COMMISSIONI SCIENTIFICHE // SCIENTIFIC COMMITEES

Le ricerche tecnologiche e interdisciplinari

La CSN5 coordina le ricerche tecnologiche e lo sviluppo di applicazioni in altri settori di strumenti, metodi e tecnologie della fisica fondamentale. L’INFN è un solido riferimento a livello nazionale e internazionale per lo sviluppo dei futuri prototipi e la realizzazione degli odierni acceleratori di particelle. Questi sono utilizzati, oltre che nelle ricerche di fisica fondamentale, in altri campi di ricerca e della vita economica e sociale. Un’intensa collaborazione e sfruttamento interdisciplinari riguardano anche gli sviluppi dei rivelatori di radiazione, dell’elettronica e dell’informatica. Tutte queste tecnologie hanno un rilevante impatto socioeconomico ad esempio nei campi dell’imaging medico, della terapia del tumore con adroni, dello sviluppo di piani di trattamento in radioterapia con fasci di protoni e ioni, nella salvaguardia dei beni culturali e ambientali.

Esperimenti di ricerca tecnologica

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Fisica delle astroparticelle

La CSN2 coordina le ricerche nel campo della fisica delle Astroparticelle. Queste ricerche studiano gli aspetti della fisica fondamentale che non possiamo indagare con gli acceleratori di particelle e sono condotte indirettamente, sfruttando il Cosmo come acceleratore naturale di tutti i tipi di radiazione, oppure studiando processi rarissimi in Laboratori come quello del Gran Sasso.

Gli esperimenti di fisica delle astroparticelle studiano la radiazione cosmica di fondo, i raggi cosmici, i neutrini, le onde gravitazionali, i raggi gamma di altissima energia, altri tipi di particelle rare che possono dare importanti indizi sull’asimmetria tra materia e antimateria nell’Universo, fino alle particelle che si ritiene possano costituire la materia oscura. Una delle sfide attuali più affascinanti è lo studio della gravità e in particolare quello delle onde gravitazionali predette da Einstein e recentemente osservate dalla collaborazione Virgo-Ligo, con cui si apre una nuova e molto promettente finestra per l’osservazione dell’Universo e lo studio dei buchi neri.

Esperimenti di fisica astroparticellare

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Fisica delle Particelle

L’obiettivo delle ricerche coordinate dalla CSN1 è lo studio delle interazioni dei costituenti fondamentali della materia attraverso esperimenti con gli acceleratori di particelle. La teoria che definisce le nostre attuali conoscenze di fisica subnucleare è chiamata Modello Standard. Le ricerche attuali si propongono di giungere a una comprensione più profonda di alcuni suoi aspetti, per esempio il meccanismo con cui si genera la massa delle particelle. In questo senso la scoperta e lo studio delle proprietà del bosone di Higgs sarebbero un decisivo avanzamento delle nostre conoscenze. I fisici puntano, con gli esperimenti in corso, anche alla scoperta di fenomeni nuovi, che portino a superare il Modello Standard. Un esempio sarebbe la rivelazione sperimentale di particelle supersimmetriche, alcune delle quali sono candidate a costituire la materia oscura (sappiamo che quest'ultima è largamente prevalente nel cosmo, ma non riusciamo a rivelarla né a spiegarne la natura). Altri esempi sarebbero la scoperta di nuovi segnali che diano ragione dell'asimmetria tra materia e antimateria nel nostro Universo, oppure ancora la prova dell’esistenza di ulteriori dimensioni spazio-temporali.

Esperimenti fisica delle particelle

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Fisica nucleare

La ricerca coordinata dalla CSN3 riguarda la struttura e la dinamica della materia nucleare. I fisici nucleari italiani stanno contribuendo allo sviluppo di tecniche sperimentali per lo studio dei nuclei in condizioni estreme. Gli esperimenti condotti con acceleratori di particelle consentono ad esempio di studiare i meccanismi che regolano il funzionamento delle stelle in tutti le fasi della loro vita e di ricreare in laboratorio le condizioni estreme di densità e temperatura di un plasma di quark e gluoni, uno stato della materia che si presume abbia caratterizzato l'Universo nei primi dieci milionesimi di secondo dopo il Big Bang. In questa fase primordiale, la teoria fondamentale delle interazioni forti (Cromo-dinamica quantistica) prevede che i costituenti elementari della materia siano slegati gli uni dagli altri, il nucleo dell’atomo non esista e non esistano i protoni e i neutroni. A queste attività si aggiungono sviluppi per nuove applicazioni ad esempio nel campo della adroterapia oncologica.

Esperimenti di fisica nucleare

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