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PINT OF SCIENCE 2021: 3 SERATE DI SCIENZA INFORMALE AL PUB O DA CASA

14 May, 2021 - 08:45

La manifestazione internazionale per gli amanti della scienza, ma anche della birra, torna quest’anno con un’edizione online. Le tre serate del 17, 18 e 19 maggio, vedranno in contemporanea eventi da 30 paesi del mondo per raccontare la scienza con leggerezza davanti a una birra quest’anno non al pub ma nelle case di tutti.

In Italia la manifestazione, coordinata dall’associazione Pint of Science Italia, coinvolge 25 città e moltissimi ricercatori e ricercatrici dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), sponsor nazionale dell’evento. 
Durante ognuna delle tre serate, dalle 21, basterà collegarsi ai canali Facebook e YouTube di Pint of Science Italia e partecipare attraverso giochi a quiz e domande da rivolgere in chat o nei commenti ai ricercatori e alle ricercatrici presenti, che racconteranno in modo informale e divertente le loro ricerche. Il vero protagonista sarà il pubblico. E i pub? Quest’anno non è stato possibile organizzare gli eventi come al solito, ma si è pensato di coinvolgere comunque i pub che ospitavano l’iniziativa proponendo un menù #Pint21, che il pubblico può ordinare come asporto o al tavolo, dove è possibile, e ricevere in regalo un gadget di Pint of Science Italia.

Ospite d’onore della prima serata sarà Antonio Zoccoli, Presidente dell’INFN. I temi saranno moltissimi: dalla materia oscura ai computer quantistici; dai dinosauri alle nanotecnologie; e poi energie puliteghiacciai alpinicomunicazioni di ultima generazionestellecervello e molto altro. A raccontarli sono ricercatori e ricercatrici dai principali centri di ricerca, laboratori e università d’Italia, che già da due settimane raccontano assaggi delle loro ricerche in brevi video pubblicati sui canali Facebook e Instagram di Pint of Science.

Pint of Science nasce nel 2013 in Regno Unito. L’Italia partecipa dal 2015, coinvolgendo inizialmente solo 6 città, che presto si sono moltiplicate diventando, nel 2019, 23. L’edizione 2020 è stata annullata a causa dell’emergenza Covid-19, ma quest’anno l’entusiasmo è tornato arrivando in 30 paesi del mondo (Australia, Belgio, Brasile, Canada, Costa Rica, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Italia, Messico, Nuova Zelanda, Olanda, Paraguay, Portogallo, Regno Unito, Russia, Singapore, Spagna, Stati Uniti, Svezia, Svizzera, Sudafrica e Thailandia) e in 25 città italiane (Avellino, Bari, Bologna, Cagliari, Catania, Ferrara, Firenze, Frascati, Genova, L’Aquila, Lucca, Milano, Napoli, Padova, Palermo, Pavia, Pisa, Reggio Calabria, Roma, Rovereto, Salerno, Siena, Torino, Trento, Trieste).

Argomenti e ospiti delle tre serate: 

17 maggio, dalle ore 21.00 

  • Materia Oscura
    con Stefano Di Lorenzo, Laboratori Nazionali del Gran Sasso INFN     
  • Fotocamere Spaziali
    con Ester Ricci, INFN-TIFPA di Trento
  • Il legno di pernambuco, un arco tra scienza e musica
    con Samuele Ciattini, Università di Firenze
  • Buum - e stella fu! SIDDHARTA e le stelle di neutroni
    con Catalina Curceanu, INFN, Laboratori Nazionali di Frascati
  • Dalle particelle all'astronomia
    con Silvano Tosi, INFN Genova
  • Uno spettroscopio a tutta birra
    con Alessandra Slemer, INAF Padova  

18 maggio, dalle ore 21.00 

  • Il mare non è acqua
    con Domenico D'Alelio, Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli
  • "Muuu-oviti con 'sto ozono!", ozonoterapia in bovini per contrastare antibioticoresistenza
    con Edoardo Lillo, Università di Bari
  • Il fascino senza tempo della ricerca scientifica in alta montagna
    con Michele Freppaz, Università di Torino
  • Orange is the new black!
    con Filippo Frazzino, Università di Reggio Calabria
  • Cacciatori di dinosauri
    con Federico Fanti, Università di Bologna
  • I polifenoli nella salute umana: tra mito e realtà
    con Gabriele Serreli, Università di Cagliari
  • COVID19, cosa accede al nostro cervello?
    con Massimo Oliveri, Università di Palermo
  • Temperature al vapore con Rita Nogheretto, ICTP

19 maggio, dalle ore 21.00 

  • Quantum Computing
    con Raffaele Tripiccione, INFN Ferrara
  • Plastica: odi et amo
    con Rocco Di Girolamo, Università di Napoli
  • Una buona comunicazione, è questione di chimica!
    con Nunzio Tuccitto, Università di Catania
  • Come produrre energia (pulita) dagli scarti?
    con Marta Gandiglio, Politecnico di Torino
  • Quando rallentare significa andare più veloce: quantum computing e atomi freddi
    con Oliver Morsch , CNR, dipartimento E. Fermi di Pisa
  • Cosa hanno in comune i viaggi su Marte e la cura del cancro?
    con Ricardo Luis Ramos, INFN Pavia
  • Nanoimprinting per agrifood, fotonica e sensoristica
    con Monica Bollani, CNR Milano

IL SILENZIO COSMICO RENDE I COMPUTER QUANTISTICI PIU’ PERFORMANTI

12 May, 2021 - 09:00

I circuiti superconduttori sono una delle tecnologie più competitive nella corsa per realizzare un computer quantistico. Nonostante i numerosi vantaggi, fra cui la semplicità di disegno e fabbricazione di un sistema di calcolo estremamente complesso, i qubit superconduttori hanno un tallone di Achille: sono in grado di preservare il loro stato quantistico per tempi molto brevi perché il loro funzionamento è disturbato da alcuni fattori tra cui la radioattività naturale. I raggi cosmici, ma anche la radioattività naturale, presente in piccolissime quantità in tutti i materiali che ci circondano, possono interagire con i qubit limitandone seriamente le prestazioni.

Nel lavoro pubblicato su Nature Communications, un gruppo di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e del Karlsruhe Institute of Technology (Germania) ha testato il funzionamento di un circuito superconduttore in regime quantistico posizionato all’interno dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) che, grazie alla schermatura naturale offerta da 1400 metri di roccia, consentono di ridurre il flusso dei raggi cosmici di circa un milione di volte rispetto ai laboratori di superficie offrendo un contesto unico al mondo per le sue caratteristiche di radiopurezza. I ricercatori hanno così dimostrato che proteggendo un qubit superconduttore dagli effetti della radioattività naturale, le sue prestazioni migliorano in modo significativo.

Lo studio è stato sviluppato nell’ambito del progetto DEMETRA, finanziato con un finanziamento dell’INFN dedicato ai giovani ricercatori neoassunti, con l’obiettivo di comprendere ed eliminare una delle sorgenti di disturbo per i qubit: la radioattività naturale.

“I circuiti superconduttori sono una delle tecnologie di punta per lo sviluppo di un processore quantistico. Oggi la sfida principale è capire come preservare il più a lungo possibile il comportamento quantistico del circuito. Il nostro studio dimostra che si può ottenere un miglioramento significativo portando il qubit in un ambiente a bassissima radioattività” sottolinea Laura Cardani, ricercatrice INFN e responsabile di Demetra.

“Questo lavoro, originato da una idea tanto semplice quanto brillante, ha unito giovani ricercatori di settori e nazionalità diversi, che hanno trovato nei LNGS l’infrastruttura ideale per dimostrare, con misure di precisione, questa nuova teoria” commenta Stefano Pirro, Ricercatore dei LNGS e responsabile scientifico dell’Infrastruttura criogenica che ha ospitato l’esperimento.

“La radioattività induce errori simultanei nei circuiti appartenenti allo stesso chip. Questo è particolarmente deleterio per i processori quantistici, perché tutti gli algoritmi di correzione degli errori si basano sul principio che, in presenza di un errore in uno dei qubit, gli altri possano comunque preservare l’informazione” aggiunge Francesco Valenti, dottorando nel gruppo di Ioan Pop presso il Karlsruhe Institute of Technology.

I Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), per dimensioni e ricchezza della strumentazione scientifica, costituiscono il centro di ricerca sotterraneo per la fisica delle particelle più grande e importante del mondo. Situati sotto mille e quattrocento metri di roccia dal Monte Aquila, le strutture sotterranee offrono un’infrastruttura dalle caratteristiche uniche costituita da tre enormi sale sperimentali. All’interno dei Laboratori gli apparati sperimentali sono protetti dalla radiazione cosmica, la copertura rocciosa che sovrasta i Laboratori consente infatti di ridurre il flusso dei raggi cosmici di un fattore un milione, e la radioattività naturale in galleria è inferiore rispetto ad altri laboratori sotterranei, in quanto la roccia dolomitica, di tipo sedimentario, di cui è composto il massiccio del Gran Sasso contiene meno Uranio e Torio (i principali elementi radioattivi naturali) rispetto ad altre rocce ignee.

