Dipartimento Interateneo di Fisica
Università degli Studi di Bari
Politecnico di Bari
Rapporto attività 2001-2002
e
piano delle ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica
Via G. Amendola, 173 - 70126 BARI
Dipartimento Interateneo di Fisica
Università di Bari - Politecnico di Bari
Via G. Amendola 173
70126 Bari
Tel.:
080 544 3204 (Direzione)
080 544 3203 (Segreteria Generale)
080 544 3197 (Segreteria Amministrativa)
Fax.: 080 544 2434
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 2
Il Dipartimento Interateneo di Fisica di
Bari
Presentazione
L'anno accademico 2001-02, cui si riferisce il presente rapporto, è stato il settimo della gestione come
Dipartimento Interateneo dell'Università e del Politecnico di Bari. La trasformazione è avvenuta il 1 gennaio
1996 a seguito di Atto Convenzionale firmato l'8 settembre 1995 dai Magnifici Rettori dei due Atenei. Si è
così ricostituita l'unità dei docenti e ricercatori di Fisica, rotta sul piano giuridico dalla istituzione del
Politecnico nel 1991. Il Dipartimento Interateneo, quale elemento di connessione tra la Facoltà di Scienze
dell'Università di Bari e le due Facoltà di Ingegneria del Politecnico, rappresenta il "laboratorio" ideale in cui
realizzare il collegamento fra la ricerca di base, di interesse per una Facoltà Scientifica, ed esigenze di
carattere più applicativo, tipiche di un ambiente ingegneristico e quindi maggiormente legato al territorio.
Al Dipartimento di Fisica compete, oltre che l'organizzazione e il coordinamento dell'attività di ricerca in
numerose branche della Fisica, anche la responsabilità organizzativa e di offerta di competenze per
l'insegnamento delle discipline fisiche in quasi tutta l'area universitaria barese, incluse le sedi decentrate di
Taranto e Foggia: infatti, fanno attualmente riferimento al Dipartimento di Fisica 166 insegnamenti relativi a
38 Corsi di Laurea, del vecchio e del nuovo ordinamento didattico, delle Facoltà di Scienze M.F.N., Agraria,
Farmacia, Medicina Veterinaria e Scienze Biotecnologiche dell'Università degli Studi di Bari, e della I e II
Facoltà di Ingegneria del Politecnico di Bari.
Il Dipartimento di Fisica è costituito (al giugno 2002) da 57 professori di ruolo (29 di I fascia e 28 di II fascia),
1 professore incaricato stabilizzato, 1 Assistente ordinario e 19 Ricercatori delle predette Facoltà, nonchè 44
tecnici, amministrativi ed ausiliari, i quali tutti concorrono alle molteplici attività di ricerca descritte nel
seguito. Di questo personale, 12 professori di ruolo (5 ordinari, 6 associati e 1 ricercatore) e 1 tecnico
afferiscono al Politecnico.
Operano presso il Dipartimento, in rapporto di completa integrazione con questo, anche 23 ricercatori, 7
tecnologi e 40 tecnici ed amministrativi della Sezione di Bari dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
(INFN). Il Dipartimento è inoltre sede di una Unità del G.N.S.M. del CNR e una unità del G.N.E.Q.P. del
CNR, nonchè di una Sezione dell'Istituto Nazionale di Fisica della Materia (I.N.F.M.), che conta un
dipendente, e di una del consorzio CO.RI.S.T.A..
Il Dipartimento di Fisica concorre a diversi Centri Interdipartimentali e Interuniversitari: il Centro
Interdipartimentale per la Ricerca Didattica (C.I.R.D.), il Centro Interdipartimentale per le Ricerche sulla Pace
(C.I.R.P.), il Centro Interdipartimentale di servizi per la Museologia Scientifica (C.I.S.M.U.S.), il Centro
Interdipartimentale di Archeologia ed Ecologia Preistorica, il Centro Interuniversitario di Metodologie
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 3
Applicate alla Cibernetica (M.A.C.), il Centro Interdipartimentale in Emoreologia, microcircolazione,
trasporto di ossigeno, e tecnologie ottiche, il Centro Interdipartimentale per la Valutazione del Rischio Sismico
e Vulcanico, il Centro Interdipartimentale Seminario di Storia della Scienza, il Centro Interdipartimentale per
la Didattica delle Scienze.
Presso il Dipartimento è attivato un corso di Dottorato di Ricerca in Fisica, in collaborazione con l’Università
di Baltimora che mette a disposizione due posti per ospitare nostri allievi, giunto al XVII ciclo con un totale di
28 allievi che svolgono le loro attività nel Dipartimento. Il Dipartimento concorre inoltre a vari altri Dottorati
attivi presso l’Università di Bari.
Il Dipartimento gestisce anche, insieme con il Dipartimento di Elettrotecnica ed Elettronica del Politecnico,
una Master in Tecnologie per il Telerilevamento, nato dalla trasformazione della Scuola di Specializzazione in
Elaborazione del Segnale, cui sono iscritti nell'anno in corso dieci allievi, i quali usufruiscono tutti di borsa di
studio messa a disposizione da aziende nazionali del settore.
Sono infine ospitati presso il Dipartimento di Fisica, per svolgere le loro attività di studio e di ricerca,
numerosi giovani laureati o dottori di ricerca, 13 dei quali titolari di borse di studio dell'INFN, dell'INFM, del
CNR, dell'Università o del Politecnico e 20 titolari di assegno di ricerca dell’Università e del Politecnico. Il
che porta ad un totale di oltre 250 unità la consistenza numerica delle persone che a vario titolo operano nella
ricerca scientifica e nelle attività didattiche svolte nell'ambito del Dipartimento Interateneo di Fisica, come
riassunto nella seguente tabella:
78 Personale docente e ricercatore del Dipartimento
44 Personale tecnico amministrativo e ausiliario del Dipartimento
25 Personale ricercatore dell'INFN
47 Personale tecnico e tecnologo dell'INFN
1 Personale tecnico INFM
28 Dottorandi di Ricerca
12 Borsisti
20 Assegnisti
255 TOTALE
Il Dipartimento dispone di una Biblioteca ricca di circa 12.000 volumi italiani e stranieri di interesse sia
didattico che scientifico e di una collezione pluridecennale di riviste internazionali specialistiche riguardanti
vari settori della ricerca fisica.
Grazie anche alla stretta collaborazione con la Sezione INFN, il Dipartimento dispone inoltre di un'officina
meccanica di precisione (dotata, fra l'altro, anche di macchine a controllo numerico, che svolge lavoro di
progettazione mediante CAD e realizzazione di prototipi sia per i laboratori didattici che per le attività di
ricerca), e di potenti mezzi di calcolo elettronico collegati in rete con tutti i principali centri di ricerca del
mondo. È presente un ufficio di fotodocumentazione in grado di preparare materiale sia didattico che
scientifico.
È operante presso il Dipartimento un Servizio Radiometrico e Spettrometrico in grado di effettuare
l'identificazione e la misura quantitativa della contaminazione radioattiva gamma di prodotti alimentari e
materiali avviati al consumo, ai fini della valutazione del rischio da radiazioni per la popolazione.
Il Dipartimento è infine dotato di un liquefattore di azoto, capace di produrre fino a sei litri/ora di azoto
liquido, che viene in gran parte utilizzato nei laboratori di ricerca del Dipartimento, ma viene anche fornito a
numerosi Dipartimenti universitari e a Centri CNR dell'area barese.
L'attività di ricerca del Dipartimento, in corso nel 2002 e programmata per il 2003, si svolge nei seguenti
campi:
- Ricerche sperimentali in Fisica delle Particelle
- Ricerche sperimentali in Fisica del Nucleo
- Ricerche sperimentali in Fisica della Materia Condensata
- Ricerche in Fisica Teorica
- Ricerche tecnologiche
- Ricerche in Fisica Planetaria con Tecniche Spaziali
- Ricerche in Didattica e Storia della Fisica
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 4
Tale attività, inserita per lo più in vasto ambiente internazionale e illustrata analiticamente nel seguito di
questo documento con una breve descrizione delle singole ricerche, è finanziata prevalentemente dagli Enti
pubblici di Ricerca (INFN, INFM, CNR), nonchè dall'Università e dal Politecnico di Bari, dal MIUR,
dall'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e dalla U.E. tramite specifici contratti di ricerca.
Anche se non esplicitamente indicato nelle singole descrizioni, è essenziale al successo delle ricerche il
contributo dei Servizi Generali, Tecnici ed Amministrativi del Dipartimento e dell'INFN.
L'elenco delle pubblicazioni è riportato alla fine del documento; in quelle relative a ricerche svolte in
collaborazione con altre Istituzioni, è indicato esplicitamente il nome dei ricercatori che operano all'interno del
Dipartimento.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 5
Organi del dipartimento
Direttore: Bartolomeo Marangelli
Sostituto del Direttore: Francesco Romano
Rappresentante del Direttore presso il Politecnico: Francesco Romano
Giunta:
B. Marangelli, F. Romano
M. Ferrara, , G. Maggi, G. Nardulli (professori ordinari)
G. Selvaggi, C. Favuzzi, A. Valentini (professori associati)
L. Angelini, V. Berardi, D. Di Bari (ricercatori)
G. Casamassima (rappresentante del personale t.a.)
Consiglio di Dipartimento:
29 professori ordinari
28 professori associati
18 ricercatori
1 professore incaricato stabilizzato prorogato
1 assistente ordinario
2 rappresentanti del personale t.a.
Segretario Amministrativo: Vincenzo De Fazio
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 6
Attività di ricerca
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 7
1. Ricerche sperimentali in Fisica delle particelle
A. Esperimenti con acceleratori e bersagli fissi
Ricerca di oscillazioni di neutrino (esp. CHORUS).
Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale.
Responsabile della ricerca: M.T. Muciaccia
Ricercatori MIUR: N. Armenise, M.T. Muciaccia, S. Simone
Ricercatori INFN: M.G. Catanesi
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: Michela Ieva, Marilisa De Serio
Personale tecnologo INFN: E. Radicioni
Personale tecnico universitario: L. Liberti
Personale tecnico INFN: A. Andriani, F. Fiorello, P. Dipinto,V. Dipinto, F. Ceglie
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La ricerca si propone di rivelare l'eventuale presenza di oscillazioni di neutrino. L'esistenza di
questo tipo di fenomeno e la questione aperta di una massa non nulla per il neutrino sono
strettamente collegate: esse rappresentano alcune fra le domande importanti, ancora senza risposta,
della fisica sperimentale delle alte energie. La ricerca viene condotta utilizzando un rivelatore
ibrido. Esso é costituito da una parte elettronica che seleziona le cinematiche favorevoli e da un
bersaglio di emulsioni nucleari in cui si possono osservare le interazioni avvenute. A Bari é stato
attrezzato un laboratorio per la misura di questi eventi. Insieme con gli altri laboratori della
collaborazione verrà raccolta la statistica necessaria a evidenziare questo fenomeno.
Attività svolta nell'anno precedente:
Abbiamo contribuito all'attivita' della collaborazione che è stata soprattutto rivolta allo studio di
canali esclusivi nella produzione di charm indotta da neutrino. A questo scopo abbiamo lavorato
allo sviluppo della catena di programmi per misura e analisi di scattering multiplo coulombiano.
Questo tipo di misura dovrebbe fornire una plausibile determinazione dell'impulso almeno per i
prodotti di decadimento di bassa energia, consentendo lo studio cinematico dei decadimenti e
quindi una buona identificazione degli eventi con charm prodotti.
Piano dell'attività futura:
Si prevede di continuare l'attività di analisi, concludendo durante l'anno in corso.
Pubblicazioni: Dalla 1A.1 alla 1A.3
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 8
Ricerca di oscillazioni di neutrino con rivelatori a grande distanza (LBL)
Altri enti coinvolti: INFN,LNGS,CERN + collaborazione internazionale
Responsabile della ricerca: M.T. Muciaccia
Ricercatori MIUR: N.Armenise, M.T. Muciaccia, S. Simone
Ricercatori INFN: M.G. Catanesi
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: M. Ieva, M. De Serio
Personale tecnologo INFN: E. Radicioni
Personale tecnico universitario: L.Liberti
Personale tecnico INFN: A. Andriani,P.Dipinto, V.Dipinto,F. Fiorello,F.Ceglie
Scopo ed obiettivi della ricerca:
L'esperimento si propone di evidenziare eventuali oscillazioni νµ-> ντ nella zone di piccoli valori
di ∆m2. Il grande interesse di tale ricerca e' legato ai recenti risulatati ottenuti dall'esperimento
SuperKamiokande.
Sara' impiegato un nuovo fascio di neutrini prodotto al CERN e puntato contro i laboratori INFN
del Gran Sasso che sara' operativo nel 2004. Si prevede di installare nei Laboratori del Gran Sasso
un rivelatore ibrido, composto da 25 tonnellate di emulsione e rivelatori elettronici per una massa
totale di circa 800 tonnellate.
L'esperimento si propone di osservare eventi di neutrino τ partendo da un fascio di neutrino µ.
Attività svolta nell'anno precedente:
Nell'anno in corso è continuata l'attivita' della collaborazione, tesa allo studio e ai test relativi alla
costruzione dei vari rivelatori dell'esperimento.
