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Ghiacci interstellari negli acceleratori

Image credits: Vinicio Tullio

Lo studio di sistemi molto simili ai ghiacci che si formano a bassa temperatura sulle polveri interstellari e che sono all’origine dei sistemi planetari è stato condotto da una collaborazione tra il Laboratorio LERMA, (Sorbonne, Paris), il “Laboratoire de Chimie Physique” del CNRS dell’Université Paris-Saclay, il CERN di Ginevra e i Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN.

In particolare, i ricercatori dei LNF, Marco Angelucci e Roberto Cimino sono coinvolti, insieme al CERN, nello studio del comportamento dei gas adsorbiti sulle pareti fredde del Large Hadron Collider (LHC) e dei futuri grandi acceleratori. Lo studio di questi ghiacci e il loro comportamento, se irraggiati da luce di diverse lunghezze d’onda, ha una grande rilevanza astrofisica, perché i parametri di desorbimento ed emissione da ghiacci sono alla base dei database usati per lo studio dell’Universo.

Questo lavoro è un esempio di come studi dettagliati e allo stato dell’arte su tematiche tecnologicamente rilevanti, possano avere un impatto importante in aree scientifiche non ad esse direttamente collegate. Tale ricerca è finanziata sia a livello nazionale dall’INFN che a livello Europeo da EuroCirCol nell’ambito di Horizon 2020.

L’importanza e innovatività del lavoro ha fatto sì che il 16 luglio del 2018 i risultati sono stati pubblicati dalla rivista “Nature Astronomy” con un articolo dal titolo “X-ray photodesorption from water ice in protoplanetary disks and X-ray-dominated regions”. Il lavoro pubblicato presenta la prima misura quantitativa (svolta presso il sincrotrone francese “Soleil”) del desorbimento stimolato utilizzando luce di sincrotrone alla soglia K dell’ossigeno (~ 520 eV), da ghiacci d’acqua. Fotoni di questa energia sono presenti negli strati più esterni dei dischi protoplanetari di polvere interstellare e vanno considerati per una stima corretta di molti dei parametri estratti dalle osservazioni sperimentali dell’Universo. Fotoni di questa energia sono anche presenti nelle macchine acceleratrici esistenti o in progettazione e il loro impatto sul vuoto e sulle dinamiche del fascio di particelle richiederà ulteriori studi dettagliati rafforzando la sinergia tra fisici degli acceleratori e astrofisici.