ricerca del mondo, come ricorda il direttore dei Laboratori di Frascati Fabio Bossi: “Nel nostro Laboratorio, accanto a Paolo e alla moglie Juliet Lee-Franzini, si è formata una intera generazione di fisici sperimentali. Molti di questi ‘ex giovani’ sono oggi protagonisti di grandi imprese scientifiche: questo non sarebbe stato possibile in assenza del suo magistero. Ho avuto personalmente il privilegio di lavorare a stretto contatto con lui e mi pregio di poterlo considerare un mio mentore e amico. Per questo la notizia della sua scomparsa mi rattrista profondamente. Con Paolo se ne va un pezzo della nostra storia”, conclude Bossi.

Grande esperto di elettronica, Franzini aveva tuttavia una conoscenza approfondita di tutti gli aspetti sia teorici sia sperimentali della fisica delle particelle, fatto che lo rendeva una delle personalità più note e più stimate a livello mondiale in questo campo.
“Paolo era un fisico molto brillante e molto profondo”, ricorda il collega e amico Fernando Ferroni. “Nicola Cabibbo lo aveva incoraggiato a prendersi la responsabilità di quella grande avventura che avrebbe rimesso i Laboratori di Frascati nel mondo della fisica di avanguardia, e lui e sua moglie Juliet accettarono con entusiasmo. Un rientro di cervelli che ha arricchito enormemente l’INFN con tutti i giovani da loro formati e la grande messe di risultati prodotti da KLOE”, conclude Ferroni.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Risultati bando

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

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

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

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