In particolare la nostra attivita' e' caratterizzata dalla partecipazione alla realizzazione del bersaglio
di emulsione.
Siamo stati impegnati nella preparazione del laboratorio di colatura e sviluppo delle emulsioni,
realizzato nella hall B dei Laboratori sotterranei del Gran Sasso (LNGS).
Sono state esposte ai raggi cosmici una serie di fogli di emulsione per studiare il prolema dell'
allineamento dei brick di OPERA. Esso verra' infatti realizzato proprio con una esposizione di
questo genere: e' quindi necessario stabilirne tempi e modalita'.
Sono stati inoltre realizzati test sul fascio al CERN per studiare le efficienze di misura della slope
delle tracce lasciate dalle particelle prodotte nelle interazioni da neutrino e siamo attualmente
impegnati nella misura delle emulsioni esposte al PS del CERN.
L'attivita' italiana, coordinata dal gruppo di Bari, per lo studio e lo sviluppo di sistemi di misura
automatica molto veloci, ha portato alla realizzazione di un primo prototipo in grado di misurare
con velocità di scansione di 10 (cm2/h) su lastra di emulsione.
Piano dell'attività futura:
Sostanzialmente questa attivita' di test e di costruzione continuera', guidata dai risultati ottenuti.
Inoltre prevediamo di coinvolgere in questo progetto anche i laboratori di Lione, Berna e Munster.
In sede continueremo gli studi di sviluppo per nuovi prototipi in grado di raggiungere maggiori
velocità di scansione. Si prevede per la fine del 2003 di ragiunngere una velocità di scansione di 20
(cm2/h).
Sara' inoltre portato in fase operativa il progetto, coordinato dal gruppo di Bari, della 'stazione di
scanning', facility per tutti i laboratori europei coinvolti nella esecuzione delle misure e nell'analisi
delle interazioni raccolte in OPERA.
Pubblicazioni: Dalla 1A.4 alla 1A.4
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 9
Studio della produzione adronica per la "neutrino factory" e per il
flusso dei neutrini atmosferici
Altri enti coinvolti: CERN + collaborazione internazionale
Responsabile della ricerca: M.G. Catanesi
Ricercatori MIUR: M.T. Muciaccia, S. Simone
Ricercatori INFN: M.G. Catanesi
Personale tecnologo INFN: E. Radicioni
Scopo ed obiettivi della ricerca:
L'esperimento si pone essenzialmente due obbiettivi:
1) acquisire una buona conoscenza della produzione secondaria di pioni per ottimizzare il disegno
di una possibile nuova sorgente di neutrini, proposta recentemente e basata sul decadimento dei
muoni in un anello di accumulazione (neutrino factory).
2) migliorare in modo sostanziale il calcolo del flusso dei neutrini atmosferici, per consentire
interpretazioni piu' stringenti dei risultati sperimentali, presenti e futuri, relativi all'osservazione di
oscillazioni.
Attività svolta nell'anno precedente:
Il gruppo che ha la responsabilita' del DAQ generale dell'esperimento nell'anno in corso ha curato
la preparazione del run ed e' attualmente attivamente impegnato nella presa dati che durera' sino
all'inizio di ottobre.
Sia il software online sia i programmi di monitoring e di event display sono stato upgradati .
In particolare e' stato aumentato il data rate ed sono state modificate le procedure di scrittura sul
DB in OBJECTIVITY.
Attualmente l'efficenza del DAQ e' pari al 99% e il data rate e' aumentato del 30%.
Il gruppo ha anche significative responsabilita' nella ricostruzione dei dati e nell'analisi .In
particolare e' responsabile della ricostruzione delle tracce nella TPC e relativa misura di impulso e
identificazione delle particelle. Un primo risultato ottenuto con dati relativi a protoni di 3GeV su
targhetta di Tn e' stato oggetto di un report e di una presentzione all'SPSC (maggio 2002)
favorevolmente accolta.
Piano dell'attività futura:
Nel 2003 si effettuera' una calibrazione generale e un survey dell'apparato cui seguira' lo
smontaggio.
Il nostro gruppo sara' severamente impegnato in questa attivita' che richiedera' acquisizioni dati
specializzate.
Il nostro gruppo e' anche pesantemente coinvolto nello sviluppo del programma di ricostruzione in
cui ha la responsabilita' dei programmi relativi alla TPC e coordina le attivita' del gruppo di
analisi relativo alla produzione di tracce a grande angolo.
Pubblicazioni: Dalla 1A.5 alla 1A.5
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 10
B. Esperimenti con acceleratori con fasci collidenti
Annichilazione e+e- all'energia della Z° ed oltre, a LEP (esper. ALEPH).
Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale.
Responsabile della ricerca: A. Ranieri
Ricercatori MIUR: D. Creanza, M. De Palma, G. Iaselli, G. Maggi, S. Nuzzo, G. Selvaggi.
Ricercatori INFN: M. Maggi, A. Ranieri, F. Ruggieri, L. Silvestris, G Zito.
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: N.Defilippis, A. Tricomi.
Assegno di ricerca Università: A.Colaleo
Personale tecnologo INFN: P. Tempesta
Personale tecnico INFN: F. Chiumarulo, A. Clemente, R. Ferorelli, R. Gervasoni, M. Papagni,
C. Pinto.
Scopo ed obiettivi della ricerca:
L'esperimento Aleph ha avuto uno sviluppo pluriennale durante il quale è stato prodigo di risultati
sperimentali: la costruzione dell'apparato sperimentale é iniziata nel 1984, mentre la presa dati è
iniziata nel 1989 e si è conclusa nel 2001.
L'apparato é stato installato nel pozzo P4 del LEP (Large Electron-Positron collider) al CERN e,
fino al 1995, ha raccolto dati derivanti dalla annichilazione di elettroni e positroni accelerati nel
Lep all'energia di 45+45 GeV (LEP I), energia sufficiente per la produzione di Z°.
A partire dal 1996 l'energia di ciascuno dei due fasci é stata elevata (LEP II) dapprima ad una
energia di circa 80 GeV in modo da permettere la produzione accoppiata delle particelle W+W- e
successivamente è stata portata fino a 101 Gev per spingere la ricerca dei bosoni di Higgs e di
particelle supersimmetriche alla massima energia oggigiorno possibile.
Nel corso della sua attività l'esperimento ALEPH ha prodotto più di 200 pubblicazioni.
Nel 2001 l'apparato è stato smantellato.
Attività svolta nell'anno precedente:
Nel corso del 2001 si è provveduto a concludere l'analisi dei dati raccolti e a pubblicare gli ultimi
risultati ottenuti. Tra questi, merita di essere citato il fatto di aver osservato un debole segnale dei
tanto ricercati Bosoni di Higgs.
Nel corso del 2002 si è svolto un lavoro di analisi sui dati volto alla ricerca di produzione di
chargini. In particolare per chargini che decadono in neutralino e coppia di fermione-antifermione
nella regione di piccola differenza di massa tra il chargino e il neutralino. Si è proceduto anche alla
finalizzazione della misura della sezione d'urto e+e- --> W+W- --> l+l- con gli studi di efficienza e
degli errori sistematici legati all'identificazione dei leptoni.
Piano dell'attività futura:
Ricerca conclusa
Pubblicazioni: Dalla 1B.1 alla 1B.10
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 11
Fisica delle Alte Energie a LHC (Large Hadron Collider) con l'apparato CMS (Compact
Muon Solenoid).
Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale.
Responsabile della ricerca: G. Iaselli
Ricercatori MIUR: M. Abbrescia, D. Creanza, M. De Palma, G. Iaselli, G. Maggi, B. Marangelli,
S. My, S. Natali, S. Nuzzo, F. Romano, G. Selvaggi.
Ricercatori INFN: L. Fiore, A. Ranieri, L. Silvestris, G. Zito.
Altri ricercatori coinvolti:
Borsista post-doc INFN: P. Vankov
Altro (specificare): M. D'Amato (Dottorato in Informatica)
Dottorato di Ricerca in Fisica: E. Cavallo, D. Giordano
Assegno di ricerca Università: A. Colaleo, G, Pugliese, N. De Filippis, V. Radicci
Personale tecnologo INFN: P. Tempesta, F. Loddo,K. Abadjiev(art. 23)
Personale tecnico INFN: F. Chiumarulo, A. Clemente, R. Ferorelli, R. Gervasoni, M. Papagni,
C. Pinto, Scavo
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: L'esperimento, il cui apparato verrà installato in una
delle intersezioni del grande anello di accumulazione p-p (LHC), che entrerà in funzione al CERN
attorno al 2005, si propone la rivelazione del bosone di Higgs nell'intervallo di massa tra 90 GeV e
1 TeV e la possibilità di evidenziare possibili segnali di nuova fisica (Higgs supersimmetrici,
particelle supersimmetriche etc.). L'apparato CMS deve essere inoltre progettato per consentire
studi della fisica del Top, del Beauty e del Tau a bassa luminosità. Il gruppo di Bari si sta
occupando della progettazione, della realizzazione di prototipi e dei test sia della parte tracciante
interna con rivelatori a silicio, sia del sistema di tracciamento dei muoni e del trigger relativo.
Attività svolta nell'anno precedente:
Il gruppo CMS, da diversi anni impegnato nel progetto e nella ottimizzazione delle caratteristiche
dei rivelatori RPC per il trigger dei muoni (in seguito CMS-RPC) e della parte tracciante al silicio
(in seguito CMS-SI), nel corso degli anni 2001/2002, ha affrontato più in dettaglio le seguenti
problematiche.
Attività per l’esperimento CMS- RPC.
il gruppo ha completato la fase di R&D e di di ingegnerizzazione, in vista della produzione di
massa. Di seguito sono elencati i principali argomenti oggetto di studio nel periodo 2001/2002:
-) Invecchiamento
Sono stati effettuati test di invecchiamento presso la GIF del CERN irraggiando per parecchi mesi
un prototipo in scala ridotta di una camera di CMS ed effettuando periodiche verifiche delle
caratteristiche di funzionamento con fasci di muoni.
In parallelo presso i laboratori di Legnaro e Louvain sono state effettuate misure di sensibilità ai
neutroni ed è stato studiato il comportamento sotto irraggiamento di alcuni rivelatori;
-) Costruzione delle camere
la produzione delle camere per il barrel di CMS ha avuto inizio. Sono al momento in fase di test 24
camere del tipo RB3;
-) Studio degli algoritmi di trigger
la simulazione realistica degli algoritmi di trigger previsti in CMS sta procedendo in
collaborazione con il gruppo di Varsavia. Tale studio è fondamentale per comprendere i requisiti
basilari da richiedere al rivelatore in vista del raggiungimento di una alta efficienza di trigger;
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 12
-) Sviluppo di protocolli di acquisizione dati
I protocolli previsti in CMS sono in fase di sviluppo. Alcuni schemi preliminari sono stati
implementati nel sistema di test delle camere in funzione presso Dipartimento;
-) Sviluppo di software di monitoraggio e analisi dati
All'interno del sistema generale di ricostruzione di CMS (ORCA), è in fase di sviluppo il software
per il di monitoraggio e l’analisi dei dati presi durante le misure effettuate sui fasci del CERN con
prototipi dei rivelatori;
-) Sviluppo di elettronica
Tutte le schede di front-end sono state prodotte. E' ora in fase di sviluppo l'elettronica per i
protocolli di slow control e per il sistema di alta e bassa tensione;
-) Software di ricostruzione
E' in fase avanzata l'implementazione della geometria degli RPC e la loro simulazione nei
programmi di simulazione e di ricostruzione dei dati di CMS. Le routine sviluppate in questo
contesto faranno parte del pacchetto che sarà implementato per l'analisi dei dati;
-) Sviluppo di data base
Il data base relativo a tutte le informazioni necessarie per la produzione è operativo e disponibile
in rete per documentare on-line la situazione della produzione e test delle camere.
Il lavoro svolto dal gruppo CMS-SI nel corso del 2001-02 si è articolato sui seguenti aspetti:
-) Progetto dei moduli al silicio multistrisce.
E’ stato ultimata la progettazione dei moduli della parte TIB, mentre si è continuato nella
definizione dei dettagli della parte TID. In questo progetto il gruppo ha avuto la responsabilità
della realizzazione dei circuiti in Kapton multistrato per la polarizzazione dei rivelatori. Sono stati
prodotti i primi prototipi.
-) Automatizzazione della produzione dei moduli.
Si è continuato e ultimato lo sviluppato un sistema automatico per la costruzione estensiva dei
moduli. Esso si basa sull’utilizzo di un robot opportunamente equipaggiato con jig meccanici e
controllato con servomeccanismi elettromeccanici e/o elettropneumatici. Molti dei jig meccanici
sono stati progettati e realizzati in sede. Si è avuta la responsabilità della definizione delle
procedure e delle precisioni richieste nell’assemblaggio. I primi moduli sono stati realizzati
usando questa procedura e sono risultati essere entro le precisioni richieste.
-) Preparazione del sistema di caratterizzazione dei moduli.
Si è continuato ed ultimato la preparazione di un sistema di lettura per la verifica funzionale e la
caratterizzazione dei moduli costruiti in sede. Il sistema si basa sulla stessa filosofia di
acquisizione dati, di controllo dei parametri e di tempificazione del sistema generale che sarà usato
dall’esperimento. Si è collaborato alla definizione di un protocollo di prove e di criteri per la
certificare la qualità di un modulo
-) Progettazione delle connessioni elettriche per il read-out.
