Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Sezione di Firenze

Gruppo II - Fisica delle Astroparticelle

foto vannuccini

Coordinatore: Elena Vannuccini
Edificio di Fisica Sperimentale
Stanza: 101 (I piano)
Telefono: 055 / 457 2655
Mail: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

 

Le attività legate alle astroparticelle e alla fisica fondamentale sono coordinate su base nazionale dalla Commissione Scientifica 2 dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. La Sezione di Firenze contribuisce a svariati progetti sia nell'ambito della fisica dei raggi cosmici che nell'ambito della fisica delle onde gravitazionali.

Esperimento LISA

eLISA 2arms gws 3

LISA è un inteferometro in orbita eliocentrica con un braccio di cinque millioni di chilometri sviluppata per rivleare onde gravitazionali.

LISA sarà il primo osservatorio nello spazio ad esplorare anche l'Universo Gravitazionale. Raccoglierà informazioni anche sull'universo oscuro.

Il concetto di rivelazione nello spazio sarà dimostrato con il progetto preliminare LISA Pathfinder, che ha posizionato due masse di prova in punti del Sistema Solare in cui le forze gravitazionali si bilanciano perfettamente, raggiungendo così un sistema di riferimento di caduta libera.

Referente: Catia Grimani (at) uniurb.it
Sito Web: https://www.elisascience.org/

Esperimento VIRGO

 virgo aerial viewVirgo è un interferometro a terra con un braccio di tre chilometri sviluppato per rivelare onde gravitazionali e recentemente incluso in una rete globale di interferometri che include gli interferometri LIGO negli Stati Uniti, che per primi hanno rivelato onde gravitazionali nel 2016.

Virgo, situato a Cascina, una cittadina vicino a Pisa, nel sito dell'Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) ha rivelato, insieme agli interferometri LIGO, onde gravitazionali provenienti da sistemi binari di buchi neri e stelle di neutroni.

Le onde gravitazionali attraversano lo spazio-tempo deformandolo e producendo dei mini “spaziotempo-moti”. In questo spazio-tempo distorto anche i corpi materiali vengono deformati e le distanze si allungano e si accorciano alternativamente. Se un’onda gravitazionale attraversa Virgo, si stima che la lunghezza dei suoi bracci di 3 km vari di un miliardesimo di miliardesimo di metro, meno di un millesimo del raggio di un protone. Un effetto veramente piccolo che testimonia un violento evento astrofisico avvenuto a migliaia di anni-luce da noi!

Referente: Gianluca M Guidi (gianluca.guidi (at) uniurb.it)
Sito Web: http://public.virgo-gw.eu
 virgo.uniurb.it

L'iniziativa FISh

FISH Logo

 La collaborazione FISh (Fundamental Interactions Simulations with quantum gases) è una collaborazione che propone di simulare a livello quantistico con gas atomici le interazioni ed i processi di fisica delle alte energie. 

L'obiettivo del progetto è di ingegnerizzare le interazioni di gas di atomi ultra-freddi per riprodurre e studiare in laboratorio le caratterisiche ed il comportamento tipico delle teorie di gauge, quali la cromodinamica quantistica (QCD), che sono connesse alla simmetria di colore ed al confinamento dei quark.
La forza di questo tipo di approccio è da un lato l'eccellente controllo sperimentale disponibile con gli atomi ultrafreddi, che permette di scegliere con precisione i parametri che descrivono il modello in esame, come ad esempio la costante di accoppiamento. D'altra parte le tecniche di rivelazione e diagnostica disponibili in fisica atomica, così come la scala di energie molto più semplice da raggiungere, permettono la rivelazione diretta delle particelle e varie misure delle loro proprietà.

Referente: Leonardo Fallani (at) fi infn it
Sito Web: http://www.tifpa.infn.it/projects/fish/

L'esperimento Humor

HUMOR 01

L'esperimento Humor studia la variazione delle dinamica di un oscillatore meccanico dovuto alle deformazioni del commutatore tra l'operatore di posizione  e l'operatore quantità di moto p.

Le teorie che cercano di coniugare la fisica quantistica e la gravità sono caratterizzate da una distanza minima osservabile pari alla lunghezza di Plank (10-35 m). HUMOR è il primo esperimento che cerca di progettare e sviluppare un modo completamente nuovo di indagare distanze dell'ordine della lunghezza di Plank. La sfida è raffreddare un oscillatore ad un millesimo di kelvin utilizzando luce laser; a questa temperatura la dinamica delle particelle è completamente quantistica e permette di escludere effetti termici casuali raggiungendo precisioni dell'ordine desiderato.

Referente: Francesco Marin (at) fi infn it
Sito Web: http://www.tifpa.infn.it/projects/humor/

 

L'esperimento MAGIA-AdV

apparato magia

L'esperimento MAGIA è basato su un interferometro atomico con atomi ultrafreddi costituito da una colonna di 10 metri di altezza, per spingere le caratteristiche di un inteferometro atomico oltre i limiti tecnolgici attuali.

MAGIA AdV è principalmente uno strumento di ricerca tecnologica che vuole dimostrare la fattibilità di un esperimento per la rivelazione di onde gravitazionali con interferometri atomici in un intervallo di frequenze complementare a LISA ed inteferometri a terra.

Referente: Guglielmo Tino (at) fi infn it
Sito Web: http://www.fi.infn.it/sezione/esperimenti/MAGIA/home.html

L'esperimento SUPREMO

Supremo esperimento

Un Fascio di molecole stabili e fredde è interrogato spettroscopicamente in configurazione Ramsey da un laser a cascata quantica riferito allo standard primario di Cesio, attraverso un pettine di frequenze ottiche.

L'obiettivo dell'esperimento è la ricerca di fisica oltre il Modello Standard per mezzo di spettroscopia molecolare di precisione. Si cercano in particolare variazioni nel delle costanti fondamentali (costante di struttura fine, massa del protone, ...), del dipoli elettrico dell'elettronem ed effetti di violazione della parità nelle molecole. A questo fine si sviluppano tecniche spettroscopiche ad alta risoluzione; sorgenti metrologiche coerenti nell'infrarosso, e tecniche di manipolazione di fasci di molecole.

Referente: Simone Borri (at) fi infn it
Sito Web: https://web.infn.it/supremo/

L'esperimento WIZARD

L'esperimento WIZARD è nato da una collaborazione italoamericana per la rivelazione diretta dell'antimateria di origine primaria. L'esperimento è stato progettato per la facility Astromag sulla stazione spaziale Freedom che però è stata cancellata nel 1990.

L'esperimento PAMELA

L'esperimento PAMELA è un rivelatore di particelle installato sul satellite Russo Resurs DK1 lanciato il 15 giugno 2006. L'obiettivo di PAMELA era studiare lo spettro di antiprotoni e positroni nei raggi cosmici, e la ricerca di antinuclei leggeri.

La missione si è ufficialmente conclusa nel 2017.

Referente: Oscar Adriani (at) fi infn it
Sito Web: http://pamela.roma2.infn.it/index.php

L'esperimento GAPS 

GAPS experiment

L'esperimento GAPS (General Anti-Particle Spectrometer) è stato ideato per lo studio di processi fisici di produzione di antipartielle (antiprotoni, antideuterio ed antielio) nei raggi cosmici, che rappresenterebbero misure indirette di possibili segnature di materia oscura.

La tecnica di rivelazione è innovativa e si basa sulla cattura dell'antiparticella di bassa energia nel campo elettrico del nucleo, che porta alla formazione di un atomo esotico in uno stato eccitato. Quando questi si diseccita emtte un fotone nello spettro dei raggi X. Poco dopo l'emissione, a seguito dell'annichilazione della particella di antimateria con la materia di cui è costituito il rivelatore, si misura il deposito energetico di pioni e protoni prodotti nel meccanismo di annichilazione.

Il progetto è stato approvato per un volo su pallone nel biennio 2020/21.

 

Referente: Elena Vannuccini (at) fi infn it
Sito Web: http://gamma0.astro.ucla.edu/gaps/

 

Virgo, situato a Cascina, una cittadina vicino a Pisa, nel sito dell'Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) ha rivelato, insieme agli interferometri LIGO, onde gravitazionali provenienti da sistemi binari di buchi neri e stelle di neutroni.

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