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