Si è avuta la responsabilità della progettazione e della realizzazione delle connessioni elettriche fra
moduli e sistema di lettura e controllo. Si tratta di interconnessioni realizzate i Kapton multistrato
con elementi attivi per la formazione e la trasmissione dei segnali di controllo. Sono stati prodotti
i primi prototipi che sono risultati rispondenti alle specifiche richieste.
-) Prove sul fascio
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 13
Sono state studiate con prove su fascio le modalità di lettura dei moduli (system test) sebbene
soltanto con trasferimento dei dati in modo elettrico e non ottico. I risultati hanno dimostrato la
fattibilità di quest’approccio, sebbene si è riscontata un’instabilità dell’ibrido di front-end per
eventi che rilasciano elevata ionizzazione nel rivelatore.
-) Programma di ricostruzione ed analisi
Un grosso impegno à stato dedicato alla definizione e alla stesura di programmi di analisi, di
ricostruzione e di simulazione in filosofia Object Oriented (progetto ORCA). Gli scopi primari di
questo progetto sono da un lato la preparazione di moduli del progetto finale usabili già da ora
nelle prove su fascio e nella relativa analisi dati (come i moduli di read-out, di event-builder, di
riduzione dei dati, di valutazione delle caratteristiche del cluster) dall’altro l’inizio della
preparazione di programmi più generali, finalizzate alla ricostruzione di tracce isolate, di jets, di
vertici primari e secondari, da usare per l’individuazione di eventi con quark b nello stato finale.
Piano dell'attività futura:
Per ciò che riguarda il sistema ad RPC, nel 2003 il gruppo di Bari dovrà continuare la produzione
delle stazioni per la prima e seconda ruota del barrel di CMS.
Dovrà essere finalizzato il progetto per il sistema di HV/LV e almeno un prototipo del distributore
per CMS dovrà essere disponibile per la valutazione ed i test funzionali.
Inoltre dovranno essere ulteriormente approfonditi alcuni studi su:
-) Invecchiamento ed irraggiamento da neutroni per camere con dimensioni “finali”
-) Sviluppo di protocolli di acquisizione dati
-) Sviluppo di protocolli di monitoraggio e analisi dati
-) Software di ricostruzione
-) Sviluppo di data base
-) Software di ricostruzione
-) Sviluppo di data base
Per quanto riguarda invece il gruppo CMS-SI, l’attività riguarderà innanzi tutto l’inizio della
produzione di massa dei moduli della parte TIB. Le varie componenti saranno assemblate con il
sistema automatico di produzione dei moduli; dopo il microsaldatura i moduli saranno
caratterizzati e certificati in laboratorio con il sistema di lettura ed analisi dati allestito per questo
scopo. Seguirà la produzione di una pre-serie delle interconnessioni e quindi l’inizio della
produzione degli oggetti finali da installare nell’esperimento. Contemporaneamente è previsto la
caratterizzazione sul fascio di un insieme di moduli organizzati in modo da riprodurre la geometria
trasversa del tracciatore al fine verificare la funzionalità del sistema di raffreddamento, della
configurazione dell’alimentazione e del grouding dei moduli e di studiarne le capacità traccianti. Si
continuerà il lavoro di preparazione dei programmi di ricostruzione e si parteciperà alla produzione
degli eventi a Montecarlo utili per provare le potenzialità dei programmi sviluppati. Si inizierà lo
studio del canale di decadimento dell’Higgs in elettroni e muoni.
Pubblicazioni: Dalla 1B.11 alla 1B.17
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 14
Studio della violazione di CP e fisica dei quark pesanti alla B-factory di SLAC
(esperimento BABAR)
Altri enti coinvolti: INFN più collaborazione internazionale
Responsabile della ricerca: A. Palano
Ricercatori MIUR: A. Palano
Altri ricercatori coinvolti:
Borsa di studio INFN: B. Rossi
Assegno di ricerca Università: A. Pompili
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Questo esperimento si propone lo studio della violazione di CP e della fisica dei quark pesanti nei
decadimenti della Upsilon(4S).L'esperimento e'in fase di presa dati dal 1999 e continuera' per
diversi anni. L'attivita' a Bari e' concentrata sulla fisica del charm.
Attività svolta nell'anno precedente:
L'attivita' svolta nel 2001/2002 e' stata la seguente. Analisi dei dati. Sono in corso diversi studi di
analisi dei Dalitz plot dei mesoni charmati in particolare dei D0 e D+.
I segnali di D vengono estratti dal continuo mediante tag sui D* e si ottengono purezze e
statistiche mai ottenute da altri esperimenti. Sono in fase avanzata e gia' presentati a conferenze
internazionali (A. Palano: Hadron2001, Protvino, Russia) gli studi dei decadimenti: D0->K0s pi+
pi-, D0->K0s K+pi- e D0->K0s K+ K-. Sono in corso di studio i decadimenti D+->K- pi+ pi+,
D0->K-pi+ pi0, D0->K+ K- pi0 e il nuovo decadimento D0->K- pi+ eta. Tali studi permettono di
misurare branching fractions con errori inferiori di 10 volte a quelle attualmente presenti nel
Particle Data Book. Altri obiettivi di queste ricerche riguardano la ricerca di violazione di CP nel
charm e lo studio della spettroscopia dei mesoni leggeri.
Attivita' di servizio: partecipazione alla presa dati. Si sta inoltre sviluppando un selettore di K0L
utilizzando come canale di controllo il decadimento D0->K0L pi+pi-.
A. Palano ha inoltre presentato una review della fisica dei Dalitz plot nel charm alla conferenza
internazionale QCD@Work a Martina Franca. (Giugno 2001).
A. Pompili ha presentato risultati su: "Charm mixing and lifetimes at BaBar" a XXXVII
Rencontres de Moriond on Electroweak Interactions and Unified Theories, Les-Arcs, Francia, 9-16
Marzo 2002.
A. Pompili ha presentato la review: "Mixing e vite medie del charm in BaBar" a Incontri sulla
Fisica delle Alte Energie, Parma 3-5 Aprile 2002.
A. Palano e A. Pompili hanno organizzato a Bari, dal 26 al 28 Gennaio 2002 il "Mini Workshop on
Dalitz Analyses", nell'ambito dell'esperimento BaBar.
Piano dell'attività futura:
L'esperimento BaBar ha raccolto a Luglio 2002 circa 100 fb-1 e la presa dati prosegue con
statistiche crescenti. Nel 2002/2003 si prevede di pubblicare diversi lavori in fase avanzata e
continuare dello studio di questi e altri canali sulla fisica del charm fino alla pubblicazione dei
risultati.
Si prevede anche di continuare a sviluppare il selettore di K0L, importante per diversi capitoli di
fisica di BaBar: dallo studio del decadimento B->J/psi K0L ai decadimenti semileptonici, alla
fisica del charm e del B.
Sono compresi, nella partecipazione all'esperimento, alcune settimane di turni nella presa dati.
Pubblicazioni: Dalla 1B.18 alla 1B.29
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 15
Studio della violazione di CP nei decadimenti del K° (esp. KLOE)
Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale
Responsabile della ricerca: O. Erriquez
Ricercatori MIUR: O. Erriquez
Ricercatori INFN: F. Ruggieri
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): P. Guarnaccia
Personale tecnico universitario: M. Basta, A. Mastrogiacomo
Personale tecnico INFN: servizio elettronico (G. De Robertis, C. Pinto)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
L'esperimento KLOE a DAFNE (la "Φ factory" presso i Laboratori Nazionali dell'INFN a
Frascati), ha come principale obiettivo la determinazione del parametro ε '/ε
,
legato
alla
violazione di CP, nei decadimenti del K° con un'accuratezza statistica migliore di un ordine di
grandezza rispetto a quella degli attuali esperimenti.
Altri obiettivi riguardano lo studio dei decadimenti radiativi della Φ e dei decadimenti rari del K°
quali K°s-->e+e-γ, µ+µ-γ, e+e-π°, µ+µ- π°.
L'apparato sperimentale, a struttura cilindrica, é costituito da una camera a deriva con miscela a
base di Elio e da un calorimetro elettromagnetico a fibre scintillanti immerse in un campo
magnetico di 0.6T.
Attività svolta nell'anno precedente:
Nell'anno in questione, il gruppo Kloe di Bari è stato impegnato nella presa ed analisi dei dati e
nella manutenzione dell'apparato.
Piano dell'attività futura:
L'attività futura riguarda la prosecuzione della presa dati, la analisi fisica degli stessi nonché il
mantenimento delle performances del rivelatore ai livelli attuali.
Pubblicazioni: Dalla 1B.30 alla 1B.34
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 16
C. Esperimenti su particelle di origine cosmica
Studi sulla radiazione cosmica in laboratori sotterranei
Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale
Responsabile della ricerca: P. Spinelli
Ricercatori MIUR: R. Bellotti, M. Calicchio, C. De Marzo, O. Erriquez, C. Favuzzi, P. Fusco, N.
Giglietto, T. Montaruli, A. Raino', P. Spinelli
Ricercatori INFN: F. Cafagna, G. De Cataldo
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: M. Brigida
Assegno di ricerca Università: F.Loparco
Altro (specificare): M. N. Mazziotta (contratto di ricerca )
Personale tecnico universitario: E. Barbarito
Personale tecnico INFN: A. Ceres, M. Mongelli, M. Perchiazzi, A. Sacchetti, F.Ceglie
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Scopo dell'esperimento e' la ricerca su monopoli magnetici e lo studio della radiazione cosmica
penetrante nel Laboratorio Nazionale del Gran Sasso (Esperimento MACRO). L'esperimento e'
stato smantellato nel 2001.
Attività svolta nell'anno precedente:
Si sono svolte analisi di dati sui temi scientifici relativi all'esperimento, quali:
-ricerca di monopoli e definizione degli upper limits
-ricerca di nucleariti, dark matter e definizione degli upper limits
-studi di composizione dei raggi cosmici primari
-studi di oscillazioni di neutrini
-misura degli spettri dei raggi cosmici penetranti con TRD
-studi di astronomia muonica e neutrinica
Piano dell'attività futura:
Si intende completare l'analisi dei dati e pubblicarne gli ultimi risultati
Pubblicazioni: Dalla 1C.1 alla 1C.2
WIZARD: Misura dei flussi di antimateria nei raggi cosmici primari (voli con pallone del
1991, 1993, 1994, 1997, 1998) (esperimento WIZARD).
Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale
Responsabile della ricerca: F. Cafagna
Ricercatori MIUR: R. Bellotti, C. De Marzo
Ricercatori INFN: F. Cafagna, M. Circella
Altri ricercatori coinvolti:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 17
Assegno di ricerca Università: M. Ambriola
Personale tecnico universitario: E. Barbarito
Personale tecnico INFN: A. Ceres, M. Mongelli.
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Questa linea di esperimenti sviluppa un programma di studio articolato in molteplici lanci su
palloni stratosferici di uno spettrometro magnetico superconduttore integrato da opportuni
rivelatori. I vincoli sul peso dell' apparato, sulla potenza da esso impegnata e sulla zavorra, che
riducono il tempo di esposizione ad un massimo di circa 26 ore, focalizzano per ogni lancio gli
obiettivi scientifici da perseguire. Anche la scelta del sito di lancio, cioè la sua posizione
geomagnetica, pone dei vincoli sull' energia minima rivelabile delle particelle primarie in studio.
Di volta in volta, quindi, sono stati realizzati rivelatori ottimizzati per gli obiettivi scientifici in
studio e le condizioni di volo sono state accuratamente controllate.
Nel corso degli anni l'attivita WIZARD si è articolata come segue:
Determinazione del flusso di elettroni e positroni presenti nella radiazione cosmica primaria tra 5 e
50 GeV/c (voli con pallone MASS-91 e TS-93).
Determinazione del flusso di antiprotoni nella radiazione cosmica primaria tra 2 e 8 GeV/c (volo
CAPRICE-94) e successivamente tra 4 e 50 GeV/c (voli CAPRICE-97 e CAPRICE-98).
Determinazione del flusso di muoni in atmosfera e arricchimento della statistica delle misure
precedenti (voli MASS-91, CAPRICE-94, CAPRICE-97, CAPRICE-98).
Determinazione del flusso di protoni e nuclei di elio nella radiazione cosmica primaria.
Confronto con i modelli di propagazione dei raggi cosmici e determinazione di vari parametri fisici
dello spazio e della materia interstellare.
Ricerca di antinuclei. In questo caso si punta innanzitutto a migliorare i limiti superiori noti per la
presenza di antinuclei nella radiazione cosmica. D'altro canto, essendo eccezionalmente bassa
anche la probabilità di produzione secondaria di nuclei di antielio, una loro rivelazione sarebbe
altresì indicativa della loro origine primordiale, riconducibile ai processi di nucleosintesi
immediatamente successivi al Big Bang, nell'ipotesi di simmetria tra materia ed antimateria.
Nel corso degli anni è stata accumulata una grande quanità di dati, sulle tematiche fisiche suddette,
la cui analisi è tutt'ora oggetto di studio.
