COMUNICATO STAMPA: I ricercatori dell’esperimento Magia hanno misurato con estrema precisione G, la costante gravitazionale di Newton. La misura è stata ottenuta con una nuova tecnica chiamata interferometria atomica

Misurare con elevata precisione la costante gravitazionale di Newton sfruttando un interferometro quantistico in cui gli atomi vengono intrappolati dalla luce laser a una temperatura vicina allo zero assoluto. È il risultato raggiunto dall’esperimento Magia e pubblicato oggi dalla rivista scientifica Nature. Lo studio è stato realizzato da un’equipe di fisici dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e del Laboratorio Europeo di Spettroscopia non Lineare (Lens), un centro di eccellenza dell’Università di Firenze.

La misura della costante gravitazionale G rappresenta, da oltre 200 anni, una delle maggiori sfide per i fisici sperimentali di tutto il mondo. Dal primo esperimento di Cavendish (1798), circa 300 esperimenti, basati principalmente sul principio del pendolo o sulla bilancia di torsione, hanno cercato di misurarla ottenendo però risultati divergenti che potrebbero essere influenzati dalle tecniche impiegate e dai conseguenti errori sistematici.

L’esperimento Magia ha pubblicato uno studio che sfrutta una tecnica del tutto diversa da quelle sperimentate finora, chiamata interferometria atomica e fondata sulla natura doppia, corpuscolare, e ondulatoria di tutti i costituenti della materia, compresi gli atomi. L’obiettivo è misurare con una sonda quantistica l’accelerazione dovuta al campo gravitazionale generato da una massa nota. La legge di Newton, infatti, descrive coerentemente i fenomeni “macroscopici” come il moto dei pianeti attorno al Sole ma potrebbe non valere più a livello quantistico come suggeriscono le teorie sulle extra-dimensioni.

Nell’esperimento una nuvola di atomi di rubidio è stata lanciata verticalmente nel vuoto e raffreddata con una luce laser per rallentare e “intrappolare” gli atomi, portandoli da una velocità di alcuni km/s, tipica di un gas a temperatura ambiente, a una velocità di pochi mm/s, tipica di un gas a una temperatura vicina allo zero assoluto. A velocità così ridotte è, infatti, possibile trattare gli atomi come onde. A pochi cm dagli atomi è stata posta una massa di circa 500 kg di tungsteno al fine di misurare la variazione dell’accelerazione degli atomi di rubidio che questa massa genera.

“A queste temperature gli atomi possono essere trattati come onde, suddividendoli e ricombinandoli, in un interferometro,– spiega Guglielmo Tino, ricercatore dell’INFN e ordinario di Fisica della materia presso l’Università di Firenze - Il risultato varia a seconda delle forze (esercitate da altre masse) che interferiscono nel percorso degli atomi. Abbiamo osservato una variazione dell'accelerazione degli atomi di circa dieci milioni di volte più piccola dell’accelerazione di gravità terrestre – prosegue Tino - Nonostante l’effetto sia minimo, l’interferometro atomico ha rivelato l'effetto sulle particelle in funzione della posizione delle masse. Da questa misura si è potuti risalire al valore di G”.

È interessare notare che in quest'anno in cui ricorrono 450 anni dalla nascita di Galileo Galilei, la misura di G è stata realizzata a Firenze lasciando cadere gli atomi nel vuoto in maniera analoga a quanto descritto da Galilei per mostrare che oggetti diversi lanciati dalla torre di Pisa cadono allo stesso modo. [Eleonora Cossi]