Grazie a questo risultato e alla connotazione unica al mondo che caratterizza i LNGS in termini di infrastruttura criogenica e di ambiente a bassissima radioattività naturale, uno dei progetti di punta per lo sviluppo di un nuovo computer quantistico, SQMS (Superconducting quantum materials and systems center), coordinato dal Fermilab di Chicago e finanziato dal Department of Energy (DoE) degli Stati Uniti e di cui l’INFN è l’unico partner non statunitense, ha deciso di investire nello sviluppo di una struttura ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso proprio per testare i suoi dispositivi.

PREX-II DIMOSTRA L’ESISTENZA DELLA PELLE DI NEUTRONI NEI NUCLEI DI PIOMBO

7 May, 2021 - 07:32

A dispetto di come siamo soliti raffigurarci il mondo atomico, la struttura interna di nuclei pesanti in cui il numero di neutroni eccede quello dei protoni, come ad esempio il piombo, ci apparirebbe costituita da un agglomerato interno di protoni e neutroni circondato da un “guscio” uniforme composto dai neutroni in eccesso. L’esistenza di questa “pelle” di neutroni è stata recentemente confermata grazie a una misura effettuata dai ricercatori della collaborazione PREX-II, esperimento ospitato al Jefferson Lab, centro di ricerca statunitense dedicato alla fisica delle particelle con sede a Newport News, in Virginia, che vede tra i suoi membri l’INFN. Lo studio ha inoltre dimostrato come, nei nuclei di piombo 208, il più diffuso e stabile isotopo di questo elemento, lo spessore dello strato esterno di neutroni sia superiore rispetto a quanto finora ipotizzato. Pubblicato il 28 aprile sulla rivista Physical Review Letters, il risultato, oltre a fare luce sulla distribuzione dei costituenti subatomici del piombo, da cui dipendono le sue proprietà, ha importanti implicazioni in ambito astrofisico, contribuendo a rendere più accurate le equazioni di stato che descrivono le stelle di neutroni, e migliorando la comprensione dei processi fisici che hanno luogo quando si fondono.

I dati raccolti da PREX-II hanno consentito di misurare con inedita precisione lo spessore della pelle di neutroni, definita dal punto di vista quantitativo come la differenza tra il raggio della distribuzione dei neutroni e il raggio della distribuzione dei protoni. Questa peculiare configurazione dei neutroni negli elementi più pesanti della tavola periodica è il risultato dell’azione delle forze che agiscono all’interno dei nuclei atomici, che tendono, in maniera contrastante, a minimizzare la superficie di questi ultimi (tensione superficiale) e a spingere verso l’esterno i neutroni in eccesso per bilanciare l’energia necessaria a mantenere coesi i nuclei stessi (energia di simmetria). “La pelle di neutroni – spiega Guido Maria Urciuoli, co-portavoce dell’esperimento PREX-II e ricercatore della sezione INFN di Roma – è determinata dall’equilibrio tra la tensione superficiale e la differenza tra i valori dell’energia di simmetria all’interno e alla superficie nel nucleo. Questa differenza è la cosiddetta ‘pressione di simmetria’, responsabile dello spostamento dei neutroni verso l’esterno del nucleo.

Il risultato della collaborazione PREX-II è di notevole importanza anche per l’astrofisica perché fornisce preziose indicazioni per comprendere meglio le caratteristiche delle stelle di neutroni, il cui raggio è determinato proprio dalla pressione di simmetria, responsabile della pelle di neutroni nei nuclei del piombo. La misura di questa grandezza fisica consentirà inoltre di descrivere con maggiore precisione anche le deformazioni a cui una stella di neutroni è soggetta per effetto del campo gravitazionale indotto da un’altra stella, nei fenomeni di fusione di questi corpi celesti.

“L’INFN, - conclude Urciuoli - ha fornito un importante contributo all’esperimento, collaborando alla progettazione di alcuni degli elementi che compongono gli spettrometri magnetici ad alta risoluzione con cui sono stati rivelati gli elettroni diffusi dai nuclei di piombo, e partecipando attivamente alla conduzione dell’intero esperimento”.   

 

Per approfondimenti:

https://www.asimmetrie.it/in-primo-piano/2454-prex-ii-fa-luce-sulla-distribuzione-dei-neutroni-nei-nuclei-di-piombo

https://physics.aps.org/articles/v14/58

https://www.sciencemag.org/news/2021/04/neutron-stars-may-be-bigger-expected-measurement-lead-nucleus-suggests

 

SCUOLA - LA FISICA SBAGLIATA: ECCO I VINCITORI DEL CONCORSO DI SCIENZAPERTUTTI

30 April, 2021 - 10:55

356 studenti e studentesse da tutta Italia, 2 mesi di tempo e 9 team vincitori che hanno scalato la classifica scovando gli errori di fisica nelle canzoni, nel cinema, nella letteratura e nell’arte per il concorso annuale bandito dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

La splendida Venere di Botticelli probabilmente è troppo sbilanciata per restare in equilibrio; alla bambina rappresentata dallo street artist Banksy in Flying Balloon Girl servirebbero almeno 1200 palloncini, e non 7, per volare oltre il West Bank Wall in Cisgiordania; Superman non può salvare Lois acchiappandola a pochi metri da Terra quando precipita da un palazzo. Quest’anno sono tantissimi gli studenti e le studentesse della scuola secondaria di I e II grado che, scovando errori di fisica nelle opere d’arte, nei film e nelle canzoni, hanno partecipato alla XVI edizione del concorso di ScienzaPerTutti, il portale di divulgazione per le scuole dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).

Oggi ScienzaPerTutti ha proclamato le squadre che hanno vinto la sfida e sul sito si possono vedere tutti gli elaborati che si sono classificati ai primi posti o distinti per menzioni speciali.
La prima categoria, dedicata alle classi di terza media, ha visto 12 gruppi partecipanti, di cui due squadre della Scuola Secondaria di I Grado J. Stellini di San Leonardo, in provincia di Udine, si sono aggiudicate la vittoria e la menzione speciale, mentre due squadre della Scuola Secondaria di I Grado Rocca-Bovio-Palumbo di Trani si sono guadagnate il secondo e il terzo posto.
Per la seconda categoria, riservata ai primi due anni delle scuole secondarie di II grado, hanno gareggiato 31 squadre e sono arrivati sul podio studenti e studentesse del Liceo Scientifico Curie di Tradate (Varese)dell’I.I.S. Cattaneo-Mattei di Conselve (Padova) e dell’I.I.S. Augusto Righi di Taranto.

La terza categoria, dedicata al triennio delle scuole secondarie di II grado, ha visto 48 gruppi partecipanti e i vincitori e le vincitrici frequentano il Liceo G. Piazzi – C. Lena Perpenti di Sondrio, il Liceo É. Bérard di Aosta l’I.I.S. Natta Deambrosis di Sestri Levante.

Quest’anno il concorso dal tema “Errori. La fisica sbagliata nelle canzoni, nel cinema, nella letteratura e nell’arte” ha visto la partecipazione di 356 studenti e studentesse da tutta Italia che si sono cimentati tutti con grande impegno e originalità, lavorando in squadra per cercare l’idea più curiosa e raccontarla con un video, un testo e un meme, e mostrando un entusiasmo e un’attenzione tale da rendere ardua la scelta dei vincitori.

LO SPAZIO E LA TERRA RACCONTATI AI PIÙ PICCOLI DALL’INFN

29 April, 2021 - 10:52

Perché le stelle brillano? Com’è fatto il nostro Universo? Possiamo viaggiare nello spazio? Bambini e bambine si pongono continuamente domande di questo tipo. Per cercare di rispondere alle loro curiosità l’INFN ha collaborato con la casa editrice Sassi Junior alla realizzazione di una collana di libri, di una piccola enciclopedia per bambini, che si pone l’obiettivo di raccontare in modo accattivante ma rigoroso ai più piccoli le grandi scoperte degli ultimi anni.
A partire da oggi, 29 aprile, potrete trovare in libreria e sul sito di Sassi Junior i primi due libri della collana dedicati allo Spazio e alla Terra. I volumi sono ricchi di illustrazioni e di facile lettura: 64 pagine che, grazie all’approccio domanda-risposta, stimoleranno la curiosità e la capacità di analisi dei bimbi che potranno così scoprire di più su tanti temi legati allo Spazio, dal Big Bang alle onde gravitazionali, dal sistema solare alle esplorazioni spaziali, e alla Terra, dalla biodiversità fino a inquinamento e riscaldamento globale.
Sette ricercatrici e ricercatori con esperienze e competenze diverse hanno lavorato alla realizzazione di questi due volumi, ma la collaborazione tra INFN e Sassi non si ferma qui, ci sono nuovi volumi in cantiere che presto saranno disponibili in libreria.

LPA2 APRE LA STRADA A NUOVE PROSPETTIVE NELL'ADROTERAPIA

21 April, 2021 - 16:18

Un recente risultato ottenuto dall’esperimento LPA2 (Laser Driven Proton Acceleration Applications), finanziato dalla Commissione Scientifica Nazionale dell’INFN dedicata alla ricerca tecnologica e interdisciplinare (CSN5), in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Ottica (INO) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), potrebbe aprire la strada verso la realizzazione di una nuova generazione di dispositivi medici adroterapici – che sfruttano particelle cariche come i protoni per distruggere le cellule tumorali - più efficaci e compatti.

