Matteo Renzi si è recato oggi all’Aquila per la prima visita nel capoluogo abruzzese come Presidente del Consiglio. A ospitare l’incontro tra Renzi e i rappresentati delle istituzioni, del mondo industriale, degli ordini professionali e delle associazioni locali è stato il Gran Sasso Science Institute (GSSI), la scuola di dottorato internazionale e centro di alta formazione e ricerca dell’INFN.
“È un onore per il Gran Sasso Science Institute ospitare il Presidente del Consiglio in occasione della sua visita all'Aquila”, ha commentato Eugenio Coccia, Direttore del GSSI, che ha accolto Renzi e introdotto l’incontro. “Ed è per noi una soddisfazione che il Presidente del Consiglio abbia potuto apprezzare il carattere innovativo, la proiezione internazionale e la missione del nostro istituto: svolgere ricerche alla frontiera del sapere, formando giovani ricercatori e contribuendo, insieme all'Università e ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, a disegnare L'Aquila del futuro quale città europea della conoscenza”, ha concluso il direttore del GSSI.
All'incontro hanno preso parte, tra gli altri, il Sindaco dell'Aquila Massimo Cialente, il Presidente della Regione Abruzzo Luciano D'Alfonso, la rettrice dell'Università dell'Aquila, Paola Inverardi, il Direttore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Stefano Ragazzi, e Antonio Zoccoli, membro della Giunta Esecutiva dell’INFN, che ha sottolineato come “il fatto che questo incontro tra il Presidente del Consiglio e la città dell’Aquila abbia avuto luogo al Gran Sasso Science Institute è significativo: il GSSI, progetto per la cui realizzazione l’INFN si è fortemente impegnato in questi anni, oggi rappresenta infatti un polo scientifico e culturale di eccellenza, a testimonianza di come la rinascita dell’Aquila sia possibile, e di come la ricerca scientifica sia un ingranaggio chiave per lo sviluppo, come sottolineato anche in occasione della recente visita del Presidente Renzi al CERN a Ginevra”.

Il GSSI
È un progetto promosso dall’OCSE (Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico), per il rilancio socio-economico e lo sviluppo dei territori colpiti dal sisma del 2009. Nel 2012 il Governo Italiano, sulla base della Legge Nazionale 35/2012, ha istituito il GSSI, grazie anche al sostegno della Regione Abruzzo, e ha dato all’INFN il ruolo di soggetto attivatore. L’INFN ha inquadrato il GSSI nella propria struttura organizzativa, per i primi tre anni di attività, come Centro Nazionale di studi avanzati. I corsi di dottorato internazionale del GSSI, avviati nell’A.A. 2013-2014, si articolano nelle aree scientifiche di fisica, matematica, informatica, scienze sociali (gestione dell’innovazione e dello sviluppo territoriale).

Nuovi risultati ottenuti dalla collaborazione internazionale dell’esperimento XENON100, in funzione ai Laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), mettono in discussione per la prima volta una varietà di modelli finora accreditati come possibili spiegazioni della materia oscura. Tra i modelli esclusi da XENON100, anche parte di quelli ipotizzati per spiegare il segnale rivelato per la prima volta nel 1998 e poi confermato negli anni successivi, ai Laboratori del Gran Sasso, dall’esperimento DAMA/LIBRA (DArk MAtter/Large sodium Iodide Bulk for RAre processes), e interpretato, come segnale di particelle di materia oscura. Lo studio e i risultati ottenuti da XENON100 sono in corso di pubblicazione sulla rivista Science e su Physical Review Letters.

“Continua la caccia alla sfuggente materia oscura con questo strumento che permetterà l'esplorazione di regioni prima inaccessibili. I laboratori del Gran Sasso dell'INFN si confermano il luogo privilegiato per questo tipo di ricerche.”, è il commento di Fernando Ferroni, presidente dell’INFN.

