FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
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FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE |
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Le attività di ricerca nei settori di fisica nucleare e subnucleare sono finalizzate alla comprensione dei costituenti elementari dell’universo e delle loro interazioni. Le ricerche sperimentali avvengono sia utilizzando acceleratori di alta energia, sia studiando processi di natura astrofisica.Tutte le attività di ricerca che coinvolgono gli studenti del Dottorato in Fisica, e che sono di seguito brevemente descritte, si svolgono in un contesto internazionale presso alcuni dei maggiori centri di fisica delle particelle oggi operativi: il CERN di Ginevra, il FERMILAB di Chicago, il Mainz Microtron (Magonza, Germania), FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research)-GSI (Darmstadt, Germania), il Paul Scherrer Institute (PSI, Svizzera), i Laboratori Nazionali di Frascati, e i Laboratori Nazionali del Gran Sasso. |
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Con la prevista entrata in funzione del Large Hadron Collider (LHC) per l’estate del 2008, l'attività pavese, che si colloca nell'ambito degli esperimenti ATLAS e CMS del CERN, ha subito una forte accelerazione. Il rivelatore ATLAS, (AToroidal LHC ApparatuS), che sarà pronto nella sua configurazione finale nella prossima primavera, è concepito per esplorare i prodotti di reazione generati nelle interazione protone-protone ad altissima energia (14 Tev). Si tratta di una delle più grandi collaborazioni scientifiche di tutti i tempi, che vede coinvolti più di 2000 fisici provenienti da circa 170 università e laboratori distribuiti in 37 nazioni. Analoga natura ha la collaborazione CMS ( Compact Muon Solenoid experiment), strutturata intorno ad un rivelatore costruito per determinare l’energia e la quantità di moto dei prodotti di reazione generati nel collisionatore LHC. Entrambi gli esperimenti sono incentrati sulla ricerca del Bosone di Higgs, delle Supersimmetrie,delle eventuali dimensioni extra, della Materia Oscura, della fisica collisionale degli ioni pesanti, e in generale della fisica alla scala di energiache caratterizzava l’universo un miliardesimo di secondo dopo il Big Bang. |
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Peter Higgs in the CMS cavern |
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Stephen Hawking during his tour of the ATLAS cavern. September 2006 |
Studiosi partecipanti alla Ricerca ATLAS: M. Cambiaghi, C. Conta, M. Fraternali, M. Livan, A. Rimoldi, R. Ferrari, A. Lanza, G. Polesello, V. Vercesi |
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Studiosi partecipanti alla Ricerca CMS: S.P. Ratti,C. Riccardi, P. Torre, P. Vitulo |
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La fisica dello Charmonium, la ricerca di mesoni esotici e delle eccitazioni gluoniche nelle annichilazioni, (energia massima nel centro di massa della coppia protone-antiprotone di 5.5 Gev), diantiprotoni su nuclei e nucleoni sono fra gli obiettivi della collaborazione internazionale PANDA ((anti)P ANnihilation at DArmstadt) che è uno degli esperimenti più importanti di fisica adronica presso la Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) dei Laboratori GSI di Darmstadt. Il programma di ricerca associato a PANDA permetterà di studiare la fisica dei quarks strange e charm con un’accuratezza mai raggiunta e costituirà uno dei test di più alta precisione per la teoria delle interazioni forti. |
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Studiosi partecipanti alla Ricerca PANDA: G. Bendiscioli, A. Brughieri, A. Fontana, P. Montagna, A. Rotondi, P. Salvini |
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L’esperimento FINUDA (FIsica NUcleare a DAfne) allestito presso l’acceleratore DAFNE (Double Annular phi Factory for Nice Experiments) dei Laboratori Nazionali di Frascati. E’ statoprogettato e reso operativo da un gruppo di circa quaranta fisici delle Università e Sezioni dell’Istituto Nazionale di FisicaNucleare di Bari, Brescia, Frascati, Pavia, Torino e Trieste, eriguarda lo studio della spettroscopia degli ipernuclei (nuclei composti da tre diversi tipi di particelle anziché da due (protoni e neutroni) come i nuclei ordinari),e dei loro decadimenti non mesonici, con importanti consequenze nella comprensione di alcuni aspetti della forza forte e della forza debole, le quali, insieme alle forze elettromagnetica e gravitazionale, completano il quadro delle quattro forze fondamentali della natura. |
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Studiosi partecipanti alla Ricerca FINUDA: G. Bendiscioli, A. Fontana, P. Montagna, A. Rotondi |
