Acceleratori per il futuro

La ricerca di base offre sempre più spesso occasioni, a volte previste, a volte inaspettate, per applicazioni di nuove scoperte scientifiche alla vita quotidiana ed allo sviluppo tecnologico ed economico delle nostre società. Gli acceleratori di particelle ne sono un esempio importante e forse poco noto. In questo incontro passeremo in rassegna alcune delle più importanti applicazioni degli acceleratori di particelle, dall’industria alla ricerca di base all’incontro con la biologia e la medicina che permetteranno di capire più a fondo i meccanismi della cellula e delle malattie. La ricerca di base è un terreno di continue sfide tecnologiche all’intersezione fra discipline e competenze diverse, da cui spesso derivano conoscenze e tecnologie in grado anche di migliorare le nostre vite. 

Massimo Ferrario
INFN-LNF

Il progetto INFN_E: applicazioni di rivelatori e tecnologie nel campo dell’energia

Nell’intervento, in una breve introduzione verranno richiamati i principali concetti nel campo dell’energia nucleare e verrà fatto un accenno alla situazione mondiale. Si darà poi una panoramica delle attività del progetto strategico INFN_E (INFN Energia), mostrando come le competenze dell'INFN su aspetti teorici di base e sulla progettazione, costruzione e utilizzo di acceleratori e rivelatori di radiazione, possono essere applicate a progetti specifici per la sicurezza nucleare e protezione delle persone, per la caratterizzazione ma anche per il possibile incenerimento dei rifiuti radioattivi e nell'ambito di impianti avanzati per lo studio della fusione nucleare.

La gravità da Aristotele a Hawking

La gravitazione è la prima interazione di cui gli esseri umani fanno esperienza diretta, ed è ancora per alcuni versi la più misteriosa.
In un viaggio nella storia del pensiero filosofico e scientifico verranno ripercorse alcune tappe fondamentali da Aristotele ai giorni nostri, passando per Galilei, Newton ed Einstein.
Ci soffermeremo sulle nuove prospettive di scoperta date dalla rivelazione delle onde gravitazionali e dei buchi neri.

La sintesi degli elementi nell'Universo

Dopo aver fornito alcuni cenni di Fisica Nucleare, verranno discussi i
processi che hanno portato alla formazione dei vari elementi chimici nel
nostro Universo. Si analizzeranno le caratteristiche principali della
Nucleosintesi primordiale, i.e. il processo fisico che ha portato alla
produzione degli elementi leggeri nei tre minuti successivi al Big Bang.
Sara' poi discusso il ruolo della nucleosintesi stellare per la produzione
degli elementi intermedi e pesanti. Saranno infine descritti i recenti
risultati sperimentali, ottenuti mediante l'osservazione di neutrini
solari, che consentono di studiare i meccanismi responsabili della fusione
dell'idrogeno all'interno del Sole e delle altre stelle.

L'esperimento LHCb

Dov’è finita l’antimateria? Come si legano tra loro i quark? Esistono altre forze della
natura che non conosciamo?
Queste sono alcune delle domande a cui l’esperimento LHCb cerca una risposta
analizzando le collisioni prodotte al CERN dal Large Hadron Collider, il più potente
acceleratore di particelle al mondo. In questa lezione verranno trattati alcuni concetti di
fisica delle alte energie che costituiscono le fondamenta del programma di ricerca di
LHCb. Verranno poi esaminati il funzionamento di LHC, dei rivelatori di particelle, e alcuni
risultati recenti della collaborazione LHCb, concludendo con le prospettive future.

Introduzione al Quantum Computing

Le tecnologie quantistiche rappresentano un campo emergente della fisica e dell’ingegneria, che si basa sui principi della fisica quantistica per creare applicazioni pratiche. Proprietà come l’entanglement, la sovrapposizione e il tunneling quantistico sono impiegate per sviluppare applicazioni che vanno dall’informatica alla simulazione, dai sensori alla metrologia, fino alla crittografia. Negli ultimi 20 anni, le tecnologie quantistiche hanno fatto passi da gigante, evolvendo da esperimenti di laboratorio a un campo multidisciplinare di ricerca e sviluppo nel campo della scienza e dell'ingegneria. In particolare, gli ultimi cinque anni hanno visto un'enorme accelerazione guidata dai progressi dell'informatica quantistica e dal potenziale che può offrire nell'accelerazione di problemi informatici complessi, in alcuni casi anche consentendo per la prima volta una soluzione computazionale. Esempi di applicazioni includono la simulazione di sistemi quantistici, l’ottimizzazione di problemi a variabili multiple e l’accelerazione di algoritmi di machine learning. Questa presentazione rappresenta una introduzione ai concetti generali della fisica che sono alla base delle tecnologie quantistiche, con particolare riferimento all’ambito dell’informatica. Saranno proposti diversi esempi , riguardo ad applicazioni pratiche che sono attualemente oggetto di investigazioni nell’ambito della ricerca fondamentale e dell’industria.

12.30 – 13.30

Antimateria: dai suoi misteri ai nuovi utilizzi in medicina

Vi portero’ in un viaggio alla scoperta dell’antimateria. Cos’ e’? Com’e’ stata trovata? E a cosa serve?
Parleremo dell’equazione di Dirac e del mistero della scomparsa dell’antimateria dopo il Big Bang che ci portera’ alle rotture della simmetria CP;  con i meravigliosi esperimenti che la stanno studiando.
Andremmo poi a scoprire l’utilizzo dell’antimateria nella tomografia con emissione positroni (PET) che ci permette di realizzare immagini dall’interno del nostro corpo senza torcerci un capello. In questo contesto vi faro l’esempio di un nuovo strumento, J-PET a Cracovia, per fare la PET dell’intero organismo, progetto nell’ambito  del quale stiamo anche studiando possibili correlazioni quantistiche tra i fotoni che ne derivano dall’annichilazione dei positroni con gli elettroni in seguito alla formazione dell’atomo esotico positronio.  Nuove tecnologie per il futuro!