Come esplorare l'infinitamente piccolo: un viaggio nel mondo degli acceleratori di particelle

Relatore: David Alesini, INFN - LNF

Nella prima parte della relazione si introdurranno i principi di funzionamento e i componenti fondamentali dei moderni acceleratori di particelle. Si illustreranno, quindi, i principali campi di applicazione nella ricerca di base quali la fisica delle particelle e l'analisi della materia con luce di sincrotrone e, infine, l'applicazione degli acceleratori alla cura dei tumori.

Il destino dell'Universo

Relatore: Luca Amendola

L'idea di un'apocalissi finale è sempre stata presente nelle culture dell'umanità. Le leggi della natura e le nuove osservazioni astronomiche permettono ora di dare un contorno definito al destino ultimo del cosmo. A secondo le leggi della relatività, l'universo è intrinsecamente instabile. Il suo destino è di espandere per sempre oppure di collassare su se stesso: tutte le strutture attuali saranno quindi dissolte in una morte termica o in una singolarità. Le recenti osservazioni sull'espansione cosmica aprono però nuove possibilità. Il problema del destino ultimo del cosmo invita a riflessioni sulle leggi della natura, sul loro limite estremo, e sull'impatto che l'idea della fine ultima ha avuto nel pensiero filosofico e scientifico.

Increspature nella trama dello spaziotempo

Relatore: Danilo Babusci, INFN - LNF

Tra le predizioni della Relativià' Generale di Einstein, quella sull'esistenza delle onde gravitazionali non ha ancora ricevuto una conferma sperimentale diretta. Indipendentemente dalla verifica della teoria, la rivelazione sistematica delle onde gravitazionali segnerà la nascita dell'astrofisica gravitazionale, ovvero di una tecnica osservativa che consentirà di studiare processi che sfuggono all'indagine della astrofisica elettromagnetica attuale.
Nella lezione verranno discussi i seguenti argomenti:
1) analisi delle caratteristiche fisiche delle onde gravitazionali; analogie e differenze con le onde elettromagnetiche;
2) cenni sulle principali sorgenti astrofisiche di onde gravitazionali;
3) descrizione del principio di funzionamento dei rivelatori di onde gravitazionali, con particolare attenzione al rivelatore risonante NAUTILUS dei Laboratori Nazionali di Frascati.

Bibliografia
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- J. A. Wheeler, Gravita' e Spazio-Tempo, Zanichelli (2002)
- M. Begelman & M. Rees, L'attrazione fatale della gravita', Zanichelli (2001)

Tutti i colori dell'universo

Relatore: Roberto Battiston, Università di Perugia e INFN Perugia

I colori della tavolozza di un pittore, per quante sfumature possano avere, rappresentano una piccolissima parte dei "colori" che la luce può assumere nel suo spettro che va dalle onde radio ai raggi gamma. La rivelazione di queste onde invisibili, avvenuta nel corso della seconda metà dello scorso secolo, ha rappresentato l'apertura di nuove finestre di osservazione sull'universo portandoci innumerevoli soprese e dando nascita della moderna astrofisica.

La luce di sincrotrone. Generalità ed alcune applicazioni

Relatore: Maurizio Benfatto, INFN - LNF

Negli ultimi venti anni l'uso della luce di sincrotrone come radiazione per indagini in sistemi condensati è cresciuto con un ritmo veramente impressionante. Si è passati dalle prime applicazioni dell'inizio degli anni settanta (i Laboratori Nazionali dellíINFN di Frascati sono stati uno dei primi luoghi dove si sono effettuate tali ricerche) alle attuali facilities dedicate dove vengono fatti esperimenti in maniera continuativa. Per fare un esempio, il laboratorio ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) opera tutto l'anno con oltre 30 linee dedicate per un totale di più di mille sezioni sperimentali ogni anno (vedere fig.1). I campi di applicazioni, con varie tecniche spettroscopiche, vanno dalla biologia alle scienze della terra e rendono il laboratorio di luce di sincrotrone uno dei centri di ricerca più interdisciplinari del mondo dove si incrociano competenze scientifiche di diversa natura e che coinvolgono ricercatori con formazioni estrememente differenti.
Nella prima parte del seminario si descriveranno in breve le proprietà generali della luce di sincrotrone con particolare enfasi sulle caratteristiche peculiari che la rendono una sorgente di radiazione unica e completamente diversa dalla sorgenti convenzionali. Successivamente si descriveranno due possibili metodologie di indagine: la diffrazione con alcune applicazioni in campo biologico e l'assorbimento di raggi X da stati profondi. Si sono scelte queste due spettroscopie sia per motivi storici sia per motivi di carattere scientifico, esse rappresentano infatti le spettroscopie con il piu' vasto campo di applicazione.
Nella parte finale si descrivera' un possibile scenario di sviluppo per le sorgenti attuali con nuove possibilità di indagine.

Bibliografia:
Esistono molti Handbooks che descrivono in dettaglio le varie applicazioni di luce di sincrotrone. Si consiglia la consultazione della serie "Handbook on synchrotron radiation" edito dalla North-Holland. Gli editori cambiano nel corso degli anni in quanto cambiano le tematiche affrontate.
E' anche molto utile seguire le pagine web delle varie facilities. A tale scopo basta connettersi al sito dei laboratori www.lnf.infn.it e seguire il path Dafne Light -> links -> other SR in the world. Si accedera' alle home pages dei principali laboratori del mondo da dove si possono scaricare informazioni sia scientifiche (gli highlights) che di carattere gestionale-amministrativo.