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L’esperimento ARGO YBJ (Astrophysical Radiation with Ground-based Observatory at YangBaJing) è realizzato, nel quadro di una collaborazione internazionale fra Italia e Cina (INFN-CAS), nel laboratorio di Yangbajing (Tibet, 4300m di altitudine). L’apparato èdedicato alla ricerca di sorgenti astrofisiche di raggi gamma nell’intervallo energetico ~ 300 GeV – 10 TeV e alla misura (spettro, modulazioni, anisotropia) dei raggi cosmici primari di altissima energia. |
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Studiosi partecipanti alla Ricerca ARGO YBJ: P. Liguori, P. Salvini |
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Presso il FERMILAB di Chicago l’attività di ricerca pavese è focalizzata sull’esperimento CDF (Collider Detector at Fermilab) che sfrutta il TEVATRON, il più potente collisionatore, (energia massima nel centro di massa della coppia protone-antiprotone di 1.8 Tev), oggi in funzione e che ha obiettivi analoghi a quelli di LHC: la ricerca del bosone di Higgs, del quark top, e in generale della fisica dei quarks pesanti, con particolare attenzione alle oscillazioni dei mesoni B, (particelle formate da un quark (o antiquark) “bottom” e da un quark (o antiquark) più leggero, “up” o “down”), contenenti il quark s. |
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Studiosi partecipanti alla Ricerca CDF: G. Introzzi |
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La verifica sperimentale della regola di somma di Gerasimov-Drell-Hearn nell’ambito dell’interazioni tra fotoni e protoni è l’obiettivo dell’esperimento GDHN in corso presso l’acceleratore di elettroni MAMI (MAinzer MIkroton) di Mainz. Si tratta di una collaborazione internazionale (Univ. Mainz, Bonn, Bochum, Tubingen, Gottingen, Erlangen, Nagoya, Rug-Gent, CEN-Saclay) che ha lo scopo di fornire informazioni importanti sulla spin structure function del nucleone e sulle proprietà delle risonanze barioniche. |
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Studiosi partecipanti alla Ricerca GDHN: S. Altieri, A. Braghieri, P. Pedroni |
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| L’esperimento MEG è una collaborazione internazionale in fase di allestimento presso il Paul Scherrer Institute (PSI), in Svizzera. L’esperimento si propone, utilizzando uno dei più intensi fasci di muoni disponibili, di studiare possibili violazioni del flavour leptonico in decadimenti muonici che dipendono dalle estensioni supersimmetriche del modello standard |
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Studiosi partecipanti alla Ricerca MEG: A. De Bari, G. Cecchet, P.W. Cattaneo |
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L’esperimento MICE (Muon Ionization Cooling Experiment) è una collaborazione internazionale che verrà realizzato al Rutherford Appleton Laboratori (RAL), e che si inquadra nel progetto di realizzazione di una “neutrino factory” basata su un fascio intenso di neutrini ottenuti dal decadimento di muoni all’interno di un anello di accumulazione. |
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Studiosi partecipanti alla Ricerca MICE: A. De Bari, G. Cecchet |
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Presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso è in allestimento l'esperimento ICARUS (Imaging Cosmic And Rare Underground Signals) nell’ambito di una collaborazione internazionale formata da un gruppo di fisici appartenenti a numerose sedi INFN e Dipartimenti universitari italiani ed a Università e Istituti di Ricerca stranieri - tra cui Svizzera, Polonia, Spagna, USA, Cina, e in cui Pavia ha un ruolo particolarmente importante. La ricerca è dedicata allo studio del decadimento del protone e all’osservazione di neutrini dal sole, da supernovae, neutrini atmosferici, e da fasci (CNGS: sorgente di neutrini muonici al CERN di Ginevra, proiettati verso i Laboratori del Gran Sasso, a 730 km di distanza). ICARUS è una camera a proiezione temporale ad Argon liquido con una massa attiva di 600+600 tonnellate, che fornisce immagini degli eventi di interesse. |
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Studiosi partecipanti alla Ricerca ICARUS: A. Gigli Berzolari, A. Piazzoli, C. Rubbia, D. Scannicchio, C. Montanari, A. Rappoldi, G.L. Raselli |
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Nell'ambito di collaborazioni con la NASA, con l'ASI, l’INAF, e con l'Istituto di Fisica Cosmica del CNR, vengono svolte ricerche per le missioni CASSINI e AGILE, dedicate alla verifica sperimentale della relatività generale e all'astronomia della radiazione gamma. In particolare, la sonda Cassini ha permesso uno studio delicato legato ad eventuali violazioni della relatività generale, nel quale Pavia ha avuto un ruolo di primo piano. AGILE (Astrorivelatore Gamma a Immagini Leggero), è una missione dedicata allo studio delle sorgenti astronomiche gamma galattiche ed extragalattiche ealla loro identificazione attraverso osservazioni nelle bande di energia gamma e dei raggi X-duri. |
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Studiosi partecipanti alla Ricerca: P.W. Cattaneo, M. Roncadelli |
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