L’informazione mancante per confermare l’attuale immagine del Cosmo, nel quale la materia conosciuta è solo una piccola parte, è attesa dalla rivelazione diretta delle particelle che si ritiene compongano la materia oscura. Questa ricerca è resa possibile dal fatto che le particelle di materia oscura, abbondanti nella nostra galassia, possono occasionalmente colpire gli atomi dei materiali rivelatori e depositare parte della loro energia. Tuttavia, i segnali di materia oscura sono molto difficili da rivelare, perché molto deboli ed elusivi e possono essere facilmente confusi con segnali simili ma di diversa origine. La capacità di XENON100 di minimizzare il rumore dovuto alla radioattività ambientale e ad altri fenomeni, consente di esaminare ogni singolo evento, estendendo così la ricerca di materia oscura a regioni di energia e a forme di interazione sinora inaccessibili. Proprio la capacità di abbracciare una moltitudine di caratteristiche possibili per le particelle di materia oscura rende XENON100 uno strumento straordinario, in quanto nessuno sa che cosa sia la materia oscura, né come interagisca con la materia ordinaria ed è quindi indispensabile poter valutare la gran parte delle ipotesi ammissibili. Ad oggi, l'esperimento XENON100 non ha rilevato particelle di materia oscura, ma le caratteristiche dimostrate dal rivelatore sono molto promettenti. L'elevata sensibilità mostrata nei risultati sperimentali consentirà al gruppo di ricerca internazionale di estendere la ricerca di materia oscura anche ad altre forme, fino a oggi escluse.

Secondo i modelli teorici più accreditati, il vento di particelle prodotto dal movimento della Terra nell’alone galattico di materia oscura può occasionalmente colpire i nuclei atomici di un materiale rivelatore, depositando una piccola quantità di energia che solo uno strumento di grande sensibilità consente di osservare. Sebbene non siano ancora state fatte osservazioni di questo tipo, nel 1998 ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, l’esperimento DAMA/LIBRA, che coinvolge una grande componente di ricercatori italiani, ha annunciato la rivelazione di materia oscura con un apparato sperimentale costituito da cristalli di Ioduro di Sodio; un risultato che ha ottenuto convincenti conferme nel corso dei 15 anni successivi di presa dati da parte di DAMA/LIBRA. Il segnale rivelato da DAMA/LIBRA presenta la modulazione stagionale che è effettivamente attesa per la materia oscura, in quanto la Terra, orbitando intorno al Sole, attraversa l’alone di materia oscura che avvolge la Via Lattea, a una velocità diversa a seconda delle stagioni. Altri esperimenti dedicati alla ricerca di materia oscura, tuttavia, non hanno rilevato lo stesso segnale. Una spiegazione possibile di questo disaccordo è stata offerta dai ricercatori di DAMA/LIBRA ipotizzando che la materia oscura sia "leptofilica" - preferisca cioè interagire con gli elettroni (leptoni, in base alla classificazione delle particelle) anziché con i nuclei atomici - e che gli esperimenti che non osservavano lo stesso segnale non siano sufficientemente sensibili a questo tipo di interazione.

Per verificare questa ipotesi, gli scienziati della collaborazione XENON hanno sviluppato una nuova tecnica di analisi dei dati raccolti da XENON100, cercando, per la prima volta, interazioni di materia oscura con gli elettroni degli orbitali atomici dello Xenon. Questo è stato possibile grazie alla capacità del rivelatore di distinguere le interazioni con i nuclei atomici da quelle con gli elettroni, e grazie a un livello di rumore di fondo estremamente basso. Se la materia oscura avesse interazioni di tipo "leptofilico", XENON100 dovrebbe evidenziare un segnale molto chiaro, che tuttavia non si osserva. Questo consente di escludere un certo numero di modelli di interazione "leptofilica" della materia oscura con la materia ordinaria, che avrebbero spiegato il fenomeno di modulazione osservato da DAMA/LIBRA. D'altra parte, l’evidenza più che decennale di una variazione stagionale del segnale osservato da DAMA/LIBRA non ha trovato finora una spiegazione diversa dall'esistenza di materia oscura. Il risultato ottenuto da XENON100 spinge quindi a un forte ampliamento dell’usuale orizzonte di ricerca in questo campo. Allo scopo di estendere ulteriormente le possibilità d’indagine dell’esperimento, questo autunno la Collaborazione completerà un rivelatore di nuova generazione chiamato XENON1T, 20 volte più grande e progettato per essere 100 volte più sensibile rispetto XENON100.

"Dall'analisi dei dati di XENON100, sappiamo ancora di più su ciò che la materia oscura non è, che è un'informazione molto importante nel campo della fisica delle particelle", dice Elena Aprile, della Columbia University, fondatrice e responsabile della collaborazione internazionale che ha dato vita all'esperimento. “Abbiamo escluso i modelli nei quali le interazioni tra la materia oscura e quella ordinaria erano più forti, e con il rilevatore XENON1T potremo testare i modelli nei quali si prevedono interazioni più deboli. Siamo in grado di catturare anche il più flebile indizio di materia oscura. Se questo è il posto giusto per cercare la firma della materia oscura, dovremmo poterla vedere.”