Scopo principale di LPA2 è infatti quello di formare e guidare fasci di protoni generati da laser con sufficiente energia e precisione sulle cellule tumorali in tempi ridotti, ottimizzando così l’efficacia delle sedute terapeutiche e la loro durata. “Il progetto LPA2 - sottolinea Dario Giove, coordinatore nazionale dell’esperimento - costituisce la prima applicazione in Italia di un fascio di protoni prodotti da laser e guidato verso un punto preciso di irraggiamento.”

La campagna sperimentale si è svolta presso il Laboratorio di Irraggiamento con Laser Intensi (ILIL) della Sezione di Pisa dell’Istituto Nazionale di Ottica (INO), dove dal 2018 è attivo un impianto laser in grado di generare impulsi molto brevi e di elevata potenza (fino a 200 terawatt), finanziato dal CNR nell’ambito dello sviluppo dell’Infrastruttura Europea 'Extreme Light Infrastructure'. “Utilizzando il laser per attivare un meccanismo denominato Target Normal Sheath Acceleration (TNSA), siamo riusciti a produrre, selezionare e trasportare un fascio di protoni con intensità di interesse per future importanti applicazioni biomediche” commenta Leonida Gizzi del CNR-INO, responsabile del Laboratorio ILIL dell’INO.

Il sistema di trasporto dei fasci di protoni, costruito e disegnato presso i Laboratori Nazionali del Sud (LNS) dell’INFN in collaborazione con la Sezione INFN di Milano, frutto dell’esperienza maturata nel recente passato con quattro progetti finanziati dalla stessa CSN5, insieme ai sistemi diagnostici e dosimetrici avanzati, hanno quindi consentito ai ricercatori di selezionare e focalizzare un fascio di protoni prodotti da laser con un’energia pari a 6 MeV e di erogare quest’ultimo in un unico rilascio con una dose di radiazione ceduta 300.000 volte superiore a quella assorbita durante una radiografia e della durata di 10 nanosecondi. Una misura sperimentale che apre la strada al potenziale uso dei fasci di protoni laser-driven anche in regimi ultra-flash, ovvero dove il rateo di dose può superare anche di nove ordini di grandezza quello oggi convenzionalmente adoperato nella pratica clinica. L’uso di questi regimi, oggi totalmente inesplorati, può costituire un vantaggio rilevante nel ridurre gli effetti secondari indesiderati sui tessuti sani incrementando nello stesso tempo l’efficacia del trattamento radioterapico.

“La possibilità di condurre trattamenti con protoni in accordo con la metodologia oggetto della sperimentazione di LPA2, anche sviluppando adeguati strumenti dosimetrici, costituisce oggi una delle sfide più importanti nel settore”, commenta G.A. Pablo Cirrone responsabile del gruppo di dosimetria assoluta di fasci impulsati dei LNS. “Questi risultati mostrano l’efficacia dell’impiego di impulsi laser ultraintensi negli acceleratori ultracompatti di particelle mediante l’accelerazione laser-plasma attualmente in fase avanzata di sviluppo presso il CNR”, spiega Luca Labate del CNR-INO e associato INFN, responsabile del work-package sulla sorgente di ioni dell’esperimento LPA2.

LPA2 si inserisce all’interno di uno dei temi di ricerca strategici dell’INFN, il trasferimento di soluzioni tecnologiche dall’ambito della ricerca sui costituenti ultimi della materia alla medicina, settore nel quale l’istituto vanta una lunga tradizione e un primato a livello internazionale.

AL VIA AIDAinnova, PROGETTO EUROPEO DI R&D PER I RIVELATORI DEL FUTURO

20 April, 2021 - 13:45

AIDAinnova, progetto di ricerca e innovazione tecnologica per lo sviluppo di nuove soluzioni per i rivelatori di particelle del futuro, è ai blocchi di partenza. Approvato lo scorso novembre dalla Commissione Europea con un finanziamento di 10 milioni di euro, AIDAinnova ha recentemente chiamato a raduno per la prima volta oltre 300 esperti, principalmente europei, per discutere insieme le attività previste, e pianificare i prossimi passi per realizzare gli ambiziosi obbiettivi del progetto.

Ottenere i migliori risultati di fisica è possibile solamente attraverso lo studio, la progettazione e la realizzazione di apparati sperimentali sempre più complessi e performanti. Per questo l’aggiornamento della Strategia Europea per la Fisica delle Particelle ha reso prioritario la predisposizione entro la fine del 2021 di una roadmap europea per la ricerca e lo sviluppo di nuove tecnologie di rivelazione.

“Nell’elaborazione della roadmap, sarà importante dedicare particolare attenzione al coinvolgimento delle future generazioni di ricercatrici e ricercatori, per trasmettere loro le competenze già acquisite e farne crescere di nuove”, raccomanda Silvia Dalla Torre, ricercatrice della Sezione di Trieste e coordinatrice nel comitato della roadmap.

“Con AIDAinnova prosegue la tradizione dei precedenti progetti europei, AIDA e AIDA-2020, per gli sviluppi dei rivelatori e delle loro infrastrutture destinati agli apparati sperimentali al Large Hadron Collider del CERN nella fase ad alta luminosità, e alle sfide dei futuri esperimenti con fasci ad alte intensità o ai collisori leptonici”, commenta Nadia Pastrone, ricercatrice della Sezione di Torino, responsabile scientifico per l’INFN.

AIDAinnova ha lo scopo di esplorare l’applicazione di soluzioni tecnologiche originali - dai sensori all’elettronica di lettura, al software di ricostruzione - per validarne le potenzialità di misura e di scoperta alle future macchine acceleratrici per la fisica delle alte energie e per la fisica dei neutrini. Le tecnologie innovative, oggetto di studio e sperimentazione, riguardano i nuovi rivelatori di vertice e tracciamento al silicio che dovranno implementare anche la misura del tempo (4D), nuovi rivelatori a gas di grandi aree e volumi resistenti alle radiazioni e agli alti flussi di particelle, calorimetria innovativa ad alta granularità (5D) e su larga scala, rivelatori criogenici per i neutrini di grande volume.

Nel contesto di ricerca di frontiera in cui opera la fisica delle alte energie, sempre più determinanti risultano le sinergie tra diversi progetti e comunità, per realizzare prototipi e infrastrutture condivise che richiedono un notevole impegno in termini di risorse, come i progetti di microelettronica. Uno dei grandi valori aggiunti di AIDAInnova è inoltre quello di fornire un ambiente di discussione comune tra ricercatori che operano su progetti diversi, favorendo lo scambio di conoscenze e di idee a livello europeo e mondiale. Ed ora, per la prima volta, anche le industrie fanno parte del consorzio di ben 45 beneficiari, da 15 paesi diversi. Per l’Italia, a cui è stato attribuito il 18% del finanziamento europeo, partecipano l’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare con le ditte CAEN SpA ed Eltos SpA, e la Fondazione Bruno Kessler.

“Il contributo dell’INFN al successo del progetto è cruciale” sottolinea Paolo Giacomelli, ricercatore della sezione INFN di Bologna e parte del management di AIDAinnova. “Grazie alla grande partecipazione italiana alle diverse attività e alla competenza dimostrata dall’INFN, l’Italia risulta essere la nazione che riceve il contributo finanziario maggiore nel progetto: concreta dimostrazione dell’importanza dell’apporto italiano allo sviluppo di tecnologie per i rivelatori di particelle”.

Durante i quattro anni del progetto, vi lavoreranno oltre 150 fisici e ingegneri in quasi tutte le sezioni INFN, e saranno banditi ben 40 nuovi assegni di ricerca per giovani ricercatori.

“È un progetto complesso e articolato - spiega Rosaria Porcu, della sezione INFN di Torino, cui è affidata la responsabilità finanziaria - che ha richiesto una solida preparazione per la rendicontazione”.

E siccome quando si lavora in contesti innovativi è fondamentale che le idee più originali e promettenti abbiano una possibilità di realizzarsi, AIDAinnova lancerà anche una sfida che metterà a confronto nuove proposte ad alto rischio per selezionarne alcune da sostenere con un finanziamento dedicato.

 

 

ONDE GRAVITAZIONALI: SU NATURE LA ROADMAP PER I PROSSIMI 20 ANNI

14 April, 2021 - 17:52

La rivista scientifica Nature ha pubblicato, nell’ultimo numero, una review dedicata  al futuro prossimo della ricerca delle onde gravitazionali uno degli ambiti di ricerca che ci ha regalato le emozioni più grandi degli ultimi anni, segnati da scoperte epocali, come l’osservazione delle onde gravitazionali annunciata dalle collaborazioni LIGO-Virgo nel febbraio 2016, e l’osservazione della fusione di due stelle di neutroni rivelata per la prima volta, sia con le onde gravitazionali dagli interferometri LIGO e VIRGO, sia con la radiazione elettromagnetica dai telescopi a terra e nello spazio, nel 2017. Il lavoro si concentra sui prossimi venti anni discutendo i progetti più importanti per la fisica e l’astronomia gravitazionale secondo il parere del Gravitational Wave International Committee (GWIC), organismo nato nel 1997 per facilitare la collaborazione e cooperazione internazionale nella costruzione e nel funzionamento delle principali infrastrutture dedicate alla ricerca delle onde gravitazionali.