Comunicato stampa congiunto INFN/ASI/INAF. Il buco nero supermassiccio nel centro del quasar denominato 3C 454.3, distante oltre 7 miliardi di anni luce, è ora la sorgente di raggi gamma più intensa del cielo e continua a crescere. “Crazy Diamond” come lo hanno ribattezzato gli astrofisici, negli ultimi giorni ha vertiginosamente aumentato il flusso di radiazione gamma emesso oltre i 100 MeV  rivelato dai satelliti AGILE dell’Agenzia Spaziale Italiana e Fermi della NASA, avvicinandosi ai suoi record di emissione di alta energia registrati nel 2009 e nel 2010.
Il buco nero supermassiccio al centro del quasar 3C 454.3, distante oltre 7 miliardi di anni luce da noi, torna  prepotentemente a far parlare di se.  Il suo  flusso di radiazione gamma registrato negli ultimi giorni dai satelliti AGILE dell’Agenzia Spaziale Italiana e Fermi della NASA è cresciuto al punto di renderlo la sorgente di raggi gamma più intensa del cielo. Gli scienziati stanno seguendo l’evoluzione del fenomeno e sono riusciti a stimare l’enorme quantità di energia associata al getto di materia espulsa dal buco nero ad altissima velocità. Il Crazy Diamond, come lo hanno ribattezzato amichevolmente gli astrofisici,  è ora talmente potente che sta ‘bruciando’ materia nei paraggi del buco nero ad un ritmo equivalente alla massa di diverse Terre al minuto. Un pantagruelico assorbimento di energia nel buco nero che si trasforma in un getto espulso con enorme energia cinetica che poi viene dissipata in radiazione elettromagnetica.
Come tali oggetti riescano a produrre fenomeni così energetici è uno dei problemi aperti dell'astrofisica. In questi ultimi anni, il Crazy Diamond ha mostrato molte facce di tale processo. Già rivelato nella banda gamma di energia in uno stato intermedio dall'osservatorio della NASA GRO negli anni '90, è poi passato dalla quiete a stati estremamente alti di emissione. Recentemente, la prima rivelazione con strumenti al silicio è del satellite AGILE nel mese di luglio 2007 che poi ha continuato a monitorarlo negli anni seguenti insieme al satellite Fermi. Ambedue i satelliti per l’astrofisica delle alte energie hanno colto nel 2009 ma soprattutto nel mese di novembre 2010 un periodo di emissione gamma estremamente intensa dal Crazy Diamond che è arrivato a superare di ben 6-7 volte la sorgente gamma di riferimento, ovvero la pulsar Vela. In questi giorni il Buco Nero si è risvegliato tornando a livelli molto alti, superando la pulsar Vela, forse un preludio ad un'emissione ancora maggiore.
“Un po' tutto il mondo lo sta guardando e ovviamente anche il satellite AGILE,  ora pienamente operativo nella sua modalità spinning, che copre nel suo monitoraggio circa l'80% del cielo ogni giorno” dice Marco Tavani, dell’INAF-IAPS di Roma, responsabile scientifico di AGILE. “Sicuramente ci saranno delle sorprese. L'interpretazione teorica dell'attività registrata nel 2010 si sta rivelando estremamente interessante, dimostrando che la materia espulsa dal buco nero sotto forma di ‘grumi’  o ‘plasmoidi’ sia molto più longeva ed energetica di quanto supposto in precedenza nel suo viaggio lungo il getto. C'è ora molta attesa per quest'ultimo episodio: ricalcherà i livelli massimi raggiunti nel 2010 oppure si attesterà a valori inferiori? L'emissione sarà simile a quella considerata dai modelli teorici oppure sarà diversa ?”
Sia AGILE che Fermi continuano a seguire il famelico Crazy Diamond, insieme a molti altri osservatori, da Terra e dallo spazio, pronti a cogliere ogni dettaglio di questo eccezionale fenomeno astrofisico.
“In questi ultimi anni si è fatta avanti l’idea – ha dichiarato il prof. Roberto Battiston, presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana - che la chiave per comprendere il comportamento di questi straordinari “mostri” celesti sia nella cosiddetta Multi Wavelength Astronomy, la combinazione cioè di osservazioni che coprono un grandissimo intervallo di lunghezze d’onda della radiazione elettromagnetica (dalle frazioni di metro delle sorgenti radio fino ai raggi gamma le cui lunghezze d’onda sono paragonabili alle dimensioni del nucleo atomico). Ed è proprio su questo che l’ASI ha puntato, indirizzando le attività del suo centro dati ASDC e operando il satellite AGILE, che copre una larga parte di questo intervallo di lunghezze d’onda”.
“L'allerta data da AGILE sull'incremento dell'attività del quasar 3C 454.3 è un successo di tutta la comunità scientifica, che ha fortemente voluto la prosecuzione della missione AGILE per tutto il 2014 e, si spera, anche dopo", sottolinea Aldo Morselli, ricercatore INFN che lavora sia ad AGILE che a Fermi. “AGILE è un progetto tutto italiano, e il nostro Paese si trova ora nell'invidiata posizione di partecipare ai due più importanti esperimenti per la rilevazione di raggi gamma nello spazio, che stanno entrambi dando risultati oltre le più rosee aspettative”, conclude Morselli. In questi giorni il fenomeno è stato seguito in diretta anche dal grande pubblico grazie alla App AGILEScience (scaricabile gratuitamente dall'iTunes store). Dalla App è possibile seguire in diretta il cielo visto da AGILE aggiornato ogni 3-4 ore. Per permettere al pubblico di comprendere il fenomeno durante la sua evoluzione sono state inviate notifiche push (allarmi agli utenti della App che compaiono nella schermata di blocco del cellulare) per indicare i momenti salienti dell'evento.
AGILE è una missione spaziale dell’Agenzia Spaziale Italiana con la copartecipazione degli Istituti Nazionali di Astrofisica (INAF) e di Fisica Nucleare (INFN). Dal lancio dell’aprile del 2007 la missione ha prodotto numerosi risultati fondamentali in astrofisica delle alte energie e in scienza della Terra. È dotata di tre rivelatori principali sensibili alle energie X e gamma. La missione è il frutto della collaborazione realizzativa tra ASI, INAF, INFN e industria spaziale nazionale (C. Gavazzi Space, Thales Alenia Space Italia, Rheinmetall, Telespazio). I dati di AGILE raccolti dall’antenna dell’ASI a Malindi (Kenia) vengono trasmessi al Centro Dati Scientifici dell’ASI di Frascati (ASDC) e lì analizzati. ASDC provvede anche all’archiviazione dei dati e alla loro distribuzione alla comunità scientifica.

