È iniziato l’assemblaggio dello schermo del criostato dell’esperimento CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN. CUORE è un esperimento ideato per studiare le proprietà̀ dei neutrini e, in particolare, un fenomeno raro chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini. Questo processo non è ancora mai stato osservato e per riuscirci è necessario che vi siano condizioni ambientali di estrema purezza, in particolare di bassissima radioattività. Per proteggere CUORE, quindi, è stata escogitata una soluzione davvero originale, pensata da Ettore Fiorini, portata avanti dall'Università e dalla sezione INFN di MIlano Bicocca, e la cui realizzazione è stata seguita in tutti i suoi passaggi dai Laboratori del Gran Sasso. I ricercatori hanno progettato di dotarlo di uno “scudo” realizzato grazie alla fusione di lingotti di piombo recuperati da una nave romana affondata oltre 2000 anni fa, al largo delle coste della Sardegna. L’utilizzo di questo materiale per la schermatura consente, infatti, di preservare i rivelatori dell’esperimento dall’inquinamento dovuto alla radioattività ambientale. Poiché il piombo è un materiale molto denso e con alto numero atomico, è ottimo per schermare. Ma il piombo “normale” contiene un isotopo radioattivo (il piombo 210), che decade con un tempo di dimezzamento di circa 22 anni: così, il piombo romano, grazie al fatto che è stato prodotto 2000 anni fa, non contiene più piombo 210. I lingotti di piombo romano, dopo il loro recupero dal fondo del mare in collaborazione con la Sovrintendenza ai Beni Culturali di Cagliari, sono stati trasportati ai LNGS, dove negli ultimi anni sono stati conservati e sottoposti ad alcune lavorazioni. Come da accordi con la Sovrintendenza, la parte di interesse archeologico è stata preservata e restituita: quindi da ciascun lingotto è stata ritagliata per la conservazione l’iscrizione romana apposta sulla parte superiore. I lingotti, 230 in totale, sono stati poi ripuliti dalle incrostazioni superficiali con la tecnica del cryoblasting, che consiste nell’abrasione delle superfici tramite un getto di ghiaccio secco ad alta pressione, tecnica che non induce contaminazioni radioattive, e in seguito sono stati fusi per ottenere i segmenti e gli spicchi necessari all’assemblaggio dello schermo dell’esperimento. Le operazioni, condotte presso la ditta tedesca MTH Metall-Technik Halsbrucke GmbH & Co KG, hanno richiesto più di due mesi di lavoro. Lo schermo di CUORE avrà una forma a bicchiere e sarà composto da 26 anelli più un disco di base, assemblati in una struttura di sostegno fatta di rame. Ogni anello è composto da 6 segmenti mentre il disco di base è diviso in 20 spicchi. Lo spessore di questo scudo di piombo sarà di 6 centimetri, per un peso complessivo di 5 tonnellate e verrà raffreddato alla temperatura di circa 4 kelvin (-269 °C). Questa originale soluzione per la schermatura dell’esperimento è stata dettata dal fatto che gli obiettivi scientifici di CUORE sono davvero ambizioni. Il decadimento doppio beta senza emissione di neutrini è infatti un evento rarissimo, così raro che finora non è mai stato rivelato. Riuscire a osservarlo, e quindi a verificarne l’esistenza, consentirebbe non solo di determinare la massa dei neutrini, ma anche di dimostrare la loro eventuale natura di particelle di Majorana, fornendo una possibile interpretazione della prevalenza della materia sull’antimateria nell’universo. Il doppio decadimento beta è un processo per cui, all’interno di un nucleo, due neutroni si trasformano in due protoni, emettendo due elettroni e due anti neutrini. Nel doppio decadimento beta senza emissione di neutrini non vi è appunto emissione di neutrini, poiché uno degli antineutrini si è trasformato, all’interno del nucleo, in neutrino. Il Modello Standard prevede che i neutrini siano esclusi da questa trasformazione ma, se come ipotizzato negli anni ’30 del secolo scorso dal fisico italiano Ettore Majorana i neutrini e gli antineutrini fossero due manifestazioni della stessa particella, come le due facce di una stessa moneta, la transizione tra materia e antimateria risulterebbe possibile. Questo fenomeno, seppur attualmente raro, potrebbe esser stato frequente nell’universo primordiale immediatamente dopo il Big Bang e aver determinato la prevalenza della materia sull’antimateria.
CUORE è frutto di una collaborazione internazionale formata da circa 157 scienziati provenienti da trenta Istituzioni in Italia, USA, Cina, Spagna e Francia. Per l’INFN partecipano le sezioni di Milano Bicocca, Bologna, Genova, Padova, Roma La Sapienza, e i Laboratori Nazionali INFN del Gran Sasso, di Frascati e di Legnaro.