Link all'articolo: https://www.nature.com/articles/s42254-021-00303-8

Nelle prossime decadi, come riporta il GWIC, la nuova finestra di osservazione dell'astronomia gravitazionale promette di fornire dati che trasformeranno il panorama della fisica, affrontando alcuni dei problemi cruciali nei campi della fisica fondamentale, astrofisica e cosmologia. La generazione futura di osservatori terrestri pianificati per il 2030, l'Einstein Telescope (in Europa) e il Cosmic Explorer (negli Usa) e la missione spaziale LISA osserveranno la fusione di buchi neri e stelle di neutroni risalendo fino agli inizi del nostro Universo. Insieme ai rivelatori interferometrici, i telescopi Pulsar Timing arrays (PTA) continueranno ad evolversi con nuove reti di antenne, ricevitori più sensibili e a banda larga fornendo informazioni uniche sulle dinamiche delle galassie più grandi dell'Universo. Insieme ai rilevatori Elettromagnetici e di particelle, questi strumenti forniranno nuove informazioni quantitative e qualitative in fisica, astrofisica, cosmologia e astronomia.

Tra i progetti di punta per il prossimo futuro ve ne sono due, in particolare, che vedono un importante coinvolgimento dell’Italia e dell’INFN, si tratta dell’osservatorio europeo Einstein Telescope (ET), per cui il nostro paese ha candidato la Sardegna a sito ospitate, e del rivelatore spaziale LISA (Laser Interferometer Space Antenna) il cui lancio in orbita è previsto intorno alla metà degli anni ’30.

ET Einstein Telescope è un ambizioso progetto per la realizzazione di un futuro e pioneristico osservatorio terrestre per le onde gravitazionali. Sarà un sistema multi-interferometrico sotterraneo, che innoverà le tecnologie utilizzate attualmente nei rivelatori di seconda generazione e ne svilupperà molte altre, giocando quindi un ruolo tecnologico, scientifico, infrastrutturale e sociale centrale a livello mondiale nella ricerca nel campo delle onde gravitazionali. ET di cui l’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare è capofila, è considerato dalla comunità scientifica europea un progetto strategico ed è sostenuto da molti paesi europei. Nel settembre 2020 l’Italia con il MUR Ministero dell’Università e della Ricerca lo ha candidato per la prossima Roadmap 2021 di ESFRI European Strategy Forum on Research Infrastructure, il forum strategico europeo che individua quali saranno le future grandi infrastrutture di ricerca su cui investire a livello europeo.

LISA (Laser Interferometer Space Antenna) sarà un osservatorio spaziale che osserverà sorgenti di onde gravitazionali dai microHertz fino a centinaia di milliHertz , traccerà l'evoluzione dei buchi neri dall'Universo primordiale fino all’era della formazione stellare e contribuirà ad espandere la nostra comprensione della formazione delle galassie, dell’evoluzione stellare. LISA è stata preceduta dalla missione LISA Pathfinder dell’Agenzia spaziale europea (ESA), conclusa nel 2017, che ha messo alla prova con successo il concetto di rivelazione di onde gravitazionali dallo spazio. Programmata per il lancio nella metà degli anni ’30, LISA sarà composta di tre navicelle che orbitano intorno al Sole in una formazione triangolare, di 2,5 milioni di km per lato. Lisa catturerà onde gravitazionali a bassa frequenza che non sono osservabili dai rivelatori terrestri, prodotte sia da oggetti astrofisici distanti ed enormi, quali i buchi neri ai centri di galassie distanti, sia da oggetti “piccoli e vicini”, come le stelle spente nella nostra Via Lattea, oltre ad essere riconducibili a potenziali sorgenti esotiche che non possiamo ancora immaginare.

L’INFN PER LA GIORNATA DELLA RICERCA ITALIANA NEL MONDO

13 April, 2021 - 16:20

Il 15 aprile, in occasione dell'anniversario della nascita del genio italiano Leonardo da Vinci, si celebra la IV Giornata della Ricerca Italiana nel Mondo, istituita nel 2018 dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, d’intesa con il Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale e il Ministero della Salute, con l’obiettivo di promuovere e valorizzare la competenza e il contributo dei ricercatori italiani al mondo della ricerca nonché l’immagine dell’Italia che produce scienza e innovazione di qualità.
Da una grande maratona scientifica organizzata dal Festival delle Scienze di Roma a tanti incontri con consolati, ambasciate e Istituti Italiani di Cultura all’estero: l'INFN e i suoi ricercatori partecipano a tanti eventi che si terranno nel corso della giornata.
Si parte alle 12:00, con il webinar “Italian know-how in Biophysics”, organizzato dall'Istituto Italiano di Cultura a Belgrado (Serbia) in collaborazione con i Laboratori Nazionali del Sud dell'INFN e l’Istituto di Scienze Nucleari di Vinca (VINS), a cui parteciperanno Santo Gammino, direttore del Laboratori Nazionali del Sud, Giacomo Cuttone, ricercatore e già direttore dei Laboratori, Pablo Cirrone, direttore del CATANA, Centro di AdroTerapia ed Applicazioni Nucleari Avanzate di Catania, e la ricercatrice INFN Giada Petringa. Per poi proseguire, alle 15:00 con l’incontro “La ricerca in dialogo”, organizzato dal Consolato Generale d'Itala a San Paolo (Brasile) tra ricercatori, enti di ricerca e università italiani a cui partecipa Marco Pallavicini, ricercatore e membro della giunta esecutiva INFN e professore presso l’Università degli Studi di Genova.
Gli incontri poi proseguono all’interno di una grande maratona scientifica organizzata per la giornata (dalle 10:00 alle 20:30) dal Festival delle Scienze di Roma. Nell’ambito di questo grande evento, sarà possibile seguire un collegamento dal CERN, il grande laboratorio di fisica delle particelle di Ginevra, con la direttrice generale Fabiola Gianotti, e collegarsi in diretta con i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, dove il presidente dell’INFN Antonio Zoccoli e il direttore dei Laboratori Ezio Previtali ci accompagneranno in un viaggio alla scoperta degli esperimenti che cercano di scoprire i segreti dell’universo nei Laboratori. La maratona del Festival, che prevede anche un collegamento dal GSSI Gran Sasso Science Institute a L'Aquila con il rettore Eugenio Coccia, il professore Fernando Ferroni, già presidente INFN, e la professoressa Marica Branchesi, si concluderà con un incontro con i ricercatori Italiani negli Stati Uniti a cui parteciperà Anna Grassellino, direttrice del Centro SQMS Superconducting Quantum Materials and Systems del Fermilab negli Stati Uniti che ha iniziato la sua carriera all'INFN.
Gli eventi INFN per la giornata si chiuderanno con un collegamento tra i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN e Città del Messico: il presidente dell’INFN Antonio Zoccoli parteciperà all’incontro “Dante e la Scienza Moderna”, organizzato dalla Società Dante Aligheri e dall'ARIM Associazione Ricercatori Italiani in Messico.


Scopri il programma completo degli eventi INFN.

CLAS MISURA CON PRECISIONE ALCUNI ASPETTI DELLA STRUTTURA DI NEUTRONI E PROTONI

12 April, 2021 - 15:02

Migliorare la comprensione della struttura interna e delle proprietà globali dei nucleoni, cioè dei protoni e dei neutroni che compongono i nuclei atomici e la materia che ci circonda, descrivendo le sorprendenti dinamiche che contraddistinguono i loro costituenti (quark), e i mediatori della forza forte (gluoni) che regola le loro interazioni. Questo l’obiettivo di uno studio condotto da un gruppo internazionale di ricercatori sulla base di uno specifico set di dati raccolti dal rivelatore CLAS, esperimento del Jefferson Lab (USA), che ha visto un decisivo contributo dell’INFN. I risultati sono stati pubblicati oggi, 12 aprile, sulla rivista Nature Physics. Grazie all’utilizzo di una metodologia che sfrutta fasci di elettroni polarizzati e accelerati a energie intermedie (dell’ordine della massa del protone), è infatti stato possibile misurare delle proprietà globali legate alla presenza dei quark all’interno di protoni bersaglio, con uno spin orientato in un forte campo magnetico, a partire dall’analisi della distribuzione degli elettroni diffusi dall’interazione con gli stessi protoni. La misura consente di verificare le teorie efficaci derivate dalla cromodinamica quantistica (QCD), la teoria che descrive la forza fondamentale forte. Nuove misure sono ora in corso con il nuovo apparato CLAS12, e nei prossimi anni completeranno il quadro fornendo maggiori dettagli sulle complesse interazioni tra quark e gluoni e su come queste influenzino la massa e lo spin dei nucleoni.