Attività svolta nell'anno precedente:
Particolare attenzione è stata dedicata all'analisi dei dati raccolti con il volo di CAPRICE98,
riguardanti il flusso di antiprotoni in un intervallo di alte energie inesplorato da altri esperimenti
simili (sino a circa 50 GeV). Si sono pertanto prodotti risultati per ora unici a livello mondiale nel
panorama degli studi di settore.
Inoltre le attività di analisi hanno riguardato lo studio della componente elettronica e della frazione
di positroni presenti nei raggi cosmici, la determinazione dei flussi di nuclei leggeri, protoni ed
elio, e della frazione di deuterio presente, lo studio della propagazione di muoni secondari in
atmosfera e al livello del suolo.
Piano dell'attività futura:
Prosecuzione e completamento delle analisi dei dati raccolti nei voli sinora effettuati. Inoltre è in
preparazione un volo con pallone dedicato alla misura del flusso dei muoni (separatamente
negativi e positivi) a varie altezze nell'atmosfera.
La Collaborazione WiZard, a cui partecipano fisici della Università e della Sezione INFN di Bari,
ha effettuato negli anni scorsi diverse misure di muoni in atmosfera, sovente utilizzate per una
verifica dell'accuratezza dei calcoli di sciami di raggi cosmici, con conseguenti implicazioni per la
interpretazione delle misure di neutrini atmosferici. Il limite di accuratezza di questi calcoli infatti
non può superare il livello del 20%, per via delle incertezze sullo spettro dei raggi cosmici primari
e sulle sezioni d'urto per la produzione di mesoni intermedi.
Tuttavia, la possibilità di utilizzare misure di muoni per effettuare una vera e propria calibrazione
delle simulazioni richiede una accuratezza nelle stime di flussi praticamente fuori della portata
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 18
delle misure finora disponibili. Queste infatti tradizionalmente si basano sulla analisi dei piccoli
campioni di dati raccolti durante la fase di ascesa di esperimenti con palloni per la misura di raggi
cosmici ad altezze stratosferiche. Per questo, la Collaborazione WiZard si sta impegnando per la
realizzazione di un esperimento dedicato alla misura dei muoni in atmosfera, da effettuarsi con un
volo con pallone con un profilo in altitudine ottimizzato per tali misure. Ciò consentira' un
incremento di almeno un ordine di grandezza nel campione di eventi acquisiti. L'apparato
utilizzato sarà lo spettrometro magnetico a magnete superconduttore CAPRICE, già utilizzato in
un esperimento di successo nel 1998, equipaggiato con un sistema per la misura del tempo di volo,
di un rivelatore RICH a gas e con un calorimetro silicio-tungsteno per la classificazione delle
particelle.
Questo apparato permette una chiara identificazione dei muoni su un ampio intervallo di energie,
ed è stato l'unico strumento che finora ha riportato misure anche di muoni positivi (nonostante
l'enorme fondo dovuto a protoni) ad energie maggiori di 2 GeV. Inoltre l'apparato è in grado di
separare muoni da pioni ad energie di qualche GeV. Sono attualmente in fase di realizzazione
alcune migliorie al sistema di acquisizione dell'apparato che porteranno ad una diminuzione del
tempo di lettura per ciascun evento, con un ulteriore incremento nella statistica che può essere
raccolta.
Pubblicazioni: Dalla 1C.3 alla 1C.8
Esperimenti NINA e PAMELA: Flussi di raggi cosmici e di antimateria fuori
dell'atmosfera.
Altri enti coinvolti: INFN, ASI + Collaborazione internazionale.
Responsabile della ricerca: F. Cafagna
Ricercatori MIUR: R. Bellotti, C. De Marzo, N. Giglietto, N. Mirizzi, P. Spinelli
Ricercatori INFN: F. Cafagna, M. Circella
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: M. Ambriola, M. Romita
Dottorato di Ricerca in Fisica: F. Volpe
Personale tecnico universitario: E. Barbarito
Personale tecnico INFN: A. Ceres, M. Mongelli
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Studio dei flussi di raggi cosmici e di antimateria nello spazio extra-atmosferico, a bordo di
satelliti.
Apparati NINA e NINA-2
Dopo la messa in orbita con successo degli apparati NINA (1998) e NINA-2 (2000), alla fine del
2002 è prevista la consegna del più complesso apparato PAMELA per permetterne l'integrazione
con il satellite russo RESURS-DK.
L'apparato NINA è stato il primo apparato messo in orbita su satellite della serie prevista nel piano
della collaborazione internazionale WiZard-PAMELA. Il rivelatore è formato da 32 piani di silicio
di 380 µm di spessore, suddivisi in strip di 3.6 mm di larghezza orientate secondo direzioni
perpendicolari su piani consecutivi. La identificazione delle particelle avviene mediante la misura
dei rilasci di energia di ionizzazione nel silicio e la ricostruzione tridimensionale delle traiettorie
percorse dalle particelle nel rivelatore.
L'esperimento su satellite PAMELA, progettato e costruito dalla collaborazione WiZard, si
propone di investigare i flussi di antiprotoni, positroni e isotopi leggeri, compresi eventuali
antinuclei, in un ampio intervallo di energia.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 19
L'interesse alla ricerca di antimateria nei raggi cosmici è legato in particolare allo studio dei
meccanismi con i quali questa può essere creata e accelerata nel cosmo. Per la misura delle
componenti di antiparticelle nei raggi cosmici primari è necessario l'utilizzo di rivelatori, come
appunto lo è PAMELA, con grandi prestazioni in termini di identificazione delle diverse specie e
con tempi di esposizione sufficientemente lunghi per garantire una statistica significativa.
L'apparato PAMELA è costituito da uno spettrometro magnetico con magnet permanente e
tracciatore a microstrip di silicio, da un sistema di scintillatori plastici, da un calorimetro
elettromagnetico e da un rivelatore di radiazione di transizione (TRD).
Un gruppo di ricercatori della Universita' e della Sezione INFN di Bari è impegnato:
1. nella progettazione, costruzione e verifica del buon funzionamento del TRD;
2. nella partecipazione allo sviluppo di un 'software' per l'analisi 'offline' di PAMELA;
2. nello sviluppo e caratterizzazione di un codice di simulazione dell'intero apparato.
Attività svolta nell'anno precedente:
L'apparato NINA-2, lanciato alla fine del 2000 sul satellite italiano MITA, ha raccolto più di 10
milioni di eventi di raggi cosmici di bassa energia al di fuori dell'atmosfera. In particolare è stata
seguita l'attività solare, attraverso la misura di particelle dal Sole (SEP) in una decina di
brillamenti. La tecnologia di NINA-2 è la stessa dell'apparato NINA lanciato con successo nel
1998. Insieme i due apparati hanno fornito misure preziose di flussi di raggi cosmici a bassa
energia, della composizione delle emissioni solari, della composizione delle particelle intrappolate
nelle fasce di radiazione e delle particelle di 'albedo'.
Esperimento PAMELA
Durante l'anno 2001 le attività del gruppo di Bari sono state innanzitutto rivolte alla costruzione e
qualifica del TRD nelle sue componenti meccaniche (tubi 'straw', radiatori, sistema di circolazione
del gas, meccanica di supporto) ed elettroniche ('front-end', sistema di acquisizione e controllo).
Un prototipo completo dell'apparato PAMELA è stato esposto in ottobre 2001 a fasci di particelle
di natura ed energie diverse all'acceleratore SPS del CERN.
Questi test hanno consentito di raccogliere una grande quantità di dati che il gruppo di Bari ha
approfonditamente analizzato per studiare la risposta del TRD.
Durante questa fase è stato inoltre messo a punto un software di analisi che ha permesso lo studio
congiunto di più rivelatori. Tale programma è attualmente in una fase di discussione e sviluppo per
essere finalizzato all'analisi dei dati acquisiti dall'apparato durante il suo volo in orbita.
Il gruppo di Bari è infine impegnato nello sviluppo nella calibrazione di un programma di
simulazione generale dell'intero apparato PAMELA basato sul pacchetto GEANT. E' attualmente
in fase di integrazione la descrizione dei diversi rivelatori. La parte riguardante la simulazione del
TRD è già completa e si è verificato un ottimo accordo con i dati di calibrazione misurati alle
esposizioni su fascio.
Piano dell'attività futura:
Le attività che vedranno impiegato il gruppo di Bari nell'anno prossimo sono le seguenti:
- prosecuzione della analisi dei dati raccolti con gli apparati NINA e NINA-2;
- conclusione delle fasi di costruzione e test dei rivelatori dell'apparato PAMELA, innanzitutto del
TRD per quanto riguarda il gruppo dei ricercatori di Bari, e integrazione nel satellite;
- messa in orbita dell'apparato PAMELA;
- analisi dei dati: completamento delle analisi dei dati raccolti durante le esposizioni a fasci di
particelle in questo e negli anni scorsi e analisi dei primi campioni di dati provenienti dallo spazio;
- completamento dello sviluppo del software di simulazione dell'apparato.
Pubblicazioni: Dalla 1C.9 alla 1C.10
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 20
NEMO Fase 1: Realizzazione di un prototipo del Progetto NEMO
Altri enti coinvolti: Laboratori Nazionali di Frascati (LNF) e Laboratori Nazionali del Sud (LNS)
INFN, Sezioni INFN e Università di Bologna, Cagliari, Catania, Genova,
Messina, Roma1, OGS, IOF-CNR
Responsabile della ricerca: C. N. De Marzo
Ricercatori MIUR: R. Bellotti, C. N. De Marzo, T. Montaruli
Ricercatori INFN: F. Cafagna, M. Circella
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: M. Ambriola, M. Romita
Borsa di studio INFN: I. Sokalski
Personale tecnico universitario: E. Barbarito
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La possibilità di utilizzare grandi volumi di acqua marina a grande profondità per la rivelazione di
muoni di alta energia a partire dalla luce Cherenkov e/o dal segnale acustico da essi prodotti è stata
evidenziata già da circa 20 anni.
Recentemente questa possibilità ha richiamato nuova attenzione alla luce dell'idea di un
'telescopio' per neutrini astrofisici ad alta energia. Un tale strumento è in grado di osservare oggetti
astrofisici e potenziali sorgenti di neutrini di alta energia.
Questo tipo di osservazioni è finalizzato allo studio di problemi ancora aperti nella Fisica
Astro-Particellare, in particolare l'origine delle particelle di altissima energia dello spettro dei raggi
cosmici, ad energie maggiori di 1020 eV.
Le sorgenti di queste particelle sono ancora sconosciute, come pure il loro meccanismo di
accelerazione. Tra i possibili candidati per la soluzione del problema dei raggi cosmici di altissima
energia vi sono i Nuclei Galattici Attivi (AGN). E' noto che gli AGN sono sorgenti di raggi
gamma ad alta energia, i quali potrebbero essere prodotti in meccanismi adronici (decadimenti di
pioni neutri) oltre che in meccanismi di tipo elettromagnetico (scattering Compton inverso e
emissione di sincrotrone). Recentemente la collaborazione CANGAROO ha pubblicato (Enomoto
et al., Nature 416 (2002) 823) un'evidenza sperimentale dell'esistenza di meccanismi adronici in un
resto di supernova. Sotto l'ipotesi che pioni carichi che decadono in neutrini siano prodotti in
sorgenti celesti, ci si aspetta che neutrini di alta energia possano raggiungerci portandoci
informazioni sulle loro sorgenti. I valori estremamente piccoli della sezione d'urto d'interazione dei
neutrini, assieme ad una loro propagazione non deflessa nei campi magnetici galattici, offre la
possibilità di realizzare una 'Astronomia del neutrino', con la potenzialità di esplorare le regioni più
lontane dell'Universo.
L'Astronomia del neutrino è oggi dunque considerata una delle frontiere dell'Astrofisica moderna,
in quanto permetterebbe di complementare ed estendere l'Astronomia dei raggi gamma e promette
di fornire una gran quantità di informazioni su regioni dell'Universo invisibili ad osservazioni di
fotoni.
Per realizzare questo programma di ricerca sono richiesti rivelatori con volumi dell'ordine di un
chilometro cubo, sia a causa del basso livello dei flussi di neutrini attesi - secondo i calcoli
condotti sulla base dei modelli correnti e delle misure dei raggi gamma disponibili - sia per i
piccoli valori della loro sezione d'urto di interazione. L'unica soluzione per la realizzazione di un
tale enorme apparato sembra essere quella di un rivelatore di luce Cherenkov localizzato nelle
profondità marine. I neutrini muonici di alta energia, prodotti nei decadimenti di pioni carichi nelle
sorgenti, subiscono interazioni di corrente carica nell'acqua
in prossimità del rivelatore, producendo muoni di alta energia che conservano la maggior parte
dell'energia dei neutrini genitori. Questi muoni relativistici producono in acqua luce Cherenkov,
che costituisce il segnale effettivamente rivelato dal Telescopio per Neutrini.
NEMO è un progetto italiano proposto di recente come Telescopio per Neutrini di nuova
generazione, che trae vantaggio dalle condizioni ambientali ottimali offerte dal Mar Mediterraneo.
