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Fisica Astroparticellare all’INFN di Padova

Le attività di ricerca del Gruppo 2 a Padova coprono un’ampia varietà di argomenti come le onde gravitazionali, le proprietà dei neutrini prodotti in acceleratori o reattori nucleari o provenienti da Terra, Sole, SuperNovae o raggi cosmici. I nostri esperimenti ricercano nuove particelle (es. l’assione), piccole deviazioni dalla teoria della relatività generale o l’esistenza di particolari decadimenti radioattivi beta “senza neutrino”. Rilevano fotoni ad altissime energie provenienti dal cosmo e studiano le galassie per investigare la cosiddetta “energia oscura”.

Le ricerche in fisica astroparticellare in INFN sono coordinate su scala nazionale dalla CSN2. La sezione INFN di Padova partecipa alle seguenti attività di ricerca:

CTA/MAGIC

È un gigantesco osservatorio astronomico alle Isole Canarie, dedicato allo studio dei raggi gamma ad alta energia provenienti dall’universo. Questi ultimi sono importanti messaggeri di fenomeni che avvengono negli oggetti celesti più potenti, come buchi neri e supernovae, che possiamo usare per mettere alla prova le leggi fisiche in condizioni estreme di energia e gravità. Il telescopio è composto da un enorme insieme di specchi, capaci di rilevare la debole luce emessa dai raggi cosmici quando attraversano l’atmosfera. Maggiori info
Ringraziamenti a Alice Donini per la foto di sfondo.
Responsabile locale: Mosé Mariotti

Cuore

è un esperimento presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Assergi. Il suo scopo è quello di investigare la natura fondamentale del neutrino attraverso la ricerca di un decadimento radioattivo rarissimo del Tellurio, dove vengono emessi solo due elettroni e nient’altro. Cuore è anche noto per essere il metro cubo più freddo dell’universo!   Maggiori info
Responsabile locale: Luca Taffarello

DUNE

è un immenso rivelatore in costruzione negli USA (il più grande mai costruito con argon liquido). Servirà per capire se i neutrini e le loro antiparticelle hanno comportamenti uguali tra loro o meno. Questo potrebbe rivelare il meccanismo per cui nell’attuale universo la materia è presente in misura largamente maggiore dell’antimateria. DUNE inoltre determinerà precisamente la struttura delle masse dei neutrini.   Maggiori info
Responsabile locale: Luca Stanco

Einstein Telescope

è il rilevatore di nuova generazione pensato per le onde gravitazionali. Si tratterà di un interferometro sotterraneo con tre bracci, ciascuno della lunghezza di 10 km. Uno dei possibili siti nei quali è possibile realizzarlo si trova nella Sardegna occidentale, vicino alla miniera Sos Enattos, dove il rumore sismico è molto basso.   Maggiori info
Responsabile locale: Jean Pierre Zendri

ENUBET

è un progetto che mira a creare un’innovativa sorgente di neutrini caratterizzata da un’eccellente controllo dell’intensità. È finanziato dal prestigioso European Research Council (ERC). L’idea innovativa di ENUBET è quella di trasformare la regione molto “calda” in cui vengono prodotti i neutrini in un grande rivelatore di particelle per “contare” i neutrini emessi.   Maggiori info
Responsabili locali: Andrea Longhin, Fabio Pupilli

EUCLID

è una missione dell’ESA con l’obiettivo di creare la più precisa mappa esistente della distribuzione di materia visibile e oscura, al fine di studiare l’espansione dell’Universo e la natura dell’energia oscura. La mappa sarà prodotta misurando il redshift e il debole effetto di lente gravitazionale di miliardi di galassie. Il lancio del satellite è programmato per l’autunno 2022.  Maggiori info
Coordinatore scientifico: Stefano Dusini

FERMI

è un satellite per la cosiddetta “astronomia dei raggi gamma ad alta energia”. È in funzione dal 2008, e osserva i fotoni in un ampio intervallo di energie. Permette una visione senza precedenti di fenomeni fisici delle alte energie dal Sistema Solare ai confini più remoti del cosmo.   Maggiori info
Responsabile locale: Riccardo Rando

GERDA/LEGEND

è un esperimento situato presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italia. Il suo obiettivo è svelare la ‘natura’ del neutrino, attraverso la verifica dell’esistenza di un decadimento radioattivo molto particolare del 76Ge, in cui vengono emessi solo due elettroni e nient’altro.   Maggiori info
Responsabile locale: Riccardo Brugnera

ICARUS

Questo rivelatore è la prima dimostrazione su larga scala delle capacità dei rivelatori per neutrini, realizzati con argon liquido, proposti per la prima volta nel 1977 da Carlo Rubbia. Dopo aver operato al Gran Sasso, è ora in funzione al Fermilab (Chicago) per la ricerca di un nuovo tipo di neutrino, ancora più sfuggente di quelli che già conosciamo.  Maggiori info
Responsabile locale: Alberto Guglielmi

JUNO

Il grande rivelatore a scintillatore liquido all’avanguardia per la fisica dei neutrini, JUNO, misurerà con una precisione senza precedenti l’energia dei neutrini prodotti da due grandi centrali nucleari, ciascuna ad una distanza di 53 km dall’esperimento . Permetterà di fare luce sulla struttura delle masse dei tre neutrini conosciuti (la cosiddetta “gerarchia di massa”).   Maggiori info
Responsabile locale: Alberto Garfagnini

MOONLIGHT2

studia la gravità misurando con estrema precisione la distanza tra la Terra e gli altri corpi celesti. Per farlo, si fa uso della misura del tempo che impulsi laser, inviati tramite dei telescopi, impiegano a percorrere la distanza tra questi e dei riflettori, installati su satelliti artificiali in orbita, sulla Luna o su Marte.  Maggiori info
Responsabile locale: Paolo Villoresi

QUAX

Fra i candidati più promettenti per la materia oscura ci sono gli assioni. L’esperimento QUAX, in corso ai Laboratori Nazionali di Legnaro, sta investigando se queste particelle leggere ma potenzialmente molto abbondanti permeano il nostro spazio. Per riuscirci, impiega sfere magnetiche poste all’interno di un campo elettromagnetico molto intenso presente all’interno di un conduttore di rame eccitato da onde radio.  Maggiori info
Responsabile locale: Gianni Carugno

T2K

studia come i neutrini cambiano tipo (“sapore”) viaggiando per 295 km dalla costa del Pacifico fino alle alpi giapponesi. Lì, sotto le montagne, è presente Super-Kamiokande: un enorme serbatoio cilindrico di ~ 40x40x40 m3, riempito d’acqua ed equipaggiato con rilevatori di luce molto sensibili per misurare le caratteristiche dei neutrini.   Maggiori info
Responsabile locale: Gianmaria Collazuol

VIRGO

rivela onde gravitazionali di origine astrofisica, ad esempio prodotte dalla fusione di sistemi binari di buchi neri o stelle di neutroni, in una rete globale con i rivelatori LIGO e KAGRA. Il rivelatore Virgo è costituito da un interferometro laser con due bracci lunghi ciascuno 3km e tra loro perpendicolari, installato vicino a Pisa in Italia. La collaborazione Virgo è formata da circa 700 membri distribuiti in 15 diverse nazioni. Maggiori info
Responsabile locale: Livia Conti