Sebbene sia oggi possibile indagare con un elevato dettaglio il legame tra quark e gluoni, le alte energie raggiunte all’interno di acceleratori di particelle come il Large Hadron Collider (LHC) del CERN rendono inaccessibile l’osservazione di come questi costituenti e le loro interazioni diano origine a proprietà globali alla scala delle dimensioni dei nucleoni.  Un limite sperimentale definito anche in ambito teorico, in quanto la QCD può fornire soluzioni e quindi previsioni accurate solo per contesti semplificati come quelli rappresentati dalle interazioni ad alte energie, dove il rapporta tra un quark e un gluone è approssimato a una relazione a due corpi, in cui il contributo degli altri costituenti diventa ininfluente (QCD perturbativa).

Per accedere alle informazioni relative alla struttura e alle proprietà globali dei nucleoni, è quindi necessaria una risoluzione in grado di catturare un’immagine complessiva dei quark fortemente interagenti. Ciò è ottenibile diminuendo l’impulso trasferito nelle collisioni tra particelle. Una soluzione che si traduce con la capacità di osservare il bersaglio a scale di dimensioni superiori, al pari di una fotografia di un intero oggetto, invece che una relativa ai suoi dettagli. È questa la metodologia sperimentale impiegata nella misura oggetto di questo studio. “Grazie all’acceleratore del Jefferson Lab, il Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF)”, spiega Marco Ripani, ricercatore della collaborazione CLAS e della Sezione INFN di Genova, “fasci di elettroni polarizzati con energie comprese da 1 a 3 GeV (pari a  3 volte la massa di un protone), 1.000 volte inferiori a quelle di LHC, sono stati fatti scontrare con un bersaglio di protoni con spin orientato parallelamente ai fasci incidenti. Lo studio della dispersione degli elettroni a seguito delle collisioni, effettuata da un rivelatore realizzato e installato dall’INFN all’interno di CLAS, ha così permesso di ‘vedere’ proprietà dei protoni dipendenti dallo spin a una scala di lunghezza paragonabile alle dimensioni dei nucleoni.”    

Per ricavare una mappa completa delle dinamiche che hanno luogo all’interno dei nucleoni, integrando le informazioni già ottenute, una nuova campagna di misure è attualmente in corso con l’esperimento CLAS12, successore di CLAS. Il ricco programma di misure prevede l’utilizzo di bersagli polarizzati e non, e di uno spettrometro di grande accettanza in grado di reggere altissime luminosità di fascio (fino a 10 volte maggiori degli esperimenti precedenti) per chiarire il ruolo di tutte le componenti (posizione e moto) dei quark all’interno dei protoni. I primi risultati di questi nuovi studi saranno presto pubblicati su Physical Review Letters. “La misura di CLAS – sottolinea Marco Battaglieri responsabile della sala B del Jefferson Lab, in cui è ospitato CLAS12, e ricercatore della Sezione INFN di Genova – rappresenta l’ultimo risultato di un ambito di ricerca inaugurato nei primi anni Duemila per migliorare la nostra conoscenza della struttura interna dei nucleoni e l’accuratezza dei suoi modelli teorici, uno sforzo straordinario vista la complessità della QCD in questo regime energetico”. “Per ricostruire un’immagine della struttura dei nucleoni c’è tuttavia bisogno di mettere insieme immagini relative alle posizioni e direzioni del moto dei quark nelle tre dimensioni. Con CLAS12, che raggiunge energie di 12 GeV e utilizza un fascio estremamente intenso di elettroni, sarà possibile ricavare informazioni dettagliate a partire dallo studio delle traiettorie degli elettroni e degli adroni prodotti dopo gli urti”, conclude Battaglieri.  

Anche in CLAS12, così come in tutte le attività scientifiche svolte al Jefferson Lab, l’INFN è rappresentato da un’ampia comunità di ricercatori italiani, responsabili della costruzione di componenti del rivelatore e dell’acquisizione dati. “L’INFN – spiega Marco Contalbrigo, responsabile nazionale dell’attività al Jefferson Lab e ricercatore della Sezione INFN di Ferrara – ha contribuito all’esperimento CLAS12 attraverso la realizzazione di due importanti strumenti: il calorimetro per lo studio degli elettroni con un basso angolo di distribuzione, e un rivelatore Cherenkov per l’individuazione degli adroni prodotti nelle interazioni con il bersaglio”.    

ONDE GRAVITAZIONALI: NUOVA DIREZIONE DI PROGETTO PER L’EINSTEIN TELESCOPE

1 April, 2021 - 09:19

I fisici Fernando Ferroni, ricercatore dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e professore ordinario del GSSI Gran Sasso Science Institute, e Jo van den Brand, ricercatore presso Nikhef, l’istituto olandese per la ricerca in fisica subatomica, sono stati designati alla Direzione di Progetto dell'Einstein Telescope (ET).

L'Einstein Telescope sarà il più grande osservatorio terrestre per lo studio delle onde gravitazionali. Di recente, ET è stato candidato per la Roadmap 2021 di ESFRI European Strategy Forum on Research Infrastructure. Questa candidatura è un incentivo per accelerare le attività per la realizzazione di questa grande infrastruttura di ricerca e avviare una nuova fase del progetto. Il successo nella realizzazione di una grande infrastruttura di ricerca internazionale come ET richiede uno sforzo notevole e condiviso da tutti i soggetti coinvolti: istituzioni politiche, enti di ricerca e comunità scientifica.

In vista di questi sviluppi, le Istituzioni scientifiche che coordinano il progetto, INFN e Nikhef, hanno ampliato la struttura organizzativa dell’Einstein Telescope, istituendo la nuova Direzione di Progetto, che avrà il compito di creare un’organizzazione per l’Einstein Telescope solida e duratura anche monitorando, stimolando e sviluppando un’interazione efficace tra il management del progetto e la comunità scientifica. La Direzione di Progetto sarà inoltre responsabile del controllo dei tempi, delle priorità e dei vincoli di bilancio.

Il nuovo organo direttivo del progetto sarà costituito dal professore Fernando Ferroni (INFN e GSSI) e dal professor Jo van den Brand (Nikhef), che riferiranno alle due Istituzioni coordinatrici di ET i progressi in tutte le linee d'azione. In questo modo, è ora operativa la struttura di gestione del progetto, con incarico ad interim fino a quando una struttura di governance più strutturata non sarà istituita per la fase di progettazione e preparazione.

 

 

DANTE AVEVA RAGIONE? DALLA DIVINA COMMEDIA UN’ACCURATA PREVISIONE PER LA MASSA DELL’HIGGS

31 March, 2021 - 14:18

PESCE D'APRILE!

La presenza di elementi scientifici e relazioni matematiche all’interno della Divina Commedia è stata più volte oggetto di studio soprattutto per i suoi significati simbolici, ma potrebbe celare una previsione molto accurata per la massa di una delle particelle più importanti, il bosone di Higgs. Un recente studio del Centro Studi sulle Simmetrie Dantesche (CSSD), pubblicato su “Medieval Science Studies”, ha mostrato come alcune simmetrie sulla ricorrenza delle parole rintracciabili all’interno del testo possano ricondurre a un valore di 125,32 GeV/c2, che si discosta di pochissimo da quello dell’ultima stima della massa dell’Higgs.

Sulla scia di studi simili basati sulla ricerca di simmetrie nei versi della Commedia, i ricercatori del CSSD hanno esaminato le occorrenze delle parole “peso” e “grave”, semanticamente associate alle proprietà del bosone di Higgs. È stato riscontrato che la differenza fra la prima e l’ultima volta in cui appare la parola “peso” è di 10.231 versi, mentre il numero di versi che intercorrono fra la prima e l’ultima volta in cui appare la parola “grave” è 787. Quest’ultimo è il valore assunto da una circonferenza il cui raggio è 125,32.

Proprio questo valore si avvicina molto alla stima attualmente tenuta in considerazione per la massa del bosone di Higgs, 125,35 GeV/c2, misurata con elevata precisione dall’esperimento CMS del CERN nel 2019. L’ipotesi che si tratti proprio di una stima di questo tipo è rafforzata dal fatto che le distanze in versi delle parole “peso” e “grave” siano in relazione fra loro attraverso un numero, 13, che è pari al numero di volte in cui il gruppo di lettere “gev” appare nei versi del Sommo Poeta, segnalando proprio l’unità di misura corretta in cui leggere il risultato: se si divide, infatti, 10.231 per 13 si ottiene proprio 787. Una previsione estremamente precisa, soprattutto considerando le conoscenze scientifiche dell’epoca.

“È a questo punto plausibile ritenere che Dante fosse ispirato agli studi di Agobardo da Monaco, astronomo e alchimista a lui coevo, che si occupò di calcoli di masse estremamente piccole” ha aggiunto Carlo Brunelli, responsabile della sezione scientifica del CSSD. “Alcuni studiosi riconducono la figura di Agobardo a Aldo dei Bardi, precettore di Guido Cavalcanti, amico e sodale di Dante, attraverso la cui influenza il poeta sarebbe entrato in contatto con gli studi del Bardi”.