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Il cielo gamma visto da AGILE

Il flusso di energia emesso da Crazy Diamond

Comunicato stampa. Le sezioni Infn di Cagliari, Ferrara, Lecce, Perugia e Roma Tor Vergata compiono 25 anni e celebrano la ricorrenza con un evento congiunto

È lunedì 16 giugno la data simbolica prescelta da cinque sezioni dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Infn per festeggiare il loro 25° compleanno. Le sezioni Infn di Cagliari, Ferrara, Lecce, Perugia e Roma Tor Vergata a partire dalle ore 10.30 saranno collegate tra loro in videoconferenza per un evento celebrativo dell’anniversario della loro istituzione. Ogni sede ospiterà un membro della giunta esecutiva dell’Infn: a Cagliari sarà presente il presidente Fernando Ferroni, a Ferrara Antonio Masiero, a Lecce Eugenio Nappi, a Perugia Antonio Zoccoli, a Roma Tor Vergata Speranza Falciano e nella sede della presidenza dell’Infn a Roma Paolo Bonifazi. “I festeggiamenti di questa ricorrenza sono l’occasione per ripercorrere assieme un quarto di secolo di attività scientifica di eccellenza e ricordarne le tappe più significative, –  commenta il presidente Ferroni – ma soprattutto di riconfermare la validità del modello di ricerca in simbiosi con l’Università praticato dall’Infn, che permette un uso massimamente efficiente delle risorse umane e finanziarie, un esempio per la ricerca italiana”, conclude Ferroni.

La Sezione Infn di Cagliari
A Cagliari le attività di ricerca in fisica nucleare teorica hanno avuto inizio nei primi anni ’60 con l’arrivo di Raul Gatto, mentre quelle sperimentali iniziarono verso la fine degli anni ’70, coordinate da Tullio Bressani.  Per far crescere queste attività nel 1989 è stata fondata la Sezione Infn di Cagliari. Inizialmente con 4 dipendenti e 25 associati universitari, la Sezione si è trasferita nel 1997 da un appartamento al centro di Cagliari, sede iniziale per mancanza di spazio al Palazzo delle Scienze, presso la sua sede “naturale”, il Dipartimento di Fisica dell’Università a Monserrato e oggi conta 20 dipendenti, e 50 associati, includendo alcuni colleghi fisici dell’Università di Sassari. Le attività sperimentali odierne vedono la Sezione coinvolta in esperimenti al Cern sul quark gluon plasma (Alice) e sulla violazione della simmetria Cp e lo studio dei decadimenti rari dei mesoni B (esperimento Lhcb) e in esperimenti al Jefferson Lab. Rivelatori e tecnologie per applicazioni della fisica nucleare nel campo della medicina sono sviluppati sia a Cagliari che a Sassari mentre gli interessi dei fisici teorici sono rivolti alla fisica astroparticellare, fisica dei neutrini, Qcd perturbativa e teoria della gravità.  