Lungo le coste italiane ci sono diversi siti a profondità maggiori di 3000 metri che possono
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 21
ospitare un Telescopio per Neutrini subacqueo, ma gli sforzi per un tale apparato sono tali da
richiedere accurate prospezioni oceanografiche in tutti i siti candidati al fine di assicurare la scelta
più adeguata.
Il programma di ricerca NEMO ha usufruito anche dei finanziamenti - per il biennio 2000-01 MURST, con Titolo della Ricerca:
"Sviluppo di strumenti hardware e software per l'astronomia dei neutrini", Responsabile
Scientifico Nazionale: prof. C. N. De Marzo.
Attività svolta nell'anno precedente:
In collaborazione con altri gruppi dei Dipartimenti di Fisica di Catania e Roma (La Sapienza), di
varie Sezioni dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dei Laboratori Nazionali del Sud (INFN)
si è avviato lo studio di fattibilità strutturale e la simulazione mediante metodo Monte Carlo di un
Telescopio per Neutrini Astrofisici di alta energia.
Il gruppo di Bari ha innanzitutto contribuito alla messa a punto di un software di simulazione
dell'apparato sottomarino che è stato poi ampiamente utilizzato per lo studio di diverse
disposizioni dei sensori e per la caratterizzazione funzionale di ciascuna di esse. Questo studio è
stato di importanza strategica non solo per il dimensionamento globale del telescopio che
garantisse i requisiti necessari di efficienza di ricostruzione delle tracce, adeguato volume sensibile
e capacità di puntamento, ma anche per la determinazione di una disposizione razionale dei
sensori, che fosse quindi tecnologicamente realizzabile.
Per quanto riguarda la progettazione meccanica dell'apparato, evidentemente la costruzione di un
apparato della complessità e dimensioni previste per NEMO pone difficoltà di progetto e di
realizzazione senza precedenti anche per le imprese scientifiche più ardite.
Per questo motivo la Collaborazione NEMO ha optato per avvalersi della competenza di imprese
con comprovata esperienza in realizzazioni sottomarine, anche a grandi profondità. Dello studio di
fattibilità meccanica del Progetto NEMO si è infatti occupato un consorzio costituito da
Sasp-Saipem-Sonsub coadiuvato da un gruppo di ricercatori facenti capo alla Università e alla
Sezione INFN di Bari. Questo consorzio offre le necessarie competenze per potersi occupare di
tutti gli aspetti di pianificazione per la realizzazione del telescopio sottomarino.
Il gruppo di lavoro di Bari si è occupato della armonizzazione di questo studio di progettazione
meccanica con le altre attività di ricerca e sviluppo in corso per la definizione del telescopio
sottomarino.
Lo studio di fattibilità meccanica, completato nell'autunno del 2001, ha portato ad una proposta di
riferimento per la realizzazione del telescopio sottomarino: gli aspetti considerati in questo studio
sono stati la individuazione della struttura modulare di base più promettente (nei limiti imposti dai
requisiti funzionali richiesti all'apparato), il suo dimensionamento, la progettazione delle procedure
di installazione con individuazione dei mezzi necessari.
La soluzione strutturale considerata si basa su una struttura semirigida ("torre"), costituita da un
basamento che poggera' sul fondo marino, una serie di telai in acciaio che reggeranno i moduli
ottici, un sistema di cavi per il collegamento ed il sostegno dei telai ed una boa superiore per
mantenere in tensione l'intera struttura.
Le altre attività svolte dalla Collaborazione NEMO in particolare nell'ultimo anno hanno
riguardato:
1) studio e sviluppo di un modulo ottico per misure di luce Cherenkov a profondità
oceanografiche;
2) studio e sviluppo di elettronica di bassa potenza per moduli ottici;
3) misura delle proprietà biofisiche dell'acqua dei siti marini profondi (3500 metri ed oltre) vicini
alle coste italiane.
Inoltre è stata attrezzata una "stazione di test" sottomarina (profondità di circa 2000 m), al largo
delle coste di Catania. Le infrastrutture realizzate comprendono un cavo elettro-ottico della
lunghezza di 25 km, già installato nel corso del 2001, ed una stazione di controllo a terra situata
nel porto di Catania.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 22
Piano dell'attività futura:
Le attività svolte negli anni scorsi in collaborazione con gli altri gruppi partecipanti alla
collaborazione NEMO possono considerarsi sufficienti per una progettazione di massima del
Telescopio sottomarino NEMO. La Collaborazione è passata quindi ad una progettazione di
dettaglio delle strutture meccaniche e del sistema di acquisizione dati e controllo. Per il 2003, con
richieste già avanzate relative al PON ed alla legge n. 297, è stato lanciato il programma "NEMO
Fase 1", che consiste nella realizzazione, installazione e operazione di due prototipi di torre
completamente attrezzati presso la "stazione di test" sottomarina al largo di Catania.
Costruzione di un telescopio per neutrini astrofisici alla scala di 0.1 km2 (ANTARES)
Altri enti coinvolti: Laboratori Nazionali del Sud (LNS) INFN di Catania, Sezioni INFN e
Università di Bologna, Catania, Genova, Roma1 + Collaborazione
Internazionale
Responsabile della ricerca: C. N. De Marzo
Ricercatori MIUR: R. Bellotti, C.N. De Marzo, T. Montaruli
Ricercatori INFN: F. Cafagna, M. Circella
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: M. Ambriola, M. Romita
Borsa di studio INFN: I. Sokalski
Personale tecnico universitario: E. Barbarito
Personale tecnico INFN: A. Ceres, M. Mongelli
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Questo esperimento, che condivide le ragioni scientifiche di NEMO (a cui appunto si rimanda), si
propone di costruire un apparato "dimostratore" alla scala di circa 1/10 di NEMO per dimostrare la
fattibilità tecnologica e scientifica di misure di neutrini atmosferici di alta energia con telescopi
Cherenkov sottomarini. La installazione dell'apparato, e conseguentemente la presa dati, inizierà
nel 2003. Il completameno è previsto per il 2005. Al Gruppo di Bari compete la guida di studio
sull'astronomia dei neutrini e la realizzazione di parti elettroniche e meccaniche del rivelatore.
Attività svolta nell'anno precedente:
Nell'ambito della collaborazione ANTARES, il gruppo di Bari ha affrontato in particolare le
seguenti problematiche:
Sviluppo di software relativo a problematiche di fisica comuni ad ANTARES e NEMO. In
particolare è stato ottimizzato nell'intervallo di alte energie di interesse per l'astronomia dei
neutrini un generatore di neutrini per i 3 sapori (autore originario P. Lipari). Questo codice era
stato precedentemente collaudato e verificato nell'esperimento MACRO per lo studio di neutrini
atmosferici e quindi era utilizzabile fino a una massima energia di 105 GeV. Con lo studio
condotto a Bari esso è stato reso utilizzabile fino a 109 GeV. Particolare cura si è avuta
nell'adeguamento delle sezioni d'urto attraverso uno studio delle funzioni di distribuzione
partoniche più opportune al suddetto intervallo di energia. Tale generatore risulta più affidabile di
altri esistenti nella collaborazione ANTARES, adattati dall'intervallo di energia dei neutrini
atmosferici alle altissime energie senza opportune validazioni.
Un altro tema investigato è relativo ai neutrini tau. I neutrini muonici per E>40 TeV hanno
lunghezze di interazione minori del diametro della Terra. Ad energie elevatissime i flussi
potrebbero essere dominati da eventi orizzontali o da eventi da neutrini tau da oscillazioni di
neutrini muonici. Infatti il nu_tau si rigenera nella Terra per effetto di interazioni di corrente carica
e decadimenti del tau con produzione nuovamente di nu_tau.
Al fine di investigare la problematica della misura di neutrini tau da sorgenti si sta procedendo
attraverso tre fasi:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 23
a) sono stati investigati gli attuali codici riproducenti le perdite di energia dei muoni adeguati alle
altissime energie (in particolare PROPMU di Lipari e Stanev e MUM di Igor Sokalski) e le
esistenti sezioni d'urto più aggiornate in letteratura;
b) si è sviluppato un codice chiamato PROPTAU e si è esteso il codice MUM. I codici includono
attualmente la simulazione delle perdite di energia dei tau;
c) si è in fase di interfacciamento delle perdite di energia dei tau con i loro decadimenti.
In collaborazione con G. De Vries del gruppo di lavoro sulla neutrino astronomia di ANTARES è
stata sviluppata una interfaccia WEB di lettura e di grafica per cataloghi di sorgenti. Essa è
utilizzabile dalla Collaborazione che vi accede attraverso la pagina WEB del gruppo di lavoro
sull'astrofisica dei neutrini mantenuta e sviluppata a Bari.
Tale pagina contiene tutti i mezzi di indagine finora sviluppati dalla Collaborazione per lo studio
di sorgenti di neutrini (programmi di calcolo di rate di eventi da sorgenti, una classificazione di
modelli di interesse commentati e implementati al fine del calcolo del segnale atteso, una
recensione di tutte le sorgenti di interesse commentata, produzioni massive di eventi per lo studio
delle prestazioni del rivelatore, una collezione di figure che sintetizzano gli attuali risultati e che
possono essere presentate a conferenze dalla Collaborazione).
E' stato inoltre rilasciato alla Collaborazione un codice per la produzione di svariati spettri di
neutrini atmosferici secondo diversi modelli di autori in letteratura. Tale codice è stato
interfacciato ai
generatori di neutrini al fine di ottenere nell'apparato gli eventi da neutrini atmosferici.
Per quanto riguarda la partecipazione alla costruzione dell'apparato, il gruppo di Bari ha finora
realizzato parti meccaniche e parti elettroniche a livello prototipale per la realizzazione dei
componenti detti String Control Modules (SCM). Attualmente sono in produzione le versioni
aggiornate di questi componenti che serviranno per la realizzazione dei prototipi di stringhe di
ANTARES da installare sul fondo del mare nell'autunno 2002. Infine queste stesse parti verranno
prodotte in versione definitiva, alla luce degli eventuali aggiornamenti che dovessero risultare
dalla esperienza con le stringhe prototipo, ad inizio 2003 per l'avvio della costruzione del
telescopio.
Nel corso del 2001 è stata anche avviata la integrazione di un banco di test per la qualifica dei
componenti SCM, il cui impiego avverrà a partire dall'anno prossimo durante la costruzione
dell'apparato ANTARES.
Piano dell'attività futura:
Per quello che riguarda l'elettronica del rivelatore, Bari funzionerà da centro per la integrazione dei
componenti per le stringhe di ANTARES detti String Control Modules (SCM), essenzialmente i
moduli di interfaccia tra le singole stringhe ed il resto dell'apparato. Si tratta evidentemente di
componenti critici, in quanto un eventuale malfunzionamento potrebbe compromettere la
funzionalità di una intera stringa. Per questo motivo, la integrazione di questi componenti richiede
particolare cura ed una estesa fase di test per qualificare la completa aderenza dell'oggetto alle
specifiche di progetto.
E' attualmente in fase di ottimizzazione il banco di test che verrà utilizzato per queste operazioni di
qualifica. I componenti meccanici (frames) e elettronici (backplanes) per gli SCM verranno
prodotti in versione definitiva a partire dall'inizio del 2003.
La integrazione delle stringhe di ANTARES partirà quindi a primavera 2003.
Per quello che riguarda l'attività di sviluppo software, proseguirà il lavoro sulle interazioni dei
neutrini tau e sul decadimento del leptone tau avviato nello scorso anno di attività.
Si provvederà inoltre al mantenimento delle pagine WEB relative al gruppo di astrofisica dei
neutrini di ANTARES, alla gestione del gruppo di lavoro di astrofisica, e si parteciperà al
Publication Committee dell'esperimento.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 24
Studio di raggi gamma cosmici di alta energia (GLAST)
Altri enti coinvolti: INFN, ASI, IFC/CNR, SLAC, SU, NASA, UCSC
Responsabile della ricerca: P.Spinelli
Ricercatori MIUR: C.Favuzzi, P.Fusco, N.Giglietto, N.Mirizzi, A.Raino', P.Spinelli
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: F.Gargano, F. Giordano, F. Loparco
Dottorato di Ricerca in Fisica: M. Brigida, S. Rainò
Altro (specificare): MN Mazziotta (contratto di ricerca)
Personale tecnico INFN: A.Ceres, M.Mongelli, M.Perchiazzi, A.Sacchetti
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Il progetto GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope) prevede la messa in orbita di un
sistema di rivelatori sensibili a raggi γ nell'intervallo energetico compreso tra 20 MeV e 300 GeV.
I raggi γ rappresentano la componente elettromagnetica della radiazione cosmica avente maggiore
potere di penetrazione. Essi costituiscono, quindi, un mezzo fondamentale per la comprensione di
processi di elevata energia che hanno luogo in particolari regioni dello spazio, e dai quali tale
radiazione ha origine.
I principali obiettivi scientifici della missione GLAST sono:
- La comprensione dei meccanismi che regolano il processo di accelerazione delle particelle in
particolari oggetti stellari noti come: Nuclei Galattici Attivi (AGN), pulsar, SuperNova Remants
(SNR) e stelle binarie. Benché non si possieda un modello univoco circa la struttura di tali oggetti,
appare sempre più accreditata la loro identificazione quali sorgenti di raggi γ di elevata energia. In
campo astrofisico, sono inoltre oggetto di studio il problema dell'origine della radiazione cosmica
ed i processi di accelerazione che ne determinano la produzione.