L’attenzione di Dante per le simmetrie interne al testo è innegabile e ha portato a svelare spesso significati e simbologie nascoste nei versi, che testimoniano la conoscenza enciclopedica del poeta. Il plausibile legame con Agobardo da Monaco apre una finestra sulle conoscenze legate al calcolo delle masse e rafforza le ipotesi dei ricercatori del CSSD. Le collaborazioni scientifiche degli esperimenti a LHC, che hanno di recente integrato alcuni esperti di analisi del testo dantesco nei propri team interdisciplinari, ripongono ora grandi aspettative per i dati che saranno raccolti nel prossimo Run3 del superacceleratore, che presto tornerà in attività a conclusione dei lavori di upgrade, perché consentiranno di affinare ulteriormente la misura della massa del bosone di Higgs, di definire con sempre maggiore dettaglio le sue proprietà e di descrivere i fenomeni osservati all'interno degli acceleratori. Attendiamo le prossime misure per verificare questa previsione.

MATERIA OSCURA, DUE STUDI TEORICI CONFERMANO LA COMPATIBILITA' CON I SEGNALI ASTROFISICI

23 March, 2021 - 15:13

Nel recente passato, missioni spaziali - già concluse o ancora in corso – dedicate allo studio dei segnali astrofici nello spettro delle alte energie hanno rivelato una serie di enigmatici eccessi rispetto alle previsioni fornite dai modelli teorici legati all’interazione dei raggi cosmici con il mezzo interstellare. Al fine di trovare una spiegazione per tali anomalie, molte sono state le soluzioni proposte. Tra le più suggestive, vi è certamente quella che invoca il contributo prodotto dall’elusiva materia oscura. Due recenti studi teorici condotti da Mattia di Mauro, ricercatore della sezione di Torino dell’INFN, uno dei quali apparso oggi su Physical Review D (PRD), confermano come questa ipotesi sia compatibile con le misure degli eccessi, dimostrando inoltre come essa non sia confutata assumendo modelli alternativi volti a giustificare le discrepanze tra dati teorici e osservativi. I risultati ottenuti si basano su un’innovativa e raffinata analisi dei dati acquisiti negli ultimi 11 anni dallo strumento principale a bordo del telescopio spaziale NASA Fermi, il Fermi Large Area Telescope (LAT), e dal confronto di quest’ultima con le misure di altre anomalie astronomiche registrate nei raggi cosmici dal telescopio spaziale Pamela e dall’esperimento Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, collaborazioni internazionali in cui l’INFN ha svolto e continua a svolgere un ruolo decisivo.   

A partire da 2009, anno in cui le misure di Fermi evidenziarono un surplus di fotoni con energie pari o superiori al GeV (duemila volte la massa di un elettrone) provenienti dal centro della nostra galassia, la comunità astrofisica ha tentato di risolvere il problema del cosiddetto eccesso di raggi gamma indicando soluzioni differenti, tra cui la presenza di un gruppo di migliaia di pulsar deboli nei dintorni del centro galattico, la produzione di fotoni da raggi cosmici emessi dal centro galattico o l’eventuale contributo gamma fornito dalla componente di materia oscura. Interpretazioni giustificate da indagini condotte sul flusso dell’eccesso di radiazione gamma in funzione dell’energia. Tali analisi erano tuttavia soggette a una grande incertezza, poiché facevano riferimento a modelli della componente di base della radiazione gamma, il cosiddetto ‘diffuso astrofisico’, prodotto dai raggi cosmici o da sorgenti note, che, per quanto in grado di includere una certa variabilità, non garantivano la solidità dei risultati prodotti e delle ipotesi elaborate a partire da essi.

Per rendere più precisa la descrizione delle proprietà del flusso dell’eccesso gamma e di valutare se queste ultime possano essere davvero compatibili con l’ipotesi della presenza di materia oscura, lo studio pubblicato su PRD si è affidato al più ampio insieme di dati raccolti fino a allo scorso anno dalla campagne osservative di Fermi-LAT, utilizzando una tecnica di analisi capace di minimizzare le incertezze dovute al diffuso considerato, più fedele alle possibili condizioni che potrebbero caratterizzare il centro galattico in quanto risultato dell’adozione di più modelli. “La metodologia di analisi impiegata” spiega Mattia di Mauro, “ha fornito indicazioni molto rilevanti in merito alla distribuzione spaziale dell’eccesso di radiazione gamma, la quale può spiegare cosa generi la sovrabbondanza di fotoni ad alte energie nel centro galattico. Se l’eccesso fosse per esempio causato dall’interazione tra raggi cosmici e atomi, ci si aspetterebbe infatti di osservare una sua maggiore distribuzione spaziale a energie più basse e una sua minore diffusione a energie più alte, a causa delle dinamiche di propagazione dei fotoni. Il mio studio sottolinea invece come la forma della distribuzione spaziale dell’eccesso non cambi in funzione dell’energia. Questo aspetto non era mai stato osservato prima e con tale precisione e rappresenta una possibile conferma dell’interpretazione di materia oscura, in quanto l’alone che dovrebbe contenere le particelle di cui potrebbe essere composta si ipotizza rimanga uguale a sé stesso. Una prova a favore della natura particellare della materia oscura riguarda inoltre il fatto che l’analisi mostra chiaramente come l’eccesso gamma sia centrato nel centro galattico, un’evidenza che concorda con le tesi di una maggiore concentrazione di particelle di materia oscura nel cuore della via Lattea.”

In un secondo articolo, che verrà anch'esso pubblicato a breve su PRD, la validità dell’ipotesi secondo cui la materia oscura potrebbe rappresentare la sorgente dell’eccesso di variazione gamma è stata inoltre testata grazie alle previsioni di un modello più ampio in grado di descrivere la possibile fisica delle particelle di questa elusiva componente dell’universo e i possibili risultati prodotti a seguito della loro interazione. Un modello teorico la cui consistenza è stata infine verificata dimostrando come la possibile esistenza di questo tipo di materia oscura non sia confutata dalle altre anomalie registrate nel diffuso astrofisico: quali l’eccesso di positroni misurato da Pamela e da AMS-02, se imputato a un surplus di materia oscura; o la mancata rivelazione di fotoni ad alta energia provenienti da galassie nane vicine alla nostra, i moti stellari delle quali indicano un’alta concentrazione di materia oscura. “Sulla base del modello fisico elaborato in questo secondo studio”, prosegue Di Mauro, “dopo aver considerato risultati diversi per l’interazione e l’annichilazione delle particelle di materia oscura, alternative che precederebbero la produzione dei fotoni ad alta energia, abbiamo verificato quali di queste possibilità si accordasse meglio con l’eccesso gamma nel centro galattico, con il surplus di positroni e con la mancata rivelazione di fotoni dalle galassie nane. Un confronto che ha reso possibile derivare le proprietà che potrebbero contraddistinguere la materia oscura, proprietà compatibili con gli eccessi di segnale provenienti dal centro galattico e con i limiti superiori determinati dai dati riguardanti le particelle note.”    

Link: https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.103.063029 - https://arxiv.org/abs/2101.11027 

DA LHCb UN NUOVO TEST SULLA VALIDITA' DELL'UNIVERSALITA' LEPTONICA

22 March, 2021 - 17:43

L’ultima campagna di analisi dei dati acquisiti dall’esperimento LHCb, uno dei quattro grandi rivelatori ospitati lungo l’anello del Large Hadron Collider, a cui l’INFN contribuisce con una tra le più numerose comunità di ricercatori impegnate nella collaborazione, suggerisce, nell’ambito dell’insieme dei processi fisici regolati dalla forza elettrodebole, la possibile presenza di un fenomeno in disaccordo con le previsioni del Modello Standard delle particelle elementari, la teoria di riferimento per la descrizione delle particelle elementari e delle loro interazioni. È quanto annunciato oggi, 23 marzo, online nella sezione della conferenza annuale di Moriond dedicata alle interazioni elettrodeboli e in un seminario del CERN, durante i quali sono stati presentati i risultati di uno studio sulla verifica della cosiddetta universalità leptonica, secondo cui i decadimenti che coinvolgono i tre diversi leptoni carichi, elettrone, muone e tau, dovrebbero occorrere con la stessa probabilità. Contrariamente a quanto previsto dalla teoria, il conteggio dei casi in cui una particolare particella contenente un quark beauty, denominata mesone B carico, decadendo dà luogo ad un mesone K carico e una coppia muone-antimuone, mostra nei dati di LHCb una significativa disparità rispetto al conteggio dei casi che presentano un K carico e una coppia elettrone-positrone. La precisione di misura ha una significatività statistica di 3,1 sigma, e quindi non è sufficiente per poter asserire l’osservazione del fenomeno, ma l’argomento è comunque di notevole interesse perché, se l’osservazione, per cui sono necessari 5 sigma, fosse stabilita in futuro grazie a una maggiore statistica, sarebbe indicativa dell’esistenza di una nuova fisica oltre il consolidato Modello Standard, aprendo nuovi e inattesi scenari.

La ricerca sperimentale sull’universalità leptonica rappresenta un filone che ha già fornito nel recente passato, in particolare grazie allo stesso LHCb, evidenze in contrasto con il comportamento simmetrico attribuito dalla teoria ai tre leptoni carichi, individuando una diversa frequenza con cui questi ultimi compaiono nei prodotti di decadimento di una stessa particella. Nello specifico, l’ultimo risultato di LHCb rappresenta un aggiornamento della misura del rapporto (RK) tra i tassi di due decadimenti rari del mesone B carico. Questo test dell’universalità leptonica, effettuato utilizzando l’intero set di dati raccolti nel corso delle due campagne di acquisizione del rivelatore (Run 1 e 2), ha così consentito di ottenere suggerimenti di possibili deviazioni di RK dal valore 1, che ci si aspetterebbe di osservare in presenza di un egual numero di tipologie di coppie leptoniche prodotte dopo i decadimenti.

“La differenza tra il numero di muoni e quello di elettroni nei decadimenti dei mesoni B”, spiega Vincenzo Vagnoni, responsabile della collaborazione LHCb per l’Italia e ricercatore della sezione di Bologna dell’INFN, “se confermata, costituirebbe una scoperta molto importante, poiché dimostrerebbe la presenza di un problema all’interno del Modello Standard, la cui soluzione condurrebbe all’esistenza di una particella ancora ignota caratterizzata da differenti intensità d’interazione con i leptoni carichi”.        

Nonostante rappresenti un test di grande precisione dell’universalità leptonica nei decadimenti di particelle con quark beauty, consistente entro gli errori sperimentali con valori ottenuti precedentemente dalle collaborazioni BaBar e Belle, il risultato ottenuto dalla collaborazione LHCb necessita di ulteriori prove sperimentali. “Grazie alla superiore casistica che riusciremo ad ottenere con il Run 3 di LHC, il quale prenderà il via a breve,”, aggiunge Matteo Palutan, vice-responsabile internazionale della collaborazione LHCb e ricercatore dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, “insieme ad altre analisi su dati già acquisiti attualmente in cantiere, avremo la possibilità di verificare il risultato attuale e sperabilmente mettere in crisi il Modello Standard”.

Contestualmente, la collaborazione LHCb ha inoltre presentato l’aggiornamento di un’altra misura di grande rilievo, concernente la probabilità di decadimento dei mesoni B in una coppia muone-antimuone, migliorando ulteriormente la precisione della conoscenza del più raro decadimento dei mesoni B mai osservato.

Prima edizione italiana delle Masterclass in Particle Therapy: le scuole superiori della Calabria e della Lombardia scoprono la fisica applicata alla medicina

22 March, 2021 - 14:15

Il 23 marzo, per la prima volta l’Italia partecipa alle Masterclass internazionali in Particle Therapy, per coinvolgere e far scoprire alle studentesse e agli studenti la fisica applicata alla medicina. L’iniziativa è promossa dall’International Particle Physics Outreach Group (IPPOG) e in Italia è coordinata dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) della sezione di Milano e del gruppo collegato di Cosenza, in collaborazione con l’Università degli Studi di Milano e l’Università della Calabria. Sarà un’occasione per provare direttamente il lavoro di chi si occupa di fisica medica e per comprendere l'importanza della ricerca fondamentale e il suo impatto diretto sulla società.

L’evento, in modalità telematica, coinvolge 22 studentesse e studenti di alcune scuole secondarie di II grado, che potranno esplorare le applicazioni di fisica delle particelle alle terapie oncologiche, come la radioterapia convenzionale e l’adroterapia.In mattinata le ragazze e i ragazzi assisteranno ai seminari introduttivi sulla fisica e il suo ruolo in medicina, e parteciperanno a una visita virtuale del Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO) di Pavia (l’unico centro in Italia e uno dei 6 nel mondo in grado di trattare i tumori sia con protoni sia con ioni carbonio), durante la quale potranno dialogare con esperti del Centro.

Al pomeriggio, accompagnati da tutor, saranno coinvolti direttamente nella progettazione di un piano di trattamento sia con la radioterapia tradizionale, che utilizza fasci di fotoni, sia con l’adroterapia, che utilizza protoni o ioni carbonio. Per farlo utilizzeranno un software professionale sviluppato appositamente per i trattamenti di radioterapia e adattato per questa esperienza. 

Poiché la Masterclass è internazionale, molti studenti da tutto il mondo vi partecipano e svolgono contemporaneamente gli stessi esercizi. La giornata si conclude con l’incontro di tutti i partecipanti in videoconferenza con il CERN di Ginevra. In particolare, il 23 marzo si collegheranno istituti anche dalla Germania, dall’Egitto e dalla Lettonia.

L’iniziativa è la prima volta che viene proposta in Italia e fa parte delle Masterclassinternazionali organizzate da IPPOG (International Particle Physics Outreach Group) e, in Italia, dall'INFN. Le Masterclass si svolgono contemporaneamente in 60 diversi Paesi, coinvolgono oltre 200 tra i più prestigiosi enti di ricerca e università del mondo e più di 13.000 studenti delle scuole secondarie di II grado.

Maggiori informazioni: https://agenda.infn.it/e/ParticleTherapy2021

BESIII PUBBLICA NUOVI RISULTATI SUL TETRAQUARK

22 March, 2021 - 10:28

La collaborazione scientifica BESIII (Beijing Spectrometer III) ha pubblicato recentemente su Physical Review Letters uno studio in cui riporta la prima osservazione di uno stato adronico “esotico” presumibilmente composto da due quark charm e due quark strange, un cosiddetto “tetraquark”. I tetraquark e altri tipi di stati “esotici” della materia adronica sono così definiti perché hanno una struttura diversa da quella dei tradizionali “mesoni” (composti da coppie quark-anti-quark) e barioni (composti da tre quark). Gli stati esotici sono previsti dalla teoria delle interazioni forti (la Cromodinamica Quantistica) ma sono ancora oggetto di intenso studio sperimentale.

L’osservazione di BESIII aggiunge un interessante tassello a questo puzzle. Il risultato emerge dall’analisi dei dati acquisiti nel 2020 presso l’acceleratore BEPCII a Pechino ed è stato ottenuto con una tecnica diversa da quella usata dagli esperimenti del Cern al Large Hadron Collider (LHC).

La collaborazione BESIII è costituita da circa 500 ricercatori provenienti da 72 istituzioni di 15 paesi, tra cui fisici nucleari delle Università e delle sezioni INFN di Ferrara, Perugia, Torino e dei Laboratori Nazionali di Frascati.

Link all’articolo su Physical Review Letters: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.102001

DANTEDÌ: DAL 22 AL 27 MARZO L’INFN DEDICA UN VIDEO AL GIORNO AL RAPPORTO TRA DANTE E LA SCIENZA MODERNA

19 March, 2021 - 11:26

Seguici su Facebook e sul suo canale Instagram, @infn_insights, nella sezione IGTV.

Per celebrare il grande poeta che nella Commedia ha descritto nel dettaglio il modo in cui i suoi contemporanei guardavano il mondo, l'Universo e i fenomeni naturali, e festeggiare insieme il Dantedì (Giornata nazionale dedicata a Dante Alighieri- 25 marzo) l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare propone, dal 22 al 27 marzo, un viaggio sui suoi canali Facebook e Instagram alla scoperta del rapporto tra la poesia di Dante e la Scienza Moderna.
Cicerone di questo viaggio sarà Antonio Zoccoli, presidente dell’INFN, che in 6 brevi video, uno al giorno, analizzerà alcuni passi della Divina Commedia con gli occhi dello scienziato contemporaneo. I temi trattati saranno tantissimi: dall’arcobaleno alle macchie lunari, dalla struttura dell’universo all’evoluzione, da fenomeni naturali come la rifrazione e la riflessione fino alla quadratura del cerchio.

“Considerate la vostra semenza: fatti non foste a viver come bruti ma per seguir virtute e canoscenza”. Questa famosa terzina è solo un esempio dei numerosi riferimenti alla curiosità dell’uomo, alla scienza e alla conoscenza medievale che caratterizzano la Divina Commedia di Dante Aligheri. Per scoprine molti altri parti con l’INFN in un  viaggio, alla scoperta del rapporto fra Dante e la Scienza Moderna: dal 22 al 27 marzo sulla pagina Facebook e sul canale Instagram, @infn_insights, nella sezione IGTV.

Il Dantedì è la Giornata nazionale dedicata a Dante Alighieri, riconosciuta dagli studiosi come inizio del viaggio nell’aldilà della Divina Commedia. Il Dantedì 2021 è particolarmente significativo perché quest’anno ricorre il settecentesimo anniversario della morte di Alighieri.

RIPARTE IL PROGRAMMA INFN PER DOCENTI CON PIÙ DI 600 SCRITTI

17 March, 2021 - 12:15

Più di 600 docenti parteciperanno all’edizione 2021 di PID@HOME (Programma INFN per Docenti) organizzato quest’anno dall’INFN Pearson per le Scienze, a seguito del grande successo delle iniziative proposte lo scorso autunno. Si tratta di un corso di formazione in diretta gratuito, dedicato a docenti della scuola secondaria di I e II grado e costituito da tre appuntamenti a cominciare da lunedì 22 marzo. Il tema sono i Big Data e la possibilità di usare in classe Open Data e modalità Open Source per una didattica innovativa.Il corso, riconosciuto dal MIUR e presente su piattaforma SOFIA (n. 55731), prevede tre incontri online in cui verranno presentate alcune piattaforme, sviluppate dall'INFN in occasione dell'emergenza COVID-19. Piattaforme in modalità "Open Source" che permettono di accedere a set di grandi quantità di dati per utilizzo didattico.

PID è un programma di formazione proposto dall’INFN giunto alla quarta edizione. Normalmente si rivolge a docenti delle scuole secondarie di II grado e organizza lezioni teoriche e sperimentali in varie sedi e laboratori INFN su diversi argomenti della fisica di base. Nel 2020 è iniziata la collaborazione con Pearson per le Scienze sul programma PID@HOME; a causa dell'impossibilità di svolgere corsi in presenza dovuta alla pandemia di COVID-19 l'edizione autunnale si è tenuta online e così si svolgerà anche l’edizione 2021.

Qui il link alla pagina web dell’edizione 2021 e di seguito la sintesi del programma:

Open Data/Open Source: l'esperienza di COVIDSTAT INFN
Lunedì 22 marzo dalle 16.30 alle 18.00
con Luca Lista, Professore di Fisica Generale all'Università di Napoli Federico II e Direttore della Sezione di Napoli dell'INFN
Abstract: Nel marzo 2020 durante la prima fase dell'emergenza COVID-19, l'INFN ha deciso di utilizzare gli open data forniti dalla Protezione Civile, elaborandoli su base quotidiana per fornire ai cittadini una serie di analisi statistiche sui dati dell'epidemia direttamente disponibili sul sito (covid19.infn.it). Nel tempo questo progetto si è evoluto e ora fornisce anche strumenti di analisi e i dati già pronti per essere analizzati, in modo che chiunque possa replicare le analisi, modificarle o arricchirle.

Big Data tra mito e realtà
Giovedì 8 aprile dalle 16.30 alle 18.00
con Gaetano Salina, primo ricercatore presso la sezione INFN Roma Tor vergata
Abstract: Big Data e algoritmi per Intelligenza Artificiale promettono di essere la metodologia vincente per la comprensione dei sistemi complessi. Il seminario vuol essere un momento di riflessione su questa rivoluzione e sulla sua relazione con il metodo scientifico.

Open Data/Open Source: Studiare i raggi cosmici con i dati raccolti dagli osservatori internazionali
Giovedì 15 aprile dalle 16.30 alle 18.00
con Silvia Miozzi, ricercatrice associata alla sezione INFN Roma Tor Vergata
Abstract: L'onnipresenza dei raggi cosmici viene sfruttata da molto tempo a scopo didattico utilizzando rivelatori installati nelle scuole. Adesso la diffusione degli Open Data, la disponibilità di risorse di calcolo e una crescente sensibilità della comunità scientifica al coinvolgimento dei cittadini nella propria attività forniscono ulteriori strumenti per una didattica innovativa. Nel periodo della prima emergenza COVID-19, l'INFN ha sviluppato alcuni percorsi e piattaforme sulla fisica dei raggi cosmici, dedicati alle scuole secondarie, che permettono di sfruttare a livello didattico dati raccolti dal telescopio spaziale Fermi, a 600 km di altezza, e dall’Osservatorio Pierre Auger nella Pampa argentina.

TOTEM E DØ ANNUNCIANO L’OSSERVAZIONE DELL’ODDERONE

16 March, 2021 - 12:47

Le collaborazioni scientifiche TOTEM al Cern, che vede un'importante partecipazione dell'INFN, e DØ al Fermilab hanno annunciato l’osservazione dell’odderone, uno stato elusivo formato da tre particelle fondamentali chiamate gluoni previsto quasi 50 anni fa. Il risultato è stato osservato con gli acceleratori di particelle LHC del CERN, dove si trova l’esperimento TOTEM e Tevatron del Fermilab dove si trovava l’esperimento DØ. Il risultato è stato presentato venerdì 5 marzo al CERN, e segue la pubblicazione congiunta nel dicembre 2020 di un preprint del CERN e del Fermilab.

"Questo risultato esplora le caratteristiche più profonde della teoria della cromodinamica quantistica, in particolare il fatto che i gluoni interagiscono tra loro e che la carica di colore, responsabile delle interazioni forti, può essere schermata da un numero dispari di gluoni", sottolinea il vice-portavoce di TOTEM Nicola Turini dell’Università di Siena e dell'INFN di Pisa.

“La caratteristica peculiare di questo lavoro è che il risultato è stato raggiunto estrapolando i dati di TOTEM ottenuti d LHC negli urti tra due protoni, confrontandoli con quelli di DØ acquisiti in precedenza al Tevatron, negli urti tra un protone e un antiprotone” commenta il responsabile nazionale di TOTEM Francesco Cafagna, dell’INFN di Bari.

Gli stati che comprendono due, tre o più gluoni sono solitamente chiamati "glueball" e sono oggetti peculiari fatti solo dai mediatori della forza forte. L'avvento della cromodinamica quantistica (QCD) ha portato i teorici, nel 1973, a prevedere l'esistenza dell'odderone formato da tre gluoni. Dimostrare la sua esistenza è stata una grande sfida sperimentale richiedendo misurazioni dettagliate dei protoni nelle collisioni ad alta energia.

Già nel febbraio del 2018 l’esperimento TOTEM aveva trovato nei dati della diffusione elastica di protoni l’evidenza della possibile esistenza dell’odderone, la notizia è riportata qui https://home.infn.it/it/comunicazione/news/2808-lhc-l-esperimento-totem-potrebbe-aver-trovato-le-prime-prove-dell-esistenza-dell-odderone?highlight=WyJvZGRlcm9uZSJd.

Il nuovo lavoro si basa su un'analisi dei dati del Cern e del Fermilab basata su misure a diversi angoli di diffusione. I ricercatori di TOTEM e di DØ hanno confrontato i dati protone-protone dell'LHC (registrati a energie di collisione di 2,76, 7, 8 e 13 TeV ed estrapolati a 1,96 TeV), con i dati protone-antiprotone del Tevatron misurati a 1,96 TeV, e hanno trovato, con un metodo indipendente, nuovamente evidenze dell'odderone. La combinazione dei risultati delle due analisi, quella di TOTEM del 2018 e l’ultima effettuata da TOTEM e DØ, ha rafforzato l’evidenza iniziale portandola a livello di scoperta.

 

 

PARTICELLE D’INNOVAZIONE, 
MAECI E INFN PER LA PROMOZIONE DEL SISTEMA RICERCA-INDUSTRIA

16 March, 2021 - 11:39

È stato lanciato oggi, 16 marzo, con un evento online The Italian Innovation, il progetto per la valorizzazione e la promozione delle eccellenze della scienza e della tecnologia italiane all’estero, promosso dal MAECI Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale in collaborazione con l’INFN, l’ASI Agenzia Spaziale Italiana, l’INAF Istituto Nazionale di Astrofisica, il CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche, l’ENEA Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l’Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile e l’OGS Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale. All’evento sono intervenuti il Ministro MAECI Luigi Di Maio e i Presidenti degli Enti. The Italian Innovation nasce nell’ambito delle azioni promosse dal MAECI per il rilancio del Sistema Paese, come progetto integrato di format video, portali interattivi, cataloghi multimediali delle industrie e visite virtuali di laboratori e centri di ricerca. I settori individuati sono: spazio, astrofisica, agroalimentare, ambiente ed economia circolare, tecnologie applicate alla medicina e ai beni culturali e tecnologie marine.

Nell’ambito del progetto, l’INFN ha realizzato di concerto con il MAECI Particles of Italian Innovation, un viaggio per immagini in più puntate attraverso i più promettenti casi di trasferimento tecnologico operato dall’INFN verso l’industria nazionale a partire dai progetti messi in campo per realizzare i grandi esperimenti di fisica fondamentale. Partendo dalle tecnologie di punta per gli acceleratori e i rivelatori di particelle, Particles of Italian Innovation propone dunque un racconto dello sviluppo di tecnologie innovative in collaborazione con le industrie nazionali, e della realizzazione di applicazioni utili per la società in diversi settori come i beni culturali, la medicina, la salute, l’ambiente, la sicurezza, l’aerospazio. Si tratta di un percorso video, per la valorizzazione di progetti, tecnologie, brevetti, spin-off e aziende attraverso immagini di alta tecnologia e interviste, in cui ciascun tema è declinato in vari formati per essere efficacemente veicolato attraverso i diversi canali di comunicazione, come social media, eventi online e in presenza, fiere, festival e manifestazioni, con l’obiettivo non solo di coinvolgere un ampio pubblico, ma soprattutto di raggiungere target specifici interessati a investire nei processi e nei prodotti di innovazione nazionali. I prodotti potranno essere, infatti, diffusi e valorizzati nei mercati esteri attraverso la rete diplomatico-consolare del MAECI, sia per campagne promozionali del sistema dell’innovazione italiana, sia in ambito di missioni di sistema, incontri istituzionali e ogni altra occasione ritenuta utile per la diffusione e valorizzazione all’estero del Sistema Italia. L’obiettivo dell’iniziativa è dare adeguata visibilità internazionale alle capacità e alle potenzialità dell’Italia nei settori dell’innovazione promuovendo l’immagine di un Paese altamente competitivo e d’avanguardia in grado di rispondere alle sfide del futuro.