La Sezione Infn di Ferrara
È stata istituita nel 1989 presso il dipartimento di Fisica dell’Università di Ferrara. Il personale consisteva di 5 dipendenti (di cui 1 a tempo determinato) e 35 associati universitari. Oggi conta 21 dipendenti (di cui 2 a tempo determinato) e 81 associati universitari. La sezione partecipa ad attività di ricerca sperimentale effettuata nei laboratori nazionali dell’INFN di Legnaro, del Gran Sasso e di Frascati) e nei principali laboratori internazionali Cern (Ch), Slac (Usa), Gsi(D), Fzj (D), Jlab (Usa), Ihep (Cn). La sezione è impegnata in particolare in studi di fisica fondamentale, della struttura degli adroni, della violazione di CP, della fisica del sapore e del neutrino. Gli sviluppi tecnologici includono lo studio di cristalli curvi per la manipolazione altamente efficiente di fasci di particelle. La sezione è impegnata in diversi progetti di fisica medica, in particolare nello sviluppo di sorgenti di raggi X per applicazioni in campo mammografico. Nella sezione di Ferrara è anche presente un’intensa attività di ricerca in fisica teorica che copre la fisica del neutrino, la fisica astroparticellare e la fisica del modello standard e oltre.

La Sezione Infn di Lecce
Fu fondata nel 1989, partendo dal gruppo collegato alla Sezione di Bari che era attivo già da un decennio nei campi della fisica teorica e della fisica dei plasmi e degli acceleratori. Il primo direttore fu Pio Pistilli, che diede avvio alle attività in fisica sperimentale agli acceleratori e fisica astroparticellare. Oggi conta 18 dipendenti e circa 80 associati universitari. Le attività sperimentali si sono svolte, nel corso degli anni, presso i Laboratori Nazionali di Frascati e del Gran Sasso, i laboratori di Cern, Fermilab, Yanbajing in Tibet e Auger in Argentina. I principali grandi esperimenti: Macro, E771, Kloe, Argo, Auger, Meg in campi che vanno dalla fisica dei raggi cosmici, alla fisica del neutrino e a quella del Modello Standard e oltre. Vengono inoltre volte attività di sviluppo di rivelatori, tecnologiche e applicative.

La Sezione Infn di Perugia
Viene fondata nel 1989 da Giancarlo Mantovani con un nucleo di 20 persone (dipendenti e associati), oggi ne conta 139 (24 dipendenti a tempo indeterminato, 7 dipendenti a tempo determinato, 108 associati). L’attività di ricerca, teorica e sperimentale, è svolta nei campi della fisica particellare, astroparticellare e nucleare. Sono presenti inoltre attività di ricerca tecnologica e di calcolo avanzato. Attualmente è impegnata in importanti esperimenti internazionali, tra i quali l’interferometro Virgo a Pisa, Borex ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, nella fisica del flavor (esperimento Babar allo Slac di Stanford, Belle II al KEK in Giappone, NA48 e NA62 al Cern di Ginevra), CMS a Lhc al Cern di Ginevra, Ams sulla Stazione Spaziale Internazionale, il satellite Fermi. Forte è anche l’impegno della Sezione di Perugia nelle ricerche di fisica teorica e nelle applicazioni tecnologiche.

La Sezione Infn di Tor Vergata
Nasce come Gruppo Collegato alla Sezione di Roma (La Sapienza) il 30 ottobre 1984. Il gruppo rimane attivo presso la Sezione di Roma fino agli inizi del 1989, quando si trasferisce presso la sede di Roma Tor Vergata (Sogene). Attualmente vi lavorano all’incirca 170 tra dipendenti INFN e associati universitari. Del nucleo dei fondatori facevano parte Nicola Cabibbo e Giorgio Parisi. Qualche anno più tardi si sarebbe aggiunto al gruppo teorico anche Roberto Petronzio. Le attività sperimentali si sono sviluppate lungo varie direzioni. Nella fisica degli acceleratori con le partecipazioni agli esperimenti di Frascati su Dafne, agli esperimenti al Cern: Delphi a Lep, Atlas e Lhcb a Lhc (anche con importanti sviluppi tecnologici come gli RPC). Negli esperimenti di astroparticelle: Gallex, Gno, Dama, Pamela, Agile, Auger, Fermi, Argo, Wizard. Nella fisica nucleare: Ladon, Legs, Graal; onde gravitazionali con le antenne, ROG, e poi in VIRGO. Importante anche il contributo al management dell’INFN con due presidenti e due vice presidenti tra i membri della sezione.