In attesa di vedere il primo uomo saltellare sulla polvere ossidata di Marte, l'Europa si prepara a sbarcare sul Pianeta Rosso, nel 2016, con la missione robotica ExoMars dell’European Space Agency (ESA). Una missione in cui l'Italia ha un ruolo centrale che si arricchisce ulteriormente in questi giorni. Sale, infatti, a bordo il microriflettore laser INRRI (INstrument for landing-Roving laser Retroreflector Investigations) dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), realizzato con la supervisione scientifica di Simone Dell’Agnello, fisico dei Laboratori Nazionali di Frascati (LNF) dell’INFN.

Dopo aver superato con successo tutti i test previsti, lo strumento è stato consegnato a tempo di record ed è stato da poco installato sul modulo di discesa marziano ExoMars EDM (Entry, descent and landing Demonstrator Module) battezzato Schiaparelli, dal nome dell'astronomo italiano Giovanni Schiaparelli, che disegnò la prima mappa del Pianeta Rosso. INRRI diventerà il primo bersaglio laser passivo sulla superficie marziana e il primo oltre la Luna. Dovrebbe inoltre essere l’antesignano di una serie di microriflettori portati da futuri Lander o Rover, che assieme formeranno un Mars Geo/physics Network (MGN): una rete di punti di riferimento per misure di geodesia di Marte e test di Relatività Generale. A lungo termine, MGN potrebbe diventare una rete di posizionamento di precisione simile a quella dei retroriflettori laser delle missioni Apollo e Lunokhod sulla Luna.

La missione ExoMars è stata ideata per indagare eventuali tracce di vita, passata o presente, su Marte. Il modulo Schiaparelli sarà lanciato nel mese di marzo del 2016 e, dopo un viaggio di circa 7 mesi, si poserà sulla superficie del Pianeta Rosso. Inizierà, quindi, le analisi scientifiche con la stazione meteo DREAMS (Dust characterization, Risk assessment and Environment Analyser on the Martian Surface). Si tratta di un altro strumento italiano, realizzato dall’ ASI con il supporto ingegneristico del CISAS (Centro di Ateneo di Studi e Attività Spaziali “G.Colombo”) e la guida scientifica dell’Osservatorio di Napoli.

Al contrario, INRRI, essendo uno strumento passivo, potrà continuare a operare per molti anni dopo la breve vita di EDM e dei suoi strumenti attivi. Sarà, quindi, l’unico sopravvissuto della missione, tenendo in vita la memoria di Schiaparelli e prolungando l’effetto positivo di ExoMars per tutti. Non è escluso, infine, che INRRI possa essere anche usato come nuovo punto di riferimento geodetico primario e di precisione di Marte: una sorta di Greenwich marziano.

NEW ITALIAN INSTRUMENT BY ASI AND INFN ON BOARD EXOMARS 

While waiting to see the first man walk on the oxidised powder surface of Mars, Europe is preparing to land on the Red Planet in 2016 with the robotic ExoMars mission by the European Space Agency (ESA). A mission in which Italy is playing a key role that will be becoming increasingly important in the next few days, as the INRRI (INstrument for landing-Roving laser Retroreflector Investigations) laser micro-reflector developed by the Italian Space Agency (ASI) together with the National Institute for Nuclear Physics (INFN) with scientific direction by Simone Dell'Agnello, physicist from the INFN's National Laboratories of Frascati (LNF), is loaded on board.

After passing all the necessary tests, the instrument was delivered in record time and has just been installed on the Martian descent module ExoMars EDM (Entry, descent and landing Demonstrator Module) named Schiaparelli after Italian astronomer Giovanni Schiaparelli, who drew the first map of the Red Planet. INRRI will be the first passive laser reflector on the surface of Mars and the first to go further than the moon. It should also be the first of a series of micro-reflectors carried on board future landers or rovers, that will go together to form a Mars Geophysical Network (MGN): a network of reference points for taking geodesic measurements and conducting General Relativity tests on Mars. In the long term, MGN could become a precision positioning network similar to that created using laser retro-reflectors on the Apollo and Lunokhod moon missions.