Il gruppo italiano, rappresentato da Gabriella Sartorelli, dell'Università e Sezione INFN di Bologna, insieme al gruppo dei LNGS e la Sezione INFN di Torino, partecipa al progetto XENON da diversi anni e, oltre a contribuire a presa dati, analisi dati e simulazioni Montecarlo di XENON100 ha contribuito in modo considerevole alla progettazione e realizzazione di XENON1T, con responsabilità specifiche nella progettazione e realizzazione di tutte le infrastrutture dell’esperimento, del sistema di schermo di acqua e foto-rivelatori oltre che nella simulazione Montecarlo dell'apparato e delle particelle che possono attraversarlo, potente strumento proprio per studiare e quindi eliminare segnali di fondo. L’inizio della presa dati di XENON1T è previsto per la fine dell’anno e ci sono tutte le premesse per verificare altri modelli di materia oscura, ma soprattutto di vederla.

Team INFN di ALICE dimostra, con una precisione di una parte su 10000, che l’antimateria aggregata si comporta in modo analogo alla materia ordinaria. I risultati dello studio pubblicati su Nature Physics.

Il superacceleratore LHC (Large Hadron Collider) continua a regalare scorci nuovi sulla natura alla scala subnucleare. Nell’ambito dell’esperimento ALICE - A Large Ion Collider Experiment, una delle quattro macchine fotografiche grandi come cattedrali, che al CERN di Ginevra sbirciano i segreti dell’infinitamente piccolo - un team di fisici italiani dell’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) ha verificato l’uguaglianza di una proprietà fondamentale di materia e antimateria nucleare, la massa, a un livello di precisione mai raggiunto prima. La ricerca si è guadagnata la pubblicazione su Nature Physics, la prima per ALICE su questa prestigiosa rivista. Grazie all’abbondante produzione di nuclei leggeri nelle collisioni tra nuclei pesanti di piombo, l’esperimento ALICE è riuscito a selezionare un campione di un milione di nuclei di antideuterio e di migliaia di nuclei dell’isotopo leggero dell’antielio, e a misurare la differenza di massa con i corrispondenti nuclei di materia. Questa differenza, entro le incertezze sperimentali, è risultata pari a zero. La misura conferma la validità di una simmetria fondamentale della natura, la cosiddetta simmetria “CPT” (Carica, Parità, Tempo), in base alla quale se esiste un nucleo, allora esiste anche un antinucleo con la stessa massa, ma carica opposta.

“È un risultato che dimostra le straordinarie possibilità aperte da esperimenti come ALICE: il fatto di disporre di uno strumento cosi sofisticato per osservare la struttura della materia permette di effettuare misure molto diverse fra loro. Dobbiamo sempre essere pronti a possibili sorprese!”, sottolinea Paolo Giubellino, spokesperson di ALICE.

Le indagini volte a definire le caratteristiche dell’antimateria rappresentano da 50 anni uno dei punti di contatto tra la fisica delle particelle e lo studio dell’evoluzione dell’universo. L’antimateria è la controparte speculare della materia. Un concetto che sembra lontano dal senso comune. Eppure, è entrata ormai nelle vite quotidiane. Basti pensare alla PET (Tomografia a Emissione di Positroni), dove la lettera “P” indica proprio un pezzetto di antimateria, il positrone, cioè l’antiparticella dell’elettrone. Storicamente, il primo scienziato a prevedere l’esistenza e il comportamento delle antiparticelle fu Paul Adrien Maurice Dirac, premio Nobel per la fisica nel 1933. La scoperta delle antiparticelle - la prima fu proprio il positrone, nel 1932, grazie a Carl Anderson - però, da sola non dimostra l’esistenza di stati di antimateria aggregata, cioè formata da antiparticelle, come avviene per le particelle ordinarie che costituiscono la materia. La parola antimateria, infatti, non solo implica l’esistenza delle antiparticelle previste dalla teoria di Dirac, ma anche che queste interagiscano fra loro in modo totalmente simmetrico rispetto a quanto avviene per la materia ordinaria. Solo nel marzo del 1965, al CERN, grazie al gruppo di Antonino Zichichi arriva la prova sperimentale dell’esistenza dell’antimateria nucleare, con la scoperta dell’antideuterio e la misura della sua massa. Successivamente, vengono osservati anche altri antinuclei leggeri (antitrizio, antielio e antialfa).

“La scoperta del primo esempio di antimateria nucleare - afferma Antonino Zichichi, project leader del rivelatore TOF (Time of Flight, letteralmente tempo di volo) in ALICE - è avvenuta al CERN, nel 1965, usando un fascio di antiprotoni della maggiore intensità mai raggiunta prima, e una tecnologia da record per la misura del tempo di volo. La scoperta dell’antimateria ha costituito la prova fondamentale che se l’universo è fatto esclusivamente di materia, ciò non accade perché l’antimateria non esiste e non fa parte della logica dell’universo, ma per via di altre fondamentali leggi e fenomeni della natura ancora da scoprire. Ciò ha portato Heisenberg a dire - nel suo libro The Physicist’s Conception of Nature - che questa scoperta dell’antimateria è stata forse il più grande balzo in avanti della fisica del XX secolo".

