Fisica Nucleare all'INFN di Padova
A Padova la Fisica Nucleare è presente fin dalla fondazione dell’INFN nel 1951, grazie alle ricerche sulla radioattività del gruppo di via Panisperna: 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. La ricerca scientifica in quest’ambito è coordinata dalla Commissione Scientifica Nazionale, e localmente dal Gruppo 3.
La sezione INFN di Padova partecipa alle seguenti attività di ricerca di fisica nucleare:
AEGIS Antimatter Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy
è un esperimento che ha l’obiettivo di rispondere al seguente interrogativo: l’anti-materia cade con la stessa accelerazione “g” della materia ordinaria nel campo gravitazionale terrestre? L’esistenza di un’asimmetria nella caduta di materia ed anti-materia nel campo gravitazionale terrestre potrebbe infatti aiutare a comprendere la scarsità di anti-materia nell’Universo conosciuto, la cosiddetta asimmetria barionica. Maggiori info.
Responsabile locale: Giancarlo Nebbia
ALICE A Large Ion Collider Experiment
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. Maggiori info.
Responsabile locale: Andrea Rossi
AsFiN AstroFisica Nucleare
misura, principalmente, le reazioni nucleari di interesse astrofisico, ad esempio la nucleosintesi primordiale, cioè il processo di produzione dei nuclei leggeri durante le prime fasi dell’Universo, i processi stellari di fusione nucleare nelle stelle giovani e quelli più avanzati fino ai processi esplosivi dell’Universo come le supernovae. L’utilizzo di una tecnica di indagine, nota come “Metodo del Cavallo di Troia”, permette di studiare indirettamente questi processi altrimenti difficili da ricreare in laboratorio. Maggiori info.
Responsabile locale: Marco Mazzocco
EIC NETwork Electron Ion Collider
sarà un acceleratore di particelle nei laboratori di Brookhaven negli Stati Uniti in cui verranno fatti collidere elettroni con protoni e nuclei. Lo scopo è investigare la distribuzione dei quark e gluoni all’interno dei protoni e neutroni, per studiare la forza nucleare e per capire come le proprietà macroscopiche delle particelle, come la massa, vengano definite dalla dinamica dei costituenti del nucleo. Maggiori info.
Responsabile locale: Rosario Turrisi
ENSAR 2 European Nuclear Science and Applications Research
è un’attività di integrazione e networking tra scienziati europei nell’ambito della fisica nucleare. All’interno dell’iniziativa, il gruppo di Padova coordina il Nuclear Spectroscopy Instrumentation Network (NuSpIn), volto al consolidamento della communità dei ricercatori in struttura nucleare tramite continui scambi di conoscenze, tecnologie e la sinergia tra le collaborazioni attive nell’ambito delle European Infrastructure Facilities. ENSAR2 è finanziato dal programma Horizon 2020 dell’Unione Europea. Grant Agreement Nr. 654002. Maggiori info.
Responsabile locale: Silvia Lenzi
Gamma
studia la struttura nucleare attraverso la misura della radiazione che viene emessa da nuclei instabili, cioè nuclei in cui il bilanciamento nel numero tra protoni e neutroni è in eccesso o in difetto rispetto ai nuclei stabili. La rivelazione di questa radiazione chiamata “gamma” richiede l’uso integrato di tanti rivelatori per coprire più superficie possibile e vedere tutti i prodotti del decadimento. I nuclei oggetto di studio vengono prodotti presso laboratori nazionali e internazionali. Maggiori info.
Responsabile locale: Roberto Menegazzo
JLAB12 Jefferson Lab
include tutti gli esperimenti dell’INFN presso Jefferson Lab, un laboratorio negli Stati Uniti dedicato allo studio della fisica nucleare e dotato di un acceleratore di elettroni. L’obiettivo è quello di studiare struttura e dinamica di particelle composte da quark, come neutroni e protoni o nuclei, attraverso la diffusione di elettroni contro nuclei. Il gruppo di Padova è coinvolto in uno studio che, con l’aiuto di queste reazioni, cerca evidenza per la materia oscura. Maggiori info.
Responsabile locale: Gabriele Simi
LUNA Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics
l’esperimento cerca di riprodurre in laboratorio le reazioni nucleari che generano la maggior parte dell’energia prodotta dalle stelle e che hanno permesso 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, sotto la montagna che, con i suoi 1400 m di roccia, garantisce il “silenzio cosmico”. Maggiori info.
Responsabile locale: Antonio Caciolli
Na60+
In determinate condizioni di densità di massa ed energia si verifica una transizione di fase dalla materia ordinaria a un mezzo costituito dai suoi costituenti elementari, i quark e gluoni. Na60+ è una proposta di esperimento per esplorare le condizioni e il modo in cui si entra in questo regime di costituenti liberi, con lo scopo di progredire significativamente alla nostra comprensione dell’interazione forte. L’esperimento userà il fascio di particelle del Super Proton Synchrotron (SPS) del CERN. Maggiori info.
Responsabile locale: Andrea Dainese
Nucl-Ex
L’esperimento cerca risposte alle seguenti domande: come si forma un nucleo? Qual è la sua struttura? Come influisce questa struttura sulla formazione degli elementi che costituiscono la materia dell’Universo? Usiamo acceleratori di ioni e rivelatori innovativi per ottenere una sorta di “fotografia” della reazione nucleare che permette di riconoscere la natura delle particelle emesse e di ricostruirne la direzione, fornendo così informazioni preziose per progredire nella conoscenza dei processi nucleari. Maggiori info.
Responsabile locale: Daniela Fabris
PRISMA
esplora le reazioni di ioni pesanti, in particolare la fusione e le reazioni a due corpi come il trasferimento di più nucleoni da uno ione all’altro. Nell’intervallo di energia studiato, la dinamica di reazione è fortemente influenzata dalla struttura dei nuclei interagenti e produce fenomeni complessi e interessanti. L’apparecchiatura sperimentale è installata presso i Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) e sfrutta gli acceleratori di particelle Tandem-Alpi-Piave e SPES. Maggiori info.
Responsabile locale: Giovanna Montagnoli
SPES Selective Production of Exotic Species
mira a fornire la strumentazione necessaria per la ricerca di base in fisica e astrofisica nucleare, producendo fasci di nuclei altamente instabili e creando al contempo infrastrutture e mezzi per attività applicative. Tra le possibilità c’è quella di realizzare un laboratorio per la produzione di radioisotopi innovativi per applicazioni mediche nel campo della diagnostica e della terapia. È inoltre possibile creare una sorgente intensa di neutroni per la sperimentazione nei campi della scienza dei materiali e dell’energia. Maggiori info.
Responsabile locale: Marco Bellato