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Fisica delle astroparticelle

CNS2

La fisica astroparticellare comprende un vasto campo di ricerca con esperimenti condotti principalmente senza acceleratori sulla radiazione cosmica, sui neutrini, sulla gravitazione e sulla meccanica quantistica.
Conseguentemente anche le tecniche utilizzate negli esperimenti sono molto eterogenee tra loro: si va dai lasers all’utilizzo di materiali di bassa attività, dalla criogenia ai rivelatori di particelle utilizzati nelle altre linee di ricerca.
Gli esperimenti possono essere di piccole dimensioni (“table-top”) come estesi su superfici di km2, situati nello spazio o nelle profondità marine, nei laboratori sotterranei come nei ghiacci antartici.
La scoperta della radiazione cosmica risale al 1912 e per molti anni, prima dell’utilizzo degli acceleratori, ha permesso di scoprire nuove particelle allora sconosciute (basti pensare al “positrone”, ovvero l’anti-elettrone).
Sebbene le ricerche nel campo della fisica astroparticellare siano articolate su più di un secolo, è ancora oggi un settore di ricerca prodigo di nuove ed emozionanti scoperte (basti pensare alla recente osservazione delle onde gravitazionali ad opera dell’esperimento LIGO), in cui l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare è impegnato da decenni. In particolare i ricercatori dei Laboratori Nazionali di Frascati si occupano di studi sui neutrini e di ricerca nello spazio.

Per maggiori approfondimenti:
http://home.infn.it/it/ sito ufficiale dell’INFN.
http://www.asimmetrie.it/ rivista dell’INFN, con alcune monografie sull’argomento.

NAUTILUS (LNF)

Presso i laboratori di Frascati è in funzione dal 1995 NAUTILUS, un rivelatore di onde gravitazionali costituito da una barra risonante di 2.3 ton di massa posta a una temperatura di soli 0.13 gradi al di sopra dello zero assoluto. Il rivelatore è stato progettato per rivelare onde gravitazionali emesse da sorgenti di alta frequenza (intorno ad 1 kHz), come ad esempio i collassi gravitazionali con formazione di stelle di neutroni o buchi neri.

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CUORE (LNGS)

CUORE è un esperimento di seconda generazione per la ricerca del Decadimento Doppio Beta senza emissione di neutrini del 130Te. La sensibilità è tale da consentire di sondare la regione di massa del neutrino suggerita per la gerarchia inversa dai risultati dei più recenti esperimenti sulle oscillazioni di neutrino. È costituito da cristalli bolometrici di TeO2 per una massa totale di 741 kg, tenuti ad una temperatura di circa 10 mK. Nell’aprile 2017 è terminata l’installazione dell’apparato sperimentale ed è iniziata la presa dati.

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Jem-EUSO

JEM-EUSO è un progetto internazionale volto a realizzare un osservatorio di lunga durata nello spazio per lo studio e la rivelazione di Raggi Cosmici di Altissima Energia (UHECR) e neutrini con energie E > 100 EeV. Tramite lo studio della natura ed origine degli UHECR sono affrontati problemi di base nel campo della fisica fondamentale e dell’astrofisica delle alte energie.

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KM3NeT

KM3net è un rivelatore sottomarino di neutrini in fase di installazione nel Mediterraneo, dedicato sia allo studio delle oscillazioni dei neutrini che all’osservazione dei neutrini emessi da sorgenti astrofisiche. I neutrini infatti, per la carica elettrica nulla e per la loro bassa probabilità di interazione con la materia, si prestano molto bene ad essere usati come strumento per tale indagine.

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JUNO

Juno è un esperimento progettato principalmente per la misura della gerarchia delle masse dei neutrini. È situato nella provincia di Jiangmen, nella Repubblica Popolare Cinese, a 50 km di distanza da due complessi di reattori nucleari. Il detector è costituito da una sfera in acrilico contenente 20000 tonnellate di scintillatore liquido.

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MoonLIGHT-2

La collaborazione Moonlight-2 si propone di studiare la fisica della gravitazione dal monitoraggio della distanza tra la Terra ed altri corpi celesti (la Luna ed il pianeta Marte tra questi), effettuato mediante la tecnica del laser ranging. È stato sviluppato un micropayload di riflettori da installare sulla Luna e su Marte, oggetto delle missioni strategiche della NASA (Mars 2020) e dell’ESA (ExoMars).

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OPERA (LNGS)

I neutrini sono particelle fondamentali di massa molto piccola e carica elettrica nulla. In natura esistono in tre tipi e come conseguenza della meccanica quantistica possono oscillare da un tipo all’altro. L’esperimento OPERA, situato presso I laboratori sotterranei del Gran Sasso, è stato progettato per osservare direttamente l’oscillazione in neutrini tau dei neutrini mu del fascio CNGS, prodotto al CERN.

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Wizard/PAMELA

WIZARD è un programma sperimentale dedicato allo studio dei Raggi Cosmici in un ampio intervallo di energie (da qualche decina di MeV a qualche centinaia di GeV) con particolare riguardo alle possibili segnature di Materia Oscura ed alla componente di Antimateria: positroni, antiprotoni e ricerca di antinuclei.

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LIMADOU

Il progetto CSES-LIMADOU, è una missione spaziale volta allo studio delle possibili correlazioni tra eventi sismici e perturbazioni delle fasce di Van Allen nella magnetosfera.

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Ultima modifica: 9 maggio 2017