The ExoMars mission was designed to investigate possible traces of life, past or present, on Mars. The Schiaparelli module will be launched in March 2016, and will land on the surface of the Red Planet after a journey of around seven months. Scientific analyses will therefore begin with the DREAMS (Dust characterization, Risk assessment and Environment Analyser on the Martian Surface) weather station. This is another Italian instrument, developed by ASI with engineering support from CISAS (“G.Colombo” University Space Activities and Research Centre) and the scientific direction by Naples Observatory.

In contrast, as a passive instrument, the INRRI will be able to continue working for years after the short life of the EDM and its active instruments. It will therefore be the only survivor of the mission, keeping Schiaparelli's memory alive and extending the positive effect of ExoMars for everyone. Lastly, the INRRI could possibly be used as a new primary precision geodetic reference point on Mars: a sort of Martian Greenwich.

Forse non tutti sanno che gli scienziati italiani, in particolare quelli dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), hanno contribuito in modo determinante all’avventura del superacceleratore LHC del CERN di Ginevra e alla scoperta del bosone di Higgs. Fino al 23 novembre lo si potrà scoprire nella stazione Alta Velocità di Bologna grazie all’installazione Meet LHC. 60 anni di Italia al CERN, organizzata dalla Sezione INFN di Bologna, in collaborazione con Grandi Stazioni e Rete Ferroviaria Italiana, società entrambe del Gruppo FS Italiane. Con l’installazione Meet LHC. 60 anni di Italia al CERN, l’INFN offre ai visitatori l’occasione di ammirare la complessità degli apparati sperimentali e di approfondire, attraverso un percorso fotografico, la storia di questo celebre laboratorio, in cui lavorano persone di ogni nazionalità, a testimoniare come la scienza sia strumento di pace.

Il percorso fotografico mette l’accento sull’importante contributo che l’Italia, grazie all’INFN, ha fornito per il raggiungimento dei successi del CERN. L’installazione è stata inaugurata con l’aperitivo scientifico “Sempre più veloci”, un confronto sulle velocità raggiungibili dall’uomo nell’infinitamente piccolo da un lato e nei trasporti dall’altro. All’incontro, moderato dal noto conduttore televisivo, giornalista e attore bolognese, Giorgio Comaschi, hanno partecipato Antonio Zoccoli della giunta esecutiva dell’INFN e Eugenio Fedeli, Direttore Produzione Bologna di Rete Ferroviaria Italiana.

“La scelta di un luogo, come la grande stazione sotterranea di Bologna, per l'installazione Meet LHC ha un’importanza particolare - ha commentato Antonio Zoccoli - della giunta esecutiva dell’INFN. " Da una parte, infatti, i tunnel in cui passano i treni ad alta velocità ricordano molto quelli dell'acceleratore LHC in cui i protoni si muovono a velocità vicine a quelle della luce, le più alte mai raggiunte finora, prima di scontrarsi. Dall'altra la stazione è sempre stata identificata come il luogo di partenza di lunghi viaggi e mi piace quindi accostarla con i nostri laboratori di ricerca da cui noi intraprendiamo i nostri viaggi verso i limiti della conoscenza – ha concluso Zoccoli.

"Accostare le attività di ricerca dell’INFN all’Alta Velocità ferroviaria è motivo di orgoglio per il Gruppo FS Italiane – ha sottolineato Eugenio Fedeli, Direttore Territoriale Produzione Bologna di RFI. I treni non raggiungeranno mai la velocità delle particelle, ma già oggi le Ferrovie italiane utilizzano, nella gestione del traffico ferroviario, sugli oltre 16.700 km di rete nazionale e a bordo della flotta dei treni, sistemi di supervisione e controllo il cui livello tecnologico è pari a quello in uso in avionica, nell’aerospaziale e nelle centrali nucleari. Sistemi che consentono ai treni velocità commerciali fino a 300 chilometri orari. Il Gruppo FS Italiane infatti, primo in Europa, ha adottato l’Ertms/Etcs che l’Unione Europea ha indicato quale linguaggio interoperabile comune per tutte le ferrovie comunitarie. Grande anche è l’impegno – ha concluso Fedeli – per rendere le stazioni italiane vere e proprie nuove “piazze della città”. Con l’installazione Meet LHC. 60 anni di Italia al CERN vogliamo offrire alle migliaia di viaggiatori, che ogni giorno utilizzano la nuova stazione AV di Bologna, un momento di approfondimento e conoscenza scientifica".

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