- Definire una mappa del cielo ottenuta per mezzo di raggi γ, al fine di identificare sia sorgenti
localizzate di radiazione cosmica che regioni responsabili di emissione diffusa.
Realizzare una mappa del cielo significa, di fatto, analizzare il flusso di radiazione proveniente da
ogni direzione, verificando la presenza di regioni caratterizzate da particolare attività. Oltre allo
studio della distribuzione spaziale di sorgenti di raggi cosmici, è di notevole interesse studiare il
comportamento temporale di tali oggetti, al fine di una loro identificazione quali sorgenti di
emissione continua oppure di natura sporadica. A tale scopo, risulterà fondamentale disporre di un
rivelatore caratterizzato, contemporaneamente, da un’ottima risoluzione spaziale e da un ampio
"campo di vista", ossia in grado di esplorare ampie regioni dello spazio e di osservare
distintamente oggetti tra loro molto ravvicinati.
- Lo studio del comportamento di fenomeni noti come “gamma-ray burst“ (GRB), ossia emissioni
improvvise dì raggi γ di elevata intensità ed energia. L'origine di tali fenomeni rappresenta uno dei
problemi non ancora risolti della moderna astrofìsica. GRB potrebbero essere originati durante
esplosioni di SuperNovae oppure nel processo di collasso tra due oggetti stellari molto compatti
(stelle di neutroni o buchi neri); tuttavia, nessuna di queste teorie è stata al momento verificata. La
fenomenologia dei GRB è piuttosto varia: eventi di questo tipo si verificano con una frequenza di
due o tre al giorno, senza alcuna apparente correlazione di tipo spaziale e temporale, e con una
durata variabile da 102 a 103 sec. Il flusso di raggi γ registrabile in tale intervallo temporale è circa
cento volte maggiore di quello proveniente da un AGN che sia caratterizzato da emissione
continua. In corrispondenza di un fenomeno di GRB, il flusso registrato subisce un improvviso
innalzamento, per poi tornare al livello originario (detto di quiescenza) entro i tempi indicati.
- Ricavare informazioni riguardanti la materia oscura e l’evoluzione stellare per risalire ai processi
che presiedono la formazione delle stelle. E’ ormai noto che non tutta la materia di cui l’universo è
costituito risulta visibile: parte di essa costituisce la cosiddetta materia oscura e dalla sua esistenza
dipendono molte proprietà dell’universo.
Il progetto GLAST costituisce un esempio di rivelatore che verrà posto in orbita al fine di rivelare
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 25
raggi γ della componente primaria della radiazione cosmica. In passato studi di questo tipo sono
stati condotti da esperimenti quali EGRET e COMPTON, anch'essi collocati su satellite. I dati
raccolti da tali rivelatori hanno prodotto interessanti risultati circa 1’identificazione di sorgenti
astrofisiche di raggi γ e la classificazione di fenomeni di GRB. GLAST si propone di approfondire
ed estendere i risultati sinora ottenuti.
Il rivelatore progettato per GLAST, denominato LAT (Large Area Telescope) é costituito da
quattro detector principali:
- sistema di tracciamento di precisione, per la ricostruzione delle traiettorie dei raggi γ;
- calorimetro, per la misura dell'energia associata ai raggi γ;
- rivelatore di anticoincidenza, per rigettare il fondo di particelle cariche;
- sistema di acquisizione dati.
Attività svolta nell'anno precedente:
La parte italiana della Collaborazione GLAST è coinvolta nella realizzazione del sistema di
tracciamento a silicio, nei test per la messa in orbita dell'apparato e nello sviluppo del software per
le simulazioni e l'analisi dei dati. Il gruppo di Bari è significativamente coinvolto in tutte queste
attività.
- Sistema di tracciamento
Il tracker (TKR) di GLAST è composto da 16 torri indipendenti, ognuna delle quali è, a sua volta,
costituita da 18 tray, ovvero piani di rivelatori a microstrip di silicio a singola faccia, preposti al
tracciamento, alternati a fogli di tungsteno, la cui funzione è quella di convertire i raggi γ incidenti
in coppie e+e- In ogni tray, i piani di rivelatori al silicio compaiono a coppie con le strip alternate
nelle due direzioni xy per consentire la ricostruzione bidimensionale delle tracce. Ciascun piano di
rivelatore a silicio ha un'area di circa 36 x 36 cm2 ed è composto da 16 wafers, ciascuno di area 8.9
x 8.9 cm2 e spessore 380 m. I wafers all'interno di un tray sono incollati in file di 4 a formare i
cosiddetti ladders.
- Test spaziali
Uno dei compiti del gruppo di Bari riguarda anche la verifica, mediante test di laboratorio e
analisi, che l'hardware proposto per la missione GLAST abbia prestazioni compatibili con i
requisiti richiesti da una missione spaziale. In particolar modo, nelle fasi dì lancio e di messa in
orbita, tutto il LAT sarà sottoposto a forti stress meccanici, shock e vibrazioni, che i rivelatori
dovranno essere in grado di sopportare senza subire danni. Inoltre, una volta nello spazio dovrà
sostenere elevati gradienti termici, determinati principalmente dalla posizione relativa del satellite
rispetto al sole.
Il LAT, i rivelatori e le diverse componenti dovranno essere sottoposti a dei test che ne verifichino
sia la robustezza di costruzione che l’adeguato funzionamento. Il gruppo di Bari si sta occupando,
in questo ambito, dell'organizzazione e dell’ esecuzione di test di tipo vibrazionale e termico da
effettuare, innanzitutto, su dei prototipi di tray e successivamente sui tray e sulle torri del detector
finale.
- Studi di simulazione dell’apparato sperimentale
L'impegno del gruppo di Bari nell'ambito del software riguarda la realizzazione di simulazioni
dell'apparato al fine di determinarne il comportamento. Uno dei principali aspetti in cui il gruppo è
coinvolto riguarda lo studio della produzione dei segnali nei rivelatori di silicio. A tale scopo sono
necessarie una corretta determinazione delle caratteristiche fisiche del rivelatore (geometria e
campo elettrico) e la conoscenza dei processi di rilascio energetico delle particelle nell'apparato.
L'implementazione di tali specifiche in opportuni codici consentirà di simulare adeguatamente la
risposta del rivelatore.
- Analisi ed interpretazione dei dati
Anche in questo aspetto il gruppo è coinvolto in modo significativo: esso si occupa dello studio dei
modelli di produzione dei GRB e dello studio degli spettri dei γ originati da processi innescati da
dark matter, mettendo a punto attualmente i programmi di simulazione.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 26
Piano dell'attività futura:
Verranno svolti test di caratterizzazione spaziale e di verifica delle prestazioni del rivelatore.
Per quanto riguarda il primo aspetto, sono previsti dei test sia di tipo dinamico che termico volti a
verificare il comportamento dello strumento a sollecitazioni simili a quelle di cui risentirà durante
tutta la missione, a partire dalle fasi di lancio e di messa in orbita.
I test dinamici sia per i tray che per le torri prevedono l’esecuzione di due tipi di prove: la ricerca
dei modi normali del sistema e una prova di vibrazioni random nell’intervallo di frequenze
20÷2000 Hz.
I test termici consisteranno nel sottoporre il sistema a cicli termici o di termo-vuoto in un
intervallo di temperature che sarà, tipicamente, -20°C ÷ +40°C; i cicli riprodurranno le fasi della
missione, durante le quali il telescopio risentirà di variazioni di temperatura a causa dell’orbitare
intorno alla Terra oppure a causa delle periodiche accensioni e degli spegnimenti dell’elettronica.
Successivamente alle prove di caratterizzazione spaziale sulle torri, si intende eseguire dei test con
raggi cosmici sia per calibrare il sistema con particelle al minimo di ionizzazione (m.i.p.) sia per
la verifica del corretto bonding fra i sensori degli strati attivi.
Inoltre, questa ricerca prevede lo svolgimento di test di calibrazione delle torri su un fascio di
gamma prodotti attraverso radiazione di frenamento con un fascio di elettroni al CERN e a SLAC
con energie fino al centinaio di GeV. L’esposizione delle torri ad un fascio di fotoni consentirà di
studiare in modo completo le prestazioni del sistema di tracciamento di GLAST, in termini di
risoluzioni spaziali e angolari. Si potranno ottimizzare gli algoritmi di ricostruzione spaziale dei
raggi gamma studiando in dettaglio la propagazione delle coppie e+e- nei piani successivi di silicio
del rivelatore, la generazione del segnale elettrico rilasciato e in particolare la sua distribuzione
sulle strisce adiacenti del wafer di silicio.
Parallelamente all'attività di test, si sviluppera' il software di simulazione del sistema di
tracciamento. Al fine di ottimizzare le prestazioni dell'apparato, si rende infatti necessaria una
accurata simulazione del funzionamento del rivelatore. Da questo punto di vista, sono stati
sviluppati algoritmi di simulazione dell’apparato basati sul codice di simulazione GEANT4,
facendo ricorso ad una programmazione orientata ad oggetti. La scelta risponde alle moderne
esigenze di gestione ed analisi dei dati presenti pressoché in tutta la prossima generazione di
esperimenti della Fisica delle Alte Energie. In particolare, la programmazione orientata ad oggetti
risponde alle esigenze di sviluppo e di gestione di un codice che sia stabile ma aperto a modifiche,
che abbia caratteristiche di modularità e sia implementato contemporaneamente da un’ampia
comunità di fisici su scale temporali lunghe.
Pubblicazioni: Dalla 1C.11 alla 1C.17
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 27
2. Fisica del nucleo
Ricerca di Plasma di Quark e Gluoni (esp. CERN WA97,NA57)
Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale
Responsabile della ricerca: B. Ghidini
Ricercatori MIUR: D. Di Bari, B. Ghidini, F. Navach, F. Posa
Ricercatori INFN: D. Elia, R.A. Fini, V. Lenti, V. Manzari, E. Nappi
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: G. Bruno
Borsista post-doc INFN: A. Kravcakova
Personale tecnico universitario: L. Liberti, R.A. Loconsole
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Scopo della ricerca è trovare evidenza sperimentale della formazione di Plasma di Quark e Gluoni
(QGP), studiando interazioni fra nuclei pesanti di altissima energia.
L'esperimento WA97 ha utilizzato un fascio di nuclei di piombo e un fascio di protoni, accelerati
nel SPS del CERN fino a 160 GeV/c per nucleone e inviati su bersaglio fisso pure di Pb o di Be.
L'esperimento NA57, che lo prosegue ed estende, utilizza anche fasci di 40 GeV/c per nucleone.
Fra i diversi possibili indicatori sperimentali dello stato di QGP, quello preso in esame negli
esperimenti WA97 e NA57 è l'aumento della produzione di particelle strane, rispetto alle
interazioni fra nucleoni singoli. Le particelle strane sono rivelate e ricostruite mediante un
telescopio di rivelatori al silicio, una parte del quale è stata progettata e realizzata dal gruppo di
Bari.
Attività svolta nell'anno precedente:
L'esperimento WA97 ha misurato, fra le altre cose, l'intensità di produzione "per evento" (cioè, a
meno di fattori costanti, la sezione d'urto) degli iperoni Λ, Ξ e Ω e rispettivi anti-iperoni nelle
interazioni p-Be, p-Pb e Pb-Pb; in quest'ultimo caso, l'intensità di produzione è stata ricavata anche
in funzione della "centralità" dell'interazione (cioè del parametro d'urto), espressa come numero di
nucleoni partecipanti alla reazione, a sua volta ricavato dalla misura della molteplicità di particelle
cariche prodotte. I risultati di tale analisi mostrano un forte incremento della produzione di iperoni
e anti-iperoni nel passaggio dalle interazioni p-Nucleo alle interazioni Pb-Pb, che arriva fino a 15
volte per la Ω. Inoltre, la produzione di particelle strane scala linearmente col numero di nucleoni
passando dalle interazioni p-Be a quelle p-Pb, mentre la crescita nel passaggio alle interazioni
piombo-piombo avviene in un modo che non sembra linearmente collegabile all'aumento del
numero di collisioni nucleone-nucleone in un ambiente più ricco di nucleoni. Esiste infine una
precisa "gerarchia" dell'incremento della stranezza, ossia esso risulta maggiore per la Ω rispetto
alla Ξ e per la Ξ rispetto alla Λ. Tutto ciò non è spiegato dagli attuali modelli di interazione
adronica e suggerisce l'innesco di meccanismi collettivi o comunque più complessi della semplice
convoluzione geometrica di più reazioni a due nucleoni. D’altra parte, comportamenti di questo
tipo sono proprio quelli attesi in caso di formazione del Plasma.
E' quindi di grande interesse cercare di verificare se esista un effetto di soglia nell'incremento della
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 28
produzione di stranezza, sia in centralità che in energia. A questo scopo, il programma
sperimentale di WA97 prosegue con l'esperimento NA57, il quale, con un apparato simile ma più
perfezionato, si propone: 1) l'ampliamento della regione di centralità verso valori più periferici
(cioè con un minor numero di nucleoni coinvolti nella reazione), al fine di colmare almeno in parte
l'ampio gap fra i dati p-Pb e quelli Pb-Pb; 2) la ripetizione dell'esperimento ad energia più bassa
(40 GeV/c per nucleone).