Aria sulla quarta supercorda

Relatore: Massimo Bianchi, Università Tor Vergata, Roma

La comune accezione riguardo i costituenti elementari della materia si e' evoluta nel tempo grazie alla possibilità di sondare sempre più profondamente la natura. La consistenza stessa della teoria delle interazioni fondamentali porta tuttavia a supporre l'esistenza di oggetti estesi, prime fra tutte le corde o stringhe, per i quali non si ha ancora diretta evidenza sperimentale. L'eccitante possibilità di comprendere in un'unica teoria unificante, la M-teoria, fenomeni osservati o osservabili in un prossimo futuro rappresenta uno stimolo apparentemente inesauribile nella comunità scientifica. Fra le predizioni piu' sorprendenti della M-teoria troviamo la descrizione olografica della gravità, l'esistenza delle superparticelle e la possibilità che il nostro universo sia un'isola con tre dimensioni spaziali ed una temporale in uno spazio-tempo ambiente multidimensionale.

Forze, simmetrie e particelle : dal kaos al kosmos

Relatore: Pierluigi Campana, INFN - LNF

Viene presentata un'introduzione al Modello Standard che cerca di interpretare le leggi di interazione tra le particelle subnucleari. Fino ad oggi il Modello Standard è verificato con altissima precisione alle macchine acceleratrici. Vengono anche presentate possibili ipotesi di modelli che vanno al di la' delle attuali conoscenze sperimentali.

La fisica e la conservazione dei beni culturali

Relatore: Adolfo Esposito, INFN - LNF

Gli storici dell`arte, gli archeologi e i restauratori, sono da sempre impegnati nel rispondere a quesiti quali "dove", "quando" e "da chi" un manufatto sia stato prodotto.
Considerazioni statistiche combinate con valutazioni artistiche e studi di archivio forniscono in generale risposte sufficientemente adeguate ai quesiti posti. Tuttavia laddove l'approccio convenzionale non è sufficiente, l'utilizzo di tecniche fisiche "non distruttive" per l'analisi chimica dei materiali è senz'altro di grande aiuto nel collocare un oggetto in un particolare contesto storico o preistorico. I metodi fisici impiegati permettono altresì la valutazione dello stato di conservazione dei manufatti nonchè forniscono informazioni utili per selezionare la tecnica più appropiata per la conservazione del manufatto stesso.
La presente relazione ha lo scopo di fornire un'ampia panoramica delle tecniche principalmente utilizzate, con particolare riguardo alla tecnica di analisi mediante fluorescenza di raggi x, di certo una delle tecniche più comunemente   utilizzate. Gli storici dell`arte, gli archeologi e i restauratori, sono da sempre impegnati nel rispondere a quesiti quali "dove", "quando" e "da chi" un manufatto sia stato prodotto.

- Radiation in Art and Archeometry,D. C. Creagh, D. A. Bradley, Elsevier 2000
- C. Seccaroni, P. Moioli,Fluorescenza X – Prontuario per l’analisi XRS portatile applicata a superfici policrome, Nardini Editore, 2002
- IAEA Technical Report Series n. 416, 2003,Nuclear Analytical Techniques in Archaeological Investigations
- Z. B. Alfassi,Chemical Analysis by Nuclear Methods,John Wiley and Sons, 1994

Relatore: Paolo Lipari, INFN - Sez. Roma I

Esiste una particella elementare (con tre tipi diversi) chiamata neutrino, leggerissima e quasi invisibile.
I neutrini sono ovunque nell'universo e svolgono delle funzioni importanti. Sono prodotti in grande quantità nel sole e nelle stelle (che senza neutrini non potrebbero "bruciare"). Vengono emessi e aiutano a generare le esplosioni di Supernova. Un grandissimo numero di neutrini è stato creato nei primi istanti dopo il "Big Bang", e riempie ancora l'Universo. Lo studio dei neutrini sarà una delle frontiere della ricerca fondamentale nei prossimi decenni.

Gandhi e Einstein, incontri di conoscenza fra due ricercatori della verità visti da un fisico indiano

Relatore: Yogendra Srivastava, Univiversità di Perugia

Vorrei discutere con voi di due giganti del ventesimo secolo: un Grande Spirito (un Mahatma) e un superscienziato (a physicist's physicist). Essi avevano un grande rispetto uno per l'altro e si scambiavano lettere sul tema della guerra e della pace e cosa fare per un mondo più pacifico nel futuro. Guarderemo i tempi in cui hanno vissuto e la loro vita e le cose che avevano in comune. Tutti e due hanno superato difficoltà e pregiudizi razziali per poi emergere come geni impressionando tutta l'umanità con le loro idee e le loro azioni.
Uno di loro ha creato un nuovo modo eccezionale di vedere il nostro universo fisico, l'altro ha indagato nel profondo dello spirito umano per creare un nuovo modo di vivere basato sulla non-violenza per tutti gli esseri umani che abitano questo mondo. Presenteremo qualche esempio della loro vita che oggi acquista una rilevanza particolare dato l'odio e la violenza che affliggono il nostro pianeta.