COMUNICATO STAMPA. I protoni hanno ricominciato a circolare nel superacceleratore del CERN di Ginevra, che ora opererà a un’energia mai raggiunta prima, permettendo ai fisici di indagare territori ancora inesplorati

Dopo due anni di intenso lavoro di consolidamento e diversi mesi di preparazione per il riavvio, il Large Hadron Collider (LHC), il più potente acceleratore di particelle al mondo, è di nuovo in funzione al CERN di Ginevra. Un primo fascio di protoni è tornato a circolare all’interno dell’anello sotterraneo di LHC, lungo 27 chilometri, seguito da un secondo fascio in rotazione nella direzione opposta. I fasci hanno circolato all’energia di iniezione di 450 GeV.
LHC entra così nella sua seconda stagione di funzionamento (RUN2). Gradualmente gli operatori della macchina aumenteranno l'energia dei fasci e, grazie al lavoro svolto negli ultimi due anni, LHC raggiungerà un’energia senza precedenti: quasi il doppio rispetto alla prima stagione, lavorerà cioè a 6,5 TeV per fascio (contro i 3,5 TeV di prima). Le collisioni all’energia di 13 TeV sono attese prima dell'estate: sarà quello il momento in cui gli esperimenti di LHC inizieranno a gettare il loro sguardo su un “territorio” ancora inesplorato.
“Con la ripartenza di LHC, l’avventura ricomincia, ci stiamo lasciando alle spalle il bosone di Higgs, e ora si apre per noi una porta su un mondo che non conosciamo”, commenta Fernando Ferroni, presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’ente che coordina la partecipazione dell’Italia al CERN e al progetto LHC. “Confidiamo che questa nuova esplorazione possa aiutarci a gettare un po’ di luce sulle componenti oscure dell’universo, ma speriamo anche in sorprese inaspettate… le premesse sono delle migliori, non mi resta quindi che augurare buon lavoro a LHC!”, conclude Ferroni.


Tecnologia. Il consolidamento di LHC avvenuto durante questo primo lungo stop tecnico (LS1, Long Shutdown 1) è stata un’impresa di altissimo valore scientifico, tecnico e tecnologico. Circa 10.000 interconnessioni elettriche tra i magneti sono state rinsaldate. Sono stati aggiunti sistemi di protezione dei magneti, mentre il sistema criogenico, quello del vuoto e l'elettronica sono stati migliorati e rafforzati. Inoltre, i fasci sono stati impostati per produrre più collisioni e in modo più efficace, perché i protoni sono raggruppati in pacchetti più piccoli e più ravvicinati nel tempo: ora, infatti, l’intervallo che li separa è stato ridotto da 50 nanosecondi a 25 nanosecondi. All’incremento delle collisioni corrisponderà un aumento del volume di dati generati da LHC, che nel RUN2 in totale sarà cinque volte maggiore rispetto ai dati prodotti nel RUN1.



Nuovi orizzonti. Lo studio più dettagliato e approfondito del meccanismo di Brout-Englert-Higgs che dà la massa alle particelle, la ricerca sulla materia oscura, sull'asimmetria tra materia e antimateria e sul plasma di quark e gluoni sono i principali obiettivi scientifici di LHC nel corso della sua seconda stagione di attività. I ricercatori sottoporranno così il Modello Standard della fisica delle particelle a test ancora più severi, alla ricerca di nuova fisica che vada oltre questa teoria perché, nonostante sia ormai ben consolidata e rappresenti oggi la nostra migliore descrizione delle particelle e delle loro interazioni, non è però esaustiva.

3DSPIN è un progetto da un milione e mezzo di euro che sarà coordinato da Alessandro Bacchetta, ricercatore dell’Università di Pavia, che si è aggiudicato un Consolidator Grant dello European Research Council (ERC). La ricerca si svilupperà in cinque anni e sarà condotta in partnership dalla Sezione di Pavia dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare INFN e dal Dipartimento di Fisica dell’Università di Pavia. 3DSPIN sarà dedicato allo studio della struttura interna del protone, un argomento di ricerca non nuovo, anzi, la sua storia è lunga decenni. Ma l’approccio proposto da Bacchetta è sicuramente originale e mai percorso prima: si tratta, infatti, di studiare in tre dimensioni, anziché in una sola, la distribuzione di quark e gluoni, particelle elementari che compongono i protoni. L’obiettivo è quindi produrre vere e proprie mappe 3D della struttura interna del protone. “Mappare il protone in 3D – racconta Bacchetta – è un po’ come passare dal cartone animato La linea degli anni ’80 ai cartoni animati in 3D del giorno d’oggi. È un livello totalmente diverso di complicazione tecnica e… divertimento”.
“L’INFN è già leader in questo campo, – prosegue Bacchetta – questi studi andranno quindi ad arricchire ulteriormente una linea di ricerca già di eccellenza nell’ambito della fisica teorica. Ma ricostruire mappe dei protoni non è solo questione di teoria: richiederà, infatti, anche l’utilizzo di dati raccolti da vari esperimenti, molti dei quali condotti e finanziati dall’INFN”. “L’INFN mi ha dato un prezioso supporto nello sviluppo del progetto e avere un incarico di ricerca nell’INFN – spiega Bacchetta – mi ha permesso di portare avanti con successo una ricerca teorica di base e di mantenere i forti legami internazionali che ho costruito in undici anni di ricerca all’estero”. Il finanziamento vinto dal progetto sarà investito soprattutto per assumere giovani ricercatori allo scopo di creare un gruppo di lavoro di alto profilo scientifico, internazionale e dinamico. “L’INFN è ricco di ricercatori eccellenti, molti dei quali si meriterebbero finanziamenti e prospettive migliori di quelli disponibili. Purtroppo vincere questo tipo di grant è molto difficile. L’INFN è coinvolto in due dei dieci progetti che l’Italia ha vinto nel settore Physics&Engineering, un dato che conferma la forza dell’ente. Questo progetto è privo di applicazioni nel breve termine, ma la ricerca di base è indispensabile per generare progresso nel lungo termine. L’INFN è un esempio emblematico: la sua core mission è la ricerca di base, ma riesce anche a generare applicazioni d’avanguardia”, conclude Bacchetta.

Ricercatori dell’INFN e dell’Università di Milano-Bicocca hanno per la prima volta elaborato uno studio quantitativo sulla direzione che prendono i quark. Queste sono particelle elementari, "mattoncini" della struttura della materia che compongono i nuclei degli atomi e, quando rompono la simmetria in cui sono organizzati, si ricombinano, prendendo una delle due direzioni: destra o sinistra. Il fenomeno, noto come rottura della simmetria chirale, fu descritto per la prima volta nel 1960 da Yoichiro Nambu e la teoria gli valse il Nobel nel 2008. Lo studio è stato realizzato con complesse simulazioni numeriche operate da due supercomputer: il calcolatore parallelo del gruppo di fisica teorica dell’Università di Milano-Bicocca e il Blue Gene/Q del CINECA di Bologna, quest’ultimo tra i più potenti computer al mondo, in grado di eseguire milioni di miliardi di operazioni al secondo. La ricerca, Chiral Symmetry Breaking in QCD with Two Light Flavors, pubblicato su Physical Review Letters, è stata condotta dal gruppo guidato da Leonardo Giusti, professore di fisica teorica all’Università di Milano-Bicocca e ricercatore della sezione INFN di Milano-Bicocca, in collaborazione con il gruppo di DESY (Deutsches Elektronensynchrotron), coordinato da Rainer Engel. “La simmetria – spiega Leonardo Giusti – si rompe perché la natura sceglie una direzione privilegiata. Sinora, questo comportamento a livello sub-atomico era noto solo qualitativamente: per la prima volta, il nostro lavoro è riuscito a dimostrare quantitativamente che è proprio così”.

Nota Stampa: Gli esperti di analisi, conservazione e restauro dei beni culturali hanno fatto “rete” costituendo in Italia IPERION_CH.it, una task-force mobile e integrata capace di intervenire su opere d’arte, monumenti e reperti storico-archeologici, in loco o in laboratorio, in modo non invasivo e funzionale a pianificarne il restauro.

IPERION-CH.it è finanziata dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca e vede la partecipazione del Consiglio Nazionale delle Ricerche, che la coordina, dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, del Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali; partner dell’infrastruttura è l’Opificio delle Pietre Dure, che mette a disposizione il suo expertise in materia di restauro e storia dell’arte. La rete italiana, insieme a quelle di altri paesi europei è parte di un più ampio progetto per la costruzione di una infrastruttura cross-disciplinare europea per le scienze e le tecnologie della conservazione (E-RIHS).

Fra le altre attività, la rete offre accesso gratuito ai laboratori, agli strumenti portatili di diagnosi e alle competenze tecnico-scientifiche per mezzo di team interdisciplinari di ricercatori che supportano progetti proposti da soggetti pubblici e privati selezionati attraverso uno specifico bando.

Gli interventi scelti per il 2014-2015 riguardano: il Mosaico di Alessandro della casa del fauno di Pompei, conservato presso il Museo Archeologico Nazionale di Napoli, una collezione di dipinti di Pollock del Museo Guggenheim di Venezia, la pala di San Bernardino di Piero della Francesca della Pinacoteca di Brera a Milano, il Trittico del Maestro dei Fogliami Ricamati nella chiesa di Polizzi Generosa (PA), alcune opere del Divisionismo italiano presso la Galleria Nazionale di Arte Moderna di Roma, l’Incontro dei pellegrini con Papa Ciriaco di Vittore Carpaccio custodito alla Galleria dell’Accademia di Venezia, le pitture murali della chiesa rupestre di Sant’Angelo di Casalrotto (Mottola, TA.)

 sito web: infnbeniculturali.net

L’intervento in corso: Il Mosaico di Alessandro (Napoli) Portato da Pompei al Museo Archeologico di Napoli ai primi del ‘900, il Mosaico di Alessandro è un’opera imponente che risale al 100 AC e che fu rinvenuta nella Casa del Fauno durante gli scavi di Pompei nel 1831. Il Mosaico misura 5,82 metri per 3,13 metri ed è composto da milioni di minuscole e delicatissime tessere ognuna delle dimensioni dell’ordine dei 3 millimetri. Attualmente un team di ricercatori di IPERION_CH.it è impegnato in una campagna di misure volte a valutare sia lo stato di conservazione del mosaico, con rilievi 3D della struttura, sia a caratterizzare i materiali che lo compongono, con analisi “elementali” e molecolari non distruttive che si basano su molteplici tecniche tra cui la Fluorescenza X (XRF), l’Analisi Raman e la Spettroscopia di assorbimento infrarosso (FTIR). I risultati delle analisi, oltre a fornire un quadro aggiornato dello stato di conservazione dell’imponente opera, saranno fondamentali per definirne il progetto di restauro definitivo a conclusione del quale la Soprintendenza curerà l’edizione scientifica complessiva dell’opera (archeologica, di restauro, di indagini analitiche).

IPERION_CH.it è:

CNR Molab-Cnr, Laboratorio mobile per indagini non invasive sulle opere d’arte costituito da Istituto di scienze e tecnologie molecolari (Istm-Cnr), Istituto nazionale di ottica (Ino-Cnr), Visual-Computing Lab (isti-Cnr) e del Centro SMAArt di Perugia

INFN Il Labec Laboratorio di tecniche nucleari per i beni culturali della sezione di Firenze, il Landis, Laboratorio di analisi non distruttiva dei Laboratori Nazionali del Sud, i Laboratori Nazionali di Frascati e le sezioni di Bari, Bologna, Catania, Ferrara, Milano Bicocca, Napoli e Torino.

INSTM Il Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali che riunisce 47 Università italiane che svolgono attività di ricerca sui materiali avanzati e relative tecnologie.

OPD L’Opificio delle Pietre Dure di Firenze, centro di eccellenza per il restauro e la conservazione dei beni culturali e scuola di alta formazione

Nel corso della riunione del 26 marzo del Consiglio Direttivo dell’INFN si sono svolte le votazioni per l’elezione di quattro nuovi direttori, che entreranno in carica nei prossimi mesi alla scadenza del mandato degli attuali direttori. Il primo ad assumere il ruolo, dal 1° aprile, sarà Marco Durante, eletto direttore del TIFPA (Trento Institute for Fundamental Physics and Application), il centro nazionale dell’INFN, istituito nel gennaio 2013 in collaborazione con l’Università di Trento, la Fondazione Bruno Kessler e l’Azienda Sanitaria per i Servizi Sanitari della Provincia di Trento. Gli altri neo-eletti sono Oscar Adriani alla direzione della Sezione INFN di Firenze, Anna Di Ciaccio per la Sezione INFN di Roma Tor Vergata e Antonio Insolia per la Sezione di Catania.

Oscar Adriani è professore ordinario presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università degli Studi di Firenze, con incarico di ricerca presso l'INFN. Dopo la laurea e il dottorato in Fisica su misure eseguite dall’esperimento L3 all’acceleratore LEP del CERN di Ginevra, nel 1997 entra come ricercatore all’Università di Firenze e assume la responsabilità della gestione del laboratorio dedicato allo sviluppo di elettronica analogica e digitale per rivelatori di particelle finalizzati a misure di raggi cosmici. Ha lavorato all’esperimento su satellite PAMELA, messo in orbita nel 2006 e tuttora in fase presa dati, per il quale è stato responsabile dello sviluppo e della realizzazione del sistema tracciante del rivelatore. Nel 2004 ha proposto l’installazione sull'acceleratore LHC del CERN di Ginevra dell'esperimento LHCf, dedicato allo studio delle interazioni protone-protone a piccolissimo angolo. Negli ultimi anni la sua attività è prevalentemente dedicata allo sviluppo di calorimetri omogenei per esperimenti di raggi cosmici di alta energia nello spazio.

Anna Di Ciaccio è professore di Fisica Generale al Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma Tor Vergata e ricercatore associato all’INFN. Dopo la laura in Fisica conseguita nel 1980 all’Università La Sapienza, lavora all’estero in importanti centri di ricerca internazionali, negli Stati Uniti al Brookhaven National Laboratory, all’Università di Harvard, all’Oak-Ridge Laboratory e al CERN di Ginevra. Al CERN ha partecipato a numerosi esperimenti sugli acceleratori, tra cui l’esperimento UA1 che valse il Nobel all’allora coordinatore Carlo Rubbia per la scoperta dei bosoni W e Z. Dal 1992 è entrata a far parte della collaborazione dell’esperimento ATLAS a LHC, uno dei due esperimenti che hanno portato alla scoperta del bosone di Higgs, ed è il rappresentate per l’Italia della collaborazione ATLAS al CERN.

Marco Durante è dal 2007 direttore del Dipartimento di Biofisica al GSI Helmhotz Center di Darmstadt in Germania, è professore alla Technische Universitaet Darmstadt, e professore aggregato alla Università Federico II di Napoli, alla Temple University di Philadelphia (USA) e al Gunma College of Medicine in Giappone. Ha rivolto il suo impegno nell'attività di ricerca al settore della biofisica degli ioni pesanti con applicazioni alla terapia oncologica e alla radioprotezione nello spazio. È riconosciuto come leader mondiale nel campo della radiobiologia delle particelle cariche e della fisica medica nell'ambito della terapia con ioni, con oltre 250 pubblicazioni nel campo e un brevetto europeo.  Ha lavorato negli Stati Uniti al Lawrence National Laboratory, al Johnson Space Center della Nasa, al Brookhaven National Laboratory e in Giappone al National Institute for Radiological Sciences. Ha coordinato numerosi progetti di ricerca internazionali e ricevuto numerosi premi per la sua innovativa attività di ricerca, fra cui recentemente il premio IBA-Europhysics per la fisica nucleare applicata della European Physics Society (EPS), il Bacq & Alexander award della Società Europea di Ricerca sulle Radiazioni (ERRS) e il Warren Sinclair Award della US National Council for Radiological Protection (NCRP). Attualmente è presidente della International Association for Radiation Research (IARR).

Antonio Insolia professore di Fisica Sperimentale all’Università di Catania e ricercatore associato all’INFN. Fin dalla sua laurea in fisica all’Università di Catania, è sempre stato impegnato in progetti di ricerca dell’INFN nell'ambito della fisica nucleare. Ha lavorato presso centri di ricerca di livello internazionali, negli Stati Uniti alla Berkeley University, al Brookhaven National Laboratory, e in Europa a Saclay e Grenoble. Dal 1999 fa parte della collaborazione Pierre Auger, impegnata nello studio dei raggi cosmici con un esperimento nella pampa argentina, nell’ambito della quale si è occupato con specifiche responsabilità dello sviluppo del rivelatore a fluorescenza. Coordina inoltre il gruppo di ricerca dell’Università e della Sezione INFN di Catania impegnato nell’esperimento Auger.

Sergio Natali, professore all’Università di Bari e ricercatore dell’INFN, è morto il 23 marzo. Natali è stato un riferimento per la fisica italiana e numerosi ricercatori si sono formati sotto la sua guida. Dopo gli studi in fisica all’Università di Padova, Natali era giunto a Bari su invito di Michelangelo Merlin nei primi anni ’60. Ha lavorato per vari anni al CERN di Ginevra, dove è stato tra i protagonisti di un risultato di grande importanza per la fisica delle particelle: la scoperta delle correnti neutre. Inoltre, ha dato il suo rilevante contributo agli studi sul neutrino con le “storiche” camere a bolle Gargamelle e BEBC. E, sempre al CERN, ha partecipato anche alla costruzione dei rivelatori ALEPH e CMS, quest’ultimo uno dei due esperimenti cui si deve la scoperta del bosone di Higgs nel 2012. La sua instancabile e appassionata attività di ricerca è proseguita anche dopo il suo pensionamento: negli ultimi anni, infatti, Natali si è dedicato allo sviluppo delle reti digitali e del networking e ha anche ideato, progettato e realizzato la rete accademica metropolitana (RAM), che collega mediante fibra ottica tutti i plessi universitari del territorio barese: l'originalità e il successo della sua realizzazione hanno raccolto ampi riconoscimenti a livello nazionale e costituito la base dello sviluppo tecnologico delle reti di Ricerca del Sud d’Italia.

Dopo una pausa di due anni, durante la quale sono stati eseguiti lavori per migliorarne le prestazioni, LHC, il superacceleratore di particelle del CERN di Ginevra, è pronto a riprendere le sue ricerche. Ancora più potente, raggiungerà energie mai esplorate prima dai fisici in laboratorio. Una conquista della fisica e della tecnologia, cui l’Italia con l’INFN ha portato un contributo importante.

È prevista entro la fine di marzo la ripartenza del Large Hadron Collider (LHC), l’acceleratore di particelle del CERN (Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare) di Ginevra. La macchina era stata spenta circa due anni fa, il 14 febbraio 2013, quando si era concluso il Run 1 (cioè il primo periodo di attività), per consentire i lavori che hanno portato a incrementare le sue prestazioni. LHC ora opererà a energia quasi doppia rispetto alla precedente: raggiungerà, infatti, i 6,5 TeV per fascio e, quindi, i 13 TeV nel punto di collisione tra le particelle. Il dettaglio degli interventi che sono stati eseguiti sulla macchina e sugli esperimenti e quello che ci aspettiamo ora come risultati scientifici sono stati illustrati oggi al CERN. Il secondo periodo di attività, il Run 2, inizierà a fine mese, quando saranno fatti circolare nell’anello dell’acceleratore lungo 27 km i primi fasci di protoni. Mentre le prime collisioni tra particelle sono attese tra la fine di maggio e l’inizio di giugno: LHC comincerà così a “fare fisica”, esplorando regioni di energia mai raggiunte prima in laboratorio. Questo consentirà ai fisici di verificare teorie che prima non era possibile mettere alla prova, di cercare segnali di nuove particelle e di nuova fisica, cioè di una fisica che vada al di là del Modello Standard, la teoria che oggi rappresenta la nostra migliore descrizione della natura, delle particelle elementari e delle loro interazioni. “Con la ripartenza di LHC migliorato nelle prestazioni si apre una nuova era per la fisica delle particelle. Dopo la scoperta del bosone di Higgs, ora non sappiamo che cosa ci attende: se le nuove scoperte sono dietro l’angolo oppure se le nostre ricerche si dovranno spingere molto oltre. Sicuramente sarà l’occasione di mettere alla prova molte delle nostre ipotesi: dalla materia oscura, alla supersimmetria, alle extradimensioni”, commenta Fernando Ferroni, presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’ente che coordina il contributo del nostro Paese all’impresa di LHC. “La ripartenza del ‘nuovo’ LHC rappresenta una conquista della scienza e della tecnologia, in cui l’Italia ha un ruolo di primo piano, grazie all’eccellenza dei nostri ricercatori e delle nostre industrie”, conclude Ferroni.

Due team indipendenti di ricercatori della collaborazione Dark Energy Survey (DES), al Fermi National Laboratory (Fermilab) negli USA e all'Università di Cambridge, hanno annunciato la scoperta di otto nuove candidate galassie nane sferoidali, piccoli corpi celesti che orbitano attorno a galassie più grandi, come la nostra Via Lattea. La scoperta apre prospettive nuove ed estremamente promettenti anche per lo studio della materia oscura, la cui natura è ancora oggi sconosciuta. Le galassie nane, ad oggi le più piccole galassie conosciute, potrebbero rappresentare la chiave per comprendere la materia oscura e il processo con cui si formano galassie di dimensioni maggiori. Si ritiene difatti che le galassie nane siano composte da una quantità di materia oscura molto maggiore rispetto al loro contenuto di materia stellare, visibile. Inoltre, gli scienziati si aspettano che la presenza considerevole di materia oscura, composta da particelle che annichilano nell’urto le une con le altre, sia associata a una intensa emissione di raggi gamma, di fotoni, generati nei processi di annichilazione. Non ospitando altre fonti di raggi gamma, le galassie nane sarebbero quindi laboratori ideali per la ricerca di segnali di materia oscura. “È un giorno speciale per i ‘cacciatori’ dell’elusiva e misteriosa materia oscura. Un’eventuale rivelazione di raggi gamma emessi da queste galassie nane costituirebbe un’evidenza convincente della presenza di processi di annichilazione in atto al loro interno, e una chiara evidenza di segnali di materia oscura”, spiega Ronaldo Bellazzini, ricercatore INFN e responsabile nazionale della collaborazione Fermi-LAT (Large Area Telescope), il telescopio spaziale per raggi gamma, in orbita dal 2008. “Appare quindi molto significativo che contestualmente alla scoperta delle otto nuove candidate nel primo anno di dati di DES - continua Bellazzini - la collaborazione Fermi-LAT abbia reso pubblici oggi due lavori distinti sulla ricerca di emissione gamma da galassie nane sferoidali: un'analisi combinata di quindici oggetti noti in precedenza e una focalizzata sugli otto appena scoperti. Entrambe utilizzano sei anni di dati del rivelatore LAT del satellite Fermi. Anche se non vi è evidenza di emissione gamma da nessuno di questi oggetti, i limiti sui processi di annichilazione che ne derivano sono oggi più stringenti”. DES è un programma di ricerca quinquennale che ha come obiettivo primario lo studio di indizi sulla natura dell'energia oscura, che costituisce circa il 70% dell’universo e che potrebbe spiegarne l’accelerazione. L’interesse per questo risultato, che pone nuovi limiti alla materia oscura (circa il 25% dell’universo) va quindi oltre gli obiettivi di ricerca cosmologica dell’esperimento. I risultati che hanno portato a questa scoperta sono il prodotto del primo anno di attività. Le galassie nane che DES scoprirà da qui al prossimo futuro saranno fondamentali per la ricerca di materia oscura e per la verifica dei modelli che oggi ne descrivono la natura.