Nell'estate del 2001 ha avuto luogo un'altra presa-dati di interazione p-Be a 40 GeV/c, necessaria
perché la sezione d'urto di produzione di iperoni e anti-iperoni a questa energia si è rivelata
piuttosto bassa e il campione ottenuto con il primo run del 1999 non permette analisi
approfondite.Qui di seguito è riassunto il quadro di tutti i dati raccolti nell'esperimento NA57.
PbPb a 160 A GeV/c : 230 M eventi nel 1998 e 230 M eventi nel 2000
PbPb a 40 A GeV/c : 290 M eventi nel 1999
pBe a 40 GeV/c : 60 M eventi nel 1999 e 110 M eventi nel 2001.
Come calibrazione pBe a 160 GeV/c si usano i dati dell'esperimento WA97.
Oltre al run di presa dati, l'attività dell'anno 2001 è stata rivolta all'analisi fisica dei dati raccolti nel
1998 e 1999 e alla ricostruzione geometrica dei dati del 2000. l principali risultati ottenuti dallo
studio delle interazioni Pb-Pb a 160 A GeV/c si possono sintetizzare come segue. Rispetto
all'intervallo di centralità definito da 100-400 nucleoni partecipanti, esplorato dall'esperimento
WA97, è stato possibile scendere fino a 50 nucleoni partecipanti: nel nuovo intervallo più
periferico (50-100 n.p.) si osserva un decremento delle produzione di anti-Ξ rispetto agli intervalli
più centrali, mentre il decremento è meno marcato per gli altri iperoni. Per quanto riguarda la Ω, il
campione non è ancora statisticamente significativo e si aspetta di aggiungere i dati raccolti nel
2000; lo studio di questo campione è stato avviato nella prima metà del 2002. Per quanto riguarda i
dati a 40 GeV/c, si osserva una forte riduzione della produzione di antiiperoni rispetto ai
corrispondenti iperoni.
I principali risultati, ancorché preliminari, sono stati presentati in diverse conferenze
internazionali.
Piano dell'attività futura:
Il programma proseguirà con la ricostruzione geometrica dei dati p-Be del 2001(probabilmente
nella seconda metà del 2002) e con l'analisi fisica di tutti i dati disponibili. Si spera di arrivare,
entro il 2003, ad una descrizione coerente di tutti i processi osservati.
In base ai risultati ottenuti e alle disponibilità di fasci di ioni al CERN, è possibile che
l'esperimento venga proseguito studiando interazioni fra nuclei di minore A (In o Sn) per esplorare
la regione al di sotto dei 50 nucleoni partecipanti.
Pubblicazioni: Dalla 2.1 alla 2.10
Interazioni fra nuclei pesanti ultra-relativistici ad LHC (esp. ALICE)
Altri enti coinvolti: INFN + Politecnico di Bari + Collaborazione internazionale
Responsabile della ricerca: B. Ghidini
Ricercatori MIUR: D. Di Bari, B. Ghidini, F. Navach, F. Posa
Ricercatori INFN: G. De Cataldo, D. Elia, R.A. Fini, V. Lenti, V. Manzari, E. Nappi
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: D. Cozza
Dottorato di Ricerca in Fisica: C.Pastore, E. Carrone
Borsa di studio INFN: M. Caselle, A. Dalessandro, P. Majewski, R. Singh
Personale tecnico universitario: R.A. Loconsole, L. Liberti
Personale tecnico INFN: A. Franco
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 29
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Nel grande anello di accumulazione per adroni LHC (Large Hadron Collider) che sarà realizzato al
CERN nel tunnel di LEP ed entrerà in funzione nel 2006, oltre ai protoni saranno accelerati anche
nuclei pesanti fino al Piombo all'energia di 2.75+2.75 TeV per nucleone. Sarà questa un'occasione
preziosa per studiare le interazioni fra nuclei pesanti nelle condizioni di più alta energia oggi
immaginabile in laboratorio: fenomeni nuovi ed imprevisti potrebbero verificarsi e, fra l'altro, si
dovrebbero avere le condizioni sperimentali più favorevoli per l'attesa transizione di fase dalla
materia nucleare al plasma di quark e gluoni. Nell'ambito di una vasta Collaborazione
internazionale, è stato progettato un esperimento globale (ALICE) con un apparato capace di
rivelare contemporaneamente tutti o quasi tutti i possibili indicatori della formazione del plasma. Il
progetto tecnico completo è stato definito nel corso del 1995. Il gruppo di Bari è impegnato nella
costruzione di due parti dell'apparato, relative, rispettivamente, alla problematica della
identificazione di particelle mediante rivelatori RICH e a quella del tracciamento di precisione di
particelle cariche mediante rivelatori di Pixel al Silicio (principalmente finalizzata, quest'ultima,
alla ricostruzione di particelle a vita media breve, come gli iperoni e le particelle con charm).
Attività svolta nell'anno precedente:
A) RIVELATORI RICH
L’attività svolta durante il 2001 è stata focalizzata principalmente nella realizzazione del primo dei
7 moduli dell’HMPID e della produzione dell’elettronica di front-end. L’acquisizione dei
componenti meccanici del rivelatore, realizzati dalle ditte REVELLI(TO) e CECOM(RM), ha
permesso di assemblare il primo modulo già nel corso del dicembre 2001
I telai sono realizzati con una lega di alluminio stabilizzato (tolleranze di lavorazione meccanica
pari a 100mm). I controlli metrologici effettuati sulla meccanica del rivelatore sono stati
completamente soddisfacenti; dalle misure sulla planarità effettuate sulla meccanica di supporto
dei fotocatodi si ottengono valori inferiori a 0.05 mm.
Nel corso del 2002 è stata completata la catena elettronica di readout. Infatti, si è conclusa
positivamente la fase di progettazione, produzione e test dei Multi Chip Modules (MCM),
ciascuno dei quali gestirà 3840 canali, corrispondenti ad 1/6 dei canali di un singolo modulo. Il
prototipo di MEMcard è stato altrettanto testato con successo.
Inoltre, il gruppo ALICE-HMPID Bari, ha, in particolare, svolto le seguenti attività:
- Test dei chip GASSIPLEX
Sono stati sottoposti a test funzionali circa 12.000 chip Gassiplex al fine realizzare schede
elettroniche contenenti chip con caratteristiche omogenee. La distribuzione dei piedistalli è
gaussiana (sigma circa 15 ADC).
- Preparazione del ‘test bench’ per l’elettronica di read-out DILOGIC
Dopo una versione wire-up è in fase di completamento una versione su circuito stampato
progettato dal CAD elettronico di sezione della test board del DILOGIC3. Il software di base per i
test funzionali di questo chip di read-out è stato già sviluppato e provato sulla versione wired-up.
- Studio linguaggi grafici di programmazione PLC (GRAFCET e GRAPH della Siemens)
Da studi condotti sul controllo del sistema di ricircolo del C6F14, si è evidenziato che il linguaggio
grafico GRAPH della Siemens per la programmazione dei PLC consente di risolvere complessi
problemi di controllo senza l’ausilio di programmatori esperti. Tale motivo rende particolarmente
interessante l’impiego di questo linguaggio per il sistema di controllo dell’HMPID.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 30
- Meccanica di supporto dell’HMPID
Sebbene prevista per il 2002 la realizzazione del disegno della piattaforma di installazione e del
cradle, il progetto ha subito un ritardo a causa della decisione della Collaborazione ALICE di
inserire all’interno dell’apparato sperimentale un calorimetro elettromagnetico di grande
accettanza per la fisica dei jet. Poichè le misure effettuate con il calorimetro dovranno essere
correlate a quelle del PHOS, l’HMPID è stato ruotato rigidamente di 60° in azimuth. Ciò non
comporta ovviamente nessuna differenza nella copertura in rapidità e pT del rivelatore HMPID,
data la simmetria cilindrica dell’apparato di ALICE rispetto alla linea del fascio.
Questo cambiamento offre il vantaggio di poter progettare in maniera più semplice il sistema di
circolazione del liquido radiatore; inoltre, da un punto di vista fisico, offrirebbe la possibilità di
prevedere run con raggi cosmici (cosa impossibile nella precedente configurazione data
l’orientazione dei radiatori), utili sia dal punto di vista della calibrazione del rivelatore che per
problemi di allineamento dell’HMPID con l’apparato di ALICE. Tale spostamento comporta, però,
un design più complicato della piattaforma di installazione e del cradle ed una maggiore difficoltà
di accesso al rivelatore. Data la nuova posizione del rivelatore, il gruppo di Bari ha dovuto
riprogettare il circuito di ricircolo del freon.
- Detector Control System
E’ stato effettuato il test di una parte del Detector Control System durante il test beam nell’ottobre
2001, al T10 PS del CERN. I dati sono raccolti attraverso gli OPC (CAEN) server e client,
configurazione che sarà adottato durante la presa dati dell’esperimento.
In tali test si è inoltre monitorato il riempimento e lo svuotamento di un radiatore del proto-3, i cui
dati sono stati anche in questo caso acquisiti tramiti l’OPC server (Siemens).
- Analisi dati
I successi nell’impiego del prototipo di RICH, denominato proto-2, per l’identificazione di
particelle cariche nella regione centrale di rapidità (|h|<0.2), nell’esperimento STAR nel 2000
(interazioni Au+Au a 130 GeVA), ha indotto la collaborazione STAR ad utilizzarlo anche per i run
del 2001, riguardanti interazioni Au+Au a 200 GeVA. In parte di questi run si è impiegato un
trigger di terzo livello (HLT) appositamente dedicato alla selezione di particelle cariche ad alto
impulso trasverso (>3 GeV/c) che abbiano attraversato il RICH. In tal modo si è potuto estendere a
più alti impulsi trasversi (fino a circa 5 GeV/c) l’identificazione di particelle, limitata per i run nel
2000 a 3 GeV/c a causa della bassa statistica a disposizione.
Dai risultati preliminari dell’analisi degli eventi centrali Au+Au a 200 GeVA, si evince che il
rapportoantiprotone/proton decresca all’aumentare dell’impulso trasverso; questo effetto non è
visibile nei dati a 130 GeVA, dove tale rapporto rimane essenzialmente costante (circa 0.6) fino a
2.5 GeV/c. Di particolare interesse sarà l’indagine sull’origine del comportamento suddetto, se,
cioè, esso sia riconducibile a qualche effetto legato all’energia a disposizione nel centro di massa,
oppure all’incidenza di errori sistematici sulla misura.
B) RIVELATORI A PIXEL DI SILICIO
L’attività sui rivelatori a Pixel, finalizzata alla realizzazione dei due strati cilindrici più interni
dell'ITS (Inner Tracking System) di ALICE, nel corso del 2001 ha riguardato in particolare:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 31
1. Costruzione moduli (half-stave) costituenti del rivelatore
2. Elettronica di F.E. e test funzionali del chip di lettura
3. Sistema di controllo e distribuzione delle alimentazioni
4. Sviluppo ‘Bump Bonding’ con Alenia Marconi Systems
5. Sviluppo Database per l’SPD (Silicon Pixel Detector)
6. Sviluppo trigger (PIXEL + ITS)
7. Software.
Nei mesi di Luglio e Settembre 2001 alcuni chip sono stati sottoposti a test su fascio al CERN.
Viene ora brevemente descritta l’attività relativa a ciascuno di questi punti.
1) Costruzione moduli (half-stave).
Nella prima parte del 2001 si è avuta una ridistribuzione delle attività fra i gruppi coinvolti nel
progetto SPD, in basae alla quale al gruppo di Bari è stata affidata la responsabilità della
costruzione dei moduli costituenti del rivelatore (half-stave). Ciascuno di questi consiste in un bus
multistrato in kapton-Al, sul quale vengono incollati con precisione micrometrica due ladders, un
extender per la connessione delle alimentazioni ed un MCM per l’elettronica di controllo, con le
relative microsaldature. Tutto il lavoro va eseguito in Camera Pulita. Per la realizzazione del
progetto è stata acquistata una macchina a coordinate a controllo numerico (dedicata) e sono stati
adeguati gli ambienti di camera pulita della Sezione INFN. Dopo aver realizzato i componenti
dummy che costituiscono l’half-stave e aver costruito alcuni strumenti di lavoro idonei, si sta
procedendo alla realizzazione dei primi test finalizzati alla scelta delle colle e alla messa a punto
della procedura di incollaggio. I primi assemblaggi sono stati realizzati utilizzando sia colle
epossidiche che siliconiche, mentre sono in corso di acquisizione altri campioni inclusi film
adesivi sottili; i suddetti assemblaggi sono stati anche utilizzati per prove di wire-bonding.
2) Elettronica di F.E. e test funzionali del nuovo chip di lettura ALICE1
Il nuovo chip di lettura per i pixel di ALICE. (0.25 µm CMOS) e’ stato sottomesso ed i primi test
funzionali sono stati effettuati, presso il laboratorio del CERN. Gli ingegneri del Politecnico hanno
completato, a Bari, l’attrezzatura del loro laboratorio, ove prevedono di caratterizzare in
particolare la parte analogica del chip, accedendo ai singoli blocchi interni (preamplificatore,
sezione I e II dello shaper, discriminatore). Scopo di questi test è quello di svolgere un’analisi
statistica delle strutture elementari del F.E., che consentirà di stabilire quale parte del circuito sia
piu’ critica dal punto di vista della ripetibilita’ delle prestazioni. Questo tipo di test é
particolarmente importante nel caso del chip ALICE1, in quanto la sua elettronica rad-hard é
costituita da transistor MOS a canale n, con strutture ‘gate all around’, con caratteristiche di
matching inferiori a quelle dei transistor tradizionali.
Nel laboratorio della Sezione INFN di Bari si sta procedendo all’installazione del nuovo sistema di
lettura e test per ALICE1, basato su un PC con interfaccia PCI per VME, un controllore VME
JTAG, una scheda di lettura VME ‘Pilot Board’ e software LabView. Tale sistema sarà installato
entro la fine dell’estate e sarà impiegato per misure di caratterizzazione finalizzate alla messa a
punto del processo di bump-bonding, per il test dei ladder e probabilmente quello dei moduli
finali.
3) Sistema di controllo e distribuzione delle alimentazioni
L’attività svolta nel corso dell’ultimo anno ha interessato principalmente i seguenti aspetti:
dimensionamento e segmentazione del sistema di alimentazione, indagine su qualità e costi delle
sorgenti, test e caratterizzazione di componenti vari (cavi, regolatori di tensione, alimentatori),
sviluppo e realizzazione di un prototipo della scheda di regolazione, impostazione dello schema di
principio del sistema di controllo ed integrazione nel DCS ALICE.
La segmentazione del sistema lascia aperta ancora una doppia opzione, da valutare in via definitiva
anche in relazione al costo effettivo delle sorgenti che si riterranno idonee; il test su fascio dei
prossimi giorni consentirà, a tal riguardo, di valutare sia il sistema CAEN SY1527 con scheda
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 32
A1519 per le alte tensioni (tensione di svuotamento dei rivelatori) che degli alimentatori Wiener
PL500 per le basse tensioni al fron-end: queste sono appunto tra le ipotesi più interessanti emerse
dalla fase di indagine dei mesi scorsi.
La fase di caratterizzazione della versione attualmente disponibile dei regolatori (L4913 della ST)
è stata completata; il comportamento dei dispositivi è risultato sufficientemente buono da
consentire l’avvio della fase di sviluppo della scheda: ne è stato realizzato un prototipo, dotato di
controllo remoto di tipo seriale. La scheda verrà impiegata nel test su fascio di questi giorni; sarà
possibile pilotarla in remoto attraverso un prototipo di DCS (sviluppato in Labview) che integra
anche il controllo delle alte tensioni.
4) Sviluppo ‘Bump Bonding’ (R&D con ALENIA)
La collaborazione del gruppo di Bari con la Alenia Marconi Systems, iniziata utilizzando i
componenti della precedente generazione di rivelatori a pixel (Omega3) impiegati
nell’esperimento NA57, è proseguita nel 2001 utilizzando i primi componenti ALICE1 disponibili.
In particolare, fino ad oggi sono stati assemblati diversi singoli e due ladders da 5 chip ciascuno. I
singoli, realizzati utilizzando chip non precedentemente selezionati, causa la non disponibilità del
sistema di test, sono stati sottoposti a test su fascio all’SPS nel Luglio e nel Settembre 2001,
fornendo risultati molto positivi, analogamente agli assemblaggi forniti dall’altro fornitore (VTT).
I due ladder sono stati dapprima sottoposti a test di laboratorio mediante l’ausilio di sorgenti
radioattive, confermando gli ottimi risultati già riscontrati con i singoli, e saranno esposti al fascio
all’SPS nel corso del test-beam previsto per l’estate 2002.
5) Data Base
Nel corso del 2001 e dei primi mesi del 2002 è stato sviluppato dal gruppo di Bari il Database
ufficiale ottimizzato per la fase di costruzione del rivelatore a pixel, ivi inclusa l’interfaccia grafica
tra il sistema di acquisizione e test sviluppato dal gruppo CERN e il Database stesso, che consente
il trasferimento automatico dei risultati dei test dai singoli laboratori al Database centralizzato
attraverso la rete. Nel Database, accessibile anche tramite interfaccia Web, sono fino ad oggi
immagazzinate le informazioni relative a circa 800 chip.
6) Trigger
Il dott. Vito Lenti, nominato responsabile del trigger per l'ITS fin dal marzo del 2000, sta
collaborando, all'interno del gruppo ALICE-TRIGGER, alla stesura del documento U.R.D. (User
Requirement Document) che definisce il protocollo di tutti i segnali scambiati fra i rivelatori di
ALICE ed il trigger centrale, occupandosi in particolare del protocollo riguardante i pixel e gli altri
rivelatori del'ITS.
7) Software
E' stato completato lo studio sulla misura della molteplicità degli eventi usando l'informazione dei
primi due piani del sistema di tracciamento interno (ITS), composti da rivelatori a pixel di silicio.
Tale lavoro, cominciato alla fine dello scorso anno, è ora parte integrante del Physics Perfomance
Report (PPR), il documento che riporta la capacità dell'apparato ALICE di rivelare i segnali fisici
proposti.
La molteplicità dell'evento viene valutata sia contando il numero di "clusters" di pixels di ciascun
piano, sia facendo uso di "tracklets", definiti dall'associazione dei "clusters" sui due piani.
L'informazione sui "clusters" è ricavata tracciando eventi Monte Carlo di varie molteplicità nel
simulatore ufficiale dell'apparato di ALICE. Gli impatti delle tracce nei piani di pixel vengono poi
convertiti in numero di pixels accesi, tramite la simulazione della risposta del rivelatore con un
modello ideato e messo a punto negli anni precedenti a Bari ed a Salerno. Dalla metà del 2001 tale
modello è la versione ufficiale e riconosciuta dalla comunità software di ALICE. Esso è stato
confrontato con i dati ottenuti dai test beam effettuati nel corso del 2001.
Piano dell'attività futura:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 33
A) RIVELATORI RICH
Di seguito sono riportati i punti salienti per l’attivita prevista per l’anno 2003 dal gruppo:
- completamento costruzione e test dei radiatori;
- assemblaggio e test dell’elettronica di readout;
- inizio costruzione sistema di monitoraggio del circuito di ricircolo del radiatore liquido C6F14;
- messa a punto di una stazione di test con raggi cosmici, che include il prototipo di RICH (pari ad
1/6 di modulo HMPID) già operante a Bari, per testare le procedure da implementare nel sistema
di controllo DCS.
B) RIVELATORI A PIXEL DI SILICIO
I punti salienti per l’attivita prevista per l’anno 2003 sono:
-Messa a punto processo di assemblaggio dell’half-stave e realizzazione prototipo (milestone).
-Messa a punto procedura di test dei ladder ALICE1.
-Prosecuzione della collaborazione con l’ALENIA per il bump-bonding dei ladder, anche
assottigliati presso altri laboratori, ed inizio produzione.
-Test di caratterizzazione dei regolatori di tensione e realizzazione di una scheda prototipo di
regolazione per un intero settore.
-Test su fascio di rivelatori a pixel.
-Analisi dati test-beam 2002.
-Studio della produzione di particelle strane nell’esperimento ALICE nell’ambito del PPR.
Pubblicazioni: Dalla 2.11 alla 2.11
Reazioni Nucleari indotte da ioni pesanti
Responsabile della ricerca: G. D'Erasmo
Ricercatori MIUR: G. D'Erasmo, E.M. Fiore
Ricercatori INFN:
A. Pantaleo
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: D. Di Santo, M. Palomba
Dottorato di Ricerca in Fisica: G. Simonetti
Borsa di studio INFN: B. Dalena
Personale tecnico INFN: G. Antuofermo,G. Iacobelli, M.Sacchetti,P.Vasta
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Decadimento di nuclei caldi.Emissione di prefissione. Dinamica delle collisioni. Densità dei livelli
nucleari in nuclei vicini alla chiusura di shell. Astrofisica nucleare.
Attività svolta nell'anno precedente:
I risultati ottenuti nello studio del sistema meno asimmetrico 32S su 64Ni a energia incidente di 157
MeV (misura effettuata presso i Laboratori Nazionali di Legnaro (Padova)) che permette ancora
una buona separazione fra le varie possibili ripartizioni dell'energia di eccitazione totale, mostrano
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 34
un interessante andamento gia' in parte presente negli studi precedenti:per sistemi dove lo ione
bersaglio acquista nucleoni é confermata una ripartizione sempre proporzionale alle masse, come
all’equilibrio termico; se , viceversa , lo ione bersaglio perde nucleoni si evidenzia il processo di
equipartizione dell‘ energia di eccitazione totale : questa evoluzione fra il regime di equipartizione
e quello di ripartizione, proporzionale alle masse, dell'energia d'eccitazione totale, mentre
conferma le previsioni generali , ne evidenzia una dipendenza dalle masse scambiate, che il
modello di Randrup Nucleon Exchange Model (NEM) non prevede.Una eventuale dipendenza dal
trasferimento di massa netta della ripartizione dell’energia di eccitazione tra i frammenti si può
trovare nello studio della reazione anelastica 58Ni su natAg a energia 16.6 Mev/amu, misura
effettuata al Laboratori Nazionali del Sud(LNS) di Catania. La valutazione sperimentale
dell’energia di eccitazione degli ioni emergenti viene fatta mediante la misura della molteplicità
media dei neutroni evaporati nel processo di diseccitazione. L’analisi dei dati è ancora in corso.
Tuttavia sulla base della sola analisi dell’emissione neutronica del frammento simile al proiettile,
che non è risultata dipendere dalle ipotesi sulla esistenza di una eventuale sorgente di emissione di
neutroni di pre-equilibrio,vi è evidenza che, per un fissato trasferimento netto di massa, la
ripartizione dell’energia di eccitazione segue l’andamento generale previsto dal modello NEM
mentre, fuori dalla previsione del modello stesso, vi è evidenza di una dipendenza dalla massa
netta trasferita per fissati intervalli di Q-valore. A piu' alte energie incidenti, invece, la ripartizione
dell'energia di eccitazione viene influenzata dall'esistenza di una "Mid Rapidity Source" collegata
alla emissione di pre-equilibrio. Una conferma viene dallo studio delle reazioni anelastiche e della
emissione di particelle cariche e neutroni del sistema 35Cl + natTa ad E/A = 43MeV dal quale
appare evidente una grossa partecipazione della MRS all' apporzionamento dell’energia di
eccitazione con depressione delle quote attribuibili da un puro modello binario al quasi-proiettile e
al quasi-bersaglio.
Sono inoltre stati effettuati presso i Laboratori Nazionali di Legnaro (PD) esperimenti sulla
sintesi di nuclei superpesanti(predizione teorica di una linea di stabilità di elementi con
Z=114,N=184) nelle reazioni tra ioni pesanti.E' stata effettuata una prima misura di molteplicità
neutronica finalizzata allo studio della dinamica di fissione nella regione di massa superpesante.In
particolare è stata studiata la reazione 80Se+208Pb a energia 470 MeV che popola il sistema
composto(A=288, Z=116) a energia di eccitazione di 45 MeV è ancora in corso l'analisi dei dati.
E' continuato lo studio della interferenza quanto-statistica dei sistemi fermionici che si è rivelato
un utile mezzo di indagine delle caratteristiche della materia nucleare eccitata e dei meccanismi di
reazione.
L'analisi dei dati delle misure delle funzioni di correlazioni n-n, n-p e p-p in reazioni indotte da 58N
i a 45 Mev/amu su bersagli leggeri, medi e pesanti(27Al,58,natNi e 197Au)eseguite presso il punto
misura per la spettroscopia neutronica dei Laboratori Nazionali del Sud (LNS) di Catania in
collaborazione con l'esperimento CHIC hanno confermato la predizione teorica di emissione da
parte di una sorgente di pre-equilibrio.Nella misura delle funzioni di correlazione di due neutroni il
confronto dei dati sperimentali con i risultati della gestione di modelli teorici conferma l’esistenza
dell’emissione di neutroni da una sorgente di pre-equilibrio che risulta più importante nel caso dei
due nuclei più pesanti. La misura simultanea delle funzioni di correlazione n-n, p-p e n-p per la
reazione,58Ni+27Al sempre a energia di 45MeV/amu, che permette di separare il contributo
dell’interazione colombiana,conferma ulteriormente l’esistenza di una emissione di pre-equilibrio
non solo per i neutroni ma anche per i protoni.Per i tre sistemi studiati, il confronto delle funzioni
di correlazione n-n forniscono informazioni sulle scale temporali dell’emissione, che risulta più
breve per il sistema simmetrico Ni-Ni suggerendo che per questa reazione potrebbe esserci un
contributo da una “Mid-velocity Source”, mentre per sistemi asimmetrici domina l’emissione di
frammenti tipo proiettile o bersaglio. Le funzioni di correlazione a due nucleoni, che normalmente
sono utilizzate per estrarre informazioni circa il tipo di sorgente emettitrice e il tempo di durata
dell’emissione, nel caso in cui si considerano particelle non identiche, come neutrone e protone,
possono fornire informazioni ulteriori indipendenti dal modello circa la sequenza temporale di
emissione di particella (neutