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
ePIC Electron-Proton/Ion Collider
L’iniziativa sperimentale ePIC (electron-Proton/Ion Collider) riunisce riunisce la comunità italiana di ricercatrici e ricercatori coinvolti in uno dei progetti più avanzati della fisica delle alte energie:
l’Electron-Ion Collider (EIC).
Questo futuro acceleratore consentirà di far collidere elettroni e ioni, offrendo un nuovo strumento per esplorare in profondità la struttura della materia.
L’obiettivo è affrontare alcune delle domande fondamentali ancora aperte nella Cromodinamica Quantistica (QCD):
– Come emergono massa e spin del nucleone dall’interazione tra quark e gluoni?
– Esiste un limite (saturazione) nella densità dei gluoni a basso x?
– In che modo la distribuzione dei partoni cambia passando dal nucleone al nucleo?
Per rispondere a questi interrogativi, ePIC studierà processi di diffusione tra elettroni polarizzati e ioni (dall’idrogeno fino al piombo), con energie nel centro di massa tra 40 e 120 GeV e grazie a fasci di elevata intensità.
La collaborazione ePIC è una realtà internazionale composta da oltre 1100 membri, distribuiti in 181 istituzioni di 25 paesi in 4 diverse regioni del globo.
L’Italia contribuisce attivamente attraverso 15 sezioni INFN, partecipando sia allo sviluppo dei rivelatori sia agli studi di fisica.
Tra i principali contributi tecnologici italiani vi sono: il rivelatore RICH a doppio radiatore (dRICH), gli strati interni del Silicon Vertex Tracker (SVT-IB), i tracciatori EndCap basati su tecnologia uRWELL (uRWELL-ECT).
L’INFN è anche responsabile della costruzione del magnete solenoidale di ePIC (MARCO).
Parallelamente, la comunità italiana di ePIC è impegnata nello sviluppo e test del DAQ Streaming Readout (SRO) e in studi di fisica avanzata, tra cui:
processi esclusivi (GPDs), processi inclusivi (TMDs tramite SIDIS), fisica diffrattiva (DPDFs), ricostruzione di adroni contenenti quark pesanti.
Attualmente le attività sono focalizzate sulla prototipazione e validazione dei rivelatori, mentre nei prossimi anni è previsto l’avvio della loro costruzione, in preparazione alle prime collisioni attese all’inizio degli anni ’30.
Il gruppo ePIC Bari è responsabile della costruzione del rivelatore SVT-IB, contribuisce al rivelatore dRICH con la caratterizzazione del materiale radiatore aerogel ed è impegnato nello studio di produzione di adroni contenenti quark pesanti.
Maggiori info:
ePIC Italia
ePIC Italia social
EIC project
ePIC Collaboration
Responsabile locale: Domenico Colella
Responsabile nazionale: Domenico Elia
FOOT FragmentatiOn Of Target
L’obiettivo principale dell’esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target) è di migliorare la precisione delle tecniche adroterapiche per la cura dei tumori attraverso lo studio del comportamento dei fasci di particelle utilizzati. Le particelle usate in adroterapia (principalmente protoni e ioni Carbonio) interagiscono e frammentano con i nuclei presenti nel corpo umano danneggiando e uccidendo le cellule tumorali. I frammenti nucleari prodotti sono una importante fonte di danno biologico, sia per le cellule tumorali che per quelle sane vicine, ed e’ dunque di fondamentale importanza la conoscenza approfondita di questo processo per poter effettuare un trattamento medico il più efficace e sicuro possibile.
FOOT usa due setup indipendenti: uno spettrometro a emulsioni nucleari per la misura di frammenti con Z<=3 e un set up con rivelatori elettronici per la misura di frammenti con Z>=3. Nella sezione di Bari ci occupiamo della realizzazione degli spettrometri a emulsioni nucleari e dell’analisi dei relativi dati, e dello sviluppo del rivelatore con Microstrip Silicon Detector facente parte del setup elettronico.
Responsabile locale: Giuliana Galati