Per ripetere con maggiore precisione questa misura, i fisici di ALICE hanno utilizzato un rivelatore la cui costruzione e messa a punto, con finanziamenti INFN, è interamente sotto responsabilità delle sezioni INFN di Bologna e Salerno e del Centro studi e ricerche Enrico Fermi di Roma. Si tratta proprio del rivelatore TOF, un grande cronometro alla frontiera della tecnologia. Il tempo di volo è la misura del tempo che impiega una particella prodotta in una collisione a raggiungere il rivelatore, a circa 4 m di distanza. Il rivelatore TOF misura con grande accuratezza questo tempo, grazie alle cosiddette Multigap Resistive Plate Chamber (MRPC), camere sviluppate dai gruppi italiani e capaci di ottenere risoluzioni temporali di 80 picosecondi (80 millesimi di miliardesimi di secondo), su una superficie di 144 m², grande quanto un campo di pallavolo. La particella di luce, il fotone, impiega ad esempio poco più di 10 nanosecondi, 10 miliardesimi di secondo, a raggiungere il rivelatore. I nuclei di antideuterio analizzati dal team di ALICE, invece, vanno un po’ più lenti, in media il 30% più piano, e i fisici li identificano proprio perché arrivano 5 nanosecondi dopo la luce. Conoscendone l’energia (più precisamente la quantità di moto), attraverso la misura del loro ritardo si può misurare con grande precisione la loro massa.

La misura di ALICE si collega a quella effettuata 50 anni fa dal gruppo guidato da Zichichi, migliorando sensibilmente la precisione nella stima della differenza in massa di nuclei e antinuclei, fino ad arrivare a una parte su 10000 nel caso dell’antideuterio e una parte su 1000 per l’antielio. In genere, misure di questo tipo richiedono esperimenti dedicati. Al contrario, nel caso di ALICE la misura è stata effettuata nell’ambito di un programma di ricerca focalizzato su uno studio completamente diverso: la produzione e l’analisi di un plasma di quark e gluoni simile a quello prodotto nei primi istanti successivi al Big Bang. Ciò è stato possibile, non solo in virtù del grande numero di dati disponibili, ma anche grazie alle ottime capacità dell’esperimento, ai limiti della tecnologia esistente, di tracciare e identificare l’elevatissimo numero di particelle prodotte nelle collisioni. Lo studio appena pubblicato su Nature Physics, non solo conferma che esiste l’antimateria aggregata, come dimostrato 50 anni fa, ma che si comporta, con una precisione di una parte su 10000, in modo analogo a quella ordinaria.

È stato lanciato oggi il bando per partecipare alla seconda edizione della scuola internazionale di alta formazione di IPERION CH.it rivolta a dottorandi, conservatori, restauratori e storici dell’arte che si vogliono specializzare nelle tecniche di diagnosi avanzata non invasiva per i beni culturali. La scuola si terrà dal 15 al 20 ottobre 2015 a L’Aquila e sarà un vero e proprio training camp della diagnostica non-invasiva, condotto in situ utilizzando la migliore strumentazione dei gruppi di ricerca appartenenti a IPERION CH.it, il nodo italiano dell’infrastruttura di ricerca europea per i beni culturali E-RIHS (European Reseach Infrastructure for Heritage Science).

La scuola è organizzata da CNR, ENEA, INFN, INSTM e OPD con il supporto del Miur e il patrocinio del Comune e dell’Università dell’Aquila. I partecipanti avranno l’opportunità di lavorare su prestigiose opere messe a disposizione dalla Arcidiocesi di L’Aquila e autorizzate dalla Soprintendenza Unica Archeologia, Belle Arti e Paesaggio per la Città dell’Aquila e i Comuni del Cratere del MiBACT.Fra le tecniche utilizzate ampio spazio sarà dato al rilievo 3D e alle principali tecniche ottiche e a raggi X, sia puntuali che a immagine.

Sono ammessi fino a un massimo di 20 partecipanti; le modalità di partecipazione sono descritte nel sito a questo link http://www.iperionch.eu/web/iperion_it/training-camp-15-20-october-2015-l-aquila-palazzetto-dei-nobili

L’iscrizione deve essere effettuata entro il 20 settembre alle 17.00