Fisica Nucleare all'INFN di Bari
In Italia, la Fisica Nucleare ha una lunga ed importante tradizione, grazie alle ricerche sulla radioattività del gruppo di via Panisperna negli anni 30 del secolo scorso: l’interesse degli scienziati su questo nuovo campo avrebbe di lì a poco portato alla scoperta di vari elementi radioattivi ed infine della fissione nucleare grazie alla tecnica dei neutroni lenti.
Oggi, la ricerca sulla Fisica del nucleo abbraccia un intervallo di energie più vasto: dai meccanismi che regolano la vita delle stelle, alle condizioni dell’universo pochi istanti dopo il Big Bang.
La missione di esplorare la fisica del nucleo è ormai interpretata in senso molto ampio, includendo ad es. studi sulla differenza tra materia e antimateria, la distribuzione dei quark all’interno dei nucleoni oppure lo studio del nucleo come sistema complesso a multicorpi alla scala mesoscopica.
Nell’INFN, La ricerca scientifica in quest’ambito è coordinata dalla Commissione Scientifica Nazionale 3, e localmente dal Gruppo 3.
La sezione INFN di Bari partecipa alle seguenti attività di ricerca di fisica nucleare:
ALICE A Large Ion Collider Experiment
L’esperimento ALICE ha lo scopo di studiare gli effetti delle interazioni tra nuclei pesanti accelerati ad alte energie con il Large Hadron Collider (LHC) del CERN. Le condizioni estreme dell’urto ricreano quelle dell’Universo poco dopo il Big Bang, quando i costituenti della materia, i quark e i gluoni, si trovavano liberi e non confinati all’interno di protoni e neutroni come oggi. Lo studio di questa fase dell’evoluzione dell’Universo ci aiuterà a comprendere i processi con cui si formano le particelle che osserviamo oggi in natura e negli acceleratori di particelle.
Tesi di Laurea Magistrale/Specialistica
Responsabile locale: Mastroserio Annalisa
JLAB12 Jefferson Lab
Include tutti gli esperimenti dell’INFN presso Jefferson Lab, un laboratorio negli Stati Uniti dedicato allo studio della fisica adronica per mezzo di un fascio di elettroni di alta intensita`ed energia fino a 12 GeV. L’obiettivo è studiare la dinamica e la struttura interna di protoni, neutroni e nuclei attraverso la diffusione di elettroni polarizzati. Il gruppo di Bari è coinvolto nello studio dei fattori di forma del nucleone e dei nuclei e della interazione dei adroni negli (iper)nuclei.
Maggiori info.
Responsabile locale: Perrino Roberto
LUNA 3 Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics
L’esperimento cerca di riprodurre in laboratorio le reazioni nucleari fondamentali per l’evoluzione delle stelle.
Tali reazioni hanno duplice funzione: generano la maggior parte dell’energia prodotta dalle stelle e permettono la sintesi degli elementi all’interno delle stesse e nell’Universo primordiale.
Dato che le reazioni cercate sono molto rare e risultano difficili da misurare in un laboratorio normale, LUNA è collocato ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (L’Aquila) , sotto l’omonima montagna che, con i suoi 1400 m di roccia, garantisce il “silenzio cosmico”.
Maggiori info
Responsabile locale: Ciani Giovanni Francesco
n_TOF Neutron time-of-flight
L’esperimento n_TOF riguarda lo studio delle reazioni indotte da neutroni di interesse per l’Astrofisica Nucleare e per Applicazioni. In particolare, l’attività sperimentale è focalizzata sulle reazioni alla base della produzione degli elementi nell’Universo (nucleosintesi stellare e del Big Bang) nonché, in ambito applicativo, su misure rilevanti per la produzione di energia in reattori a fissione e fusione, per fisica medica e neutron imaging.
Il progetto si svolge presso la facility per tempi di volo n_TOF (da “neutron Time-of-Flight) al CERN di Ginevra. Il fascio di neutroni è prodotto per spallazione da un fascio primario di protoni da 20 GeV/c del PS (proto-sincrotrone), su un bersaglio di piombo. Le misure sono effettuate in tre aree sperimentali, poste a diverse distanze dalla sorgente di spallazione: EAR1, a 200 m e linea di fascio orizzontale, EAR2, a 20 m sulla verticale, e NEAR, a 1.5 m. Ogni area è attrezzata con numerosi rivelatori di vario tipo, a scintillazione, a stato solido e a gas. Fra questi un calorimetro a 4p per la misura delle reazioni di cattura neutronica (un particolare è mostrato in figura).
Al progetto partecipano oltre 120 ricercatori di 40 Università ed Enti di ricerca, per lo più europei.
La partecipazione italiana consta di diverse Università e Sezioni INFN (Bari, Bologna, Catania, Laboratori Nazionali di Legnaro, di Frascati e del Sud, Perugia, Roma, Torino e Trieste).
Responsabile locale: Giuseppe Tagliente
EIC_NET Electron-Ion Collider
L’iniziativa sperimentale EIC_NET raccoglie la comunità italiana di ricercatori che partecipano all’ambizioso progetto internazionale dell’Electron Ion Collider (EIC) che intende realizzare un collisore elettroni-ioni, con lo scopo di studiare sistematicamente le tante problematiche che impediscono ancora una comprensione completa della forza nucleare.
Queste problematiche non hanno ancora trovato una spiegazione dalla teoria della Quantum Chromo Dynamics (QCD), che descrive l’interazione tra i quark, e di conseguenza quella tra i nucleoni (protoni e neutroni) da essi composti.
Tra le questioni che affronterà il progetto EIC vi sono: il contributo di quark e gluoni alle proprietà dei nucleoni, quali la loro massa, il loro spin e il loro raggio, la densità dei gluoni nei nuclei e la sua eventuale saturazione, che creerebbe una sorta di nuova forma di materia, e la formazione degli adroni a partire dai quark e dai gluoni nella materia nucleare (un processo che va sotto il nome di adronizzazione).
Per rispondere a questi quesiti ed altre questioni della fisica nucleare, si investigheranno i processi di diffusione tra elettroni polarizzati e ioni (da idrogeno a piombo, con i più leggeri polarizzati) con energie del centro di massa variabile tra 40 e 120 GeV, e prodotti da fasci molto intensi.
Responsabile locale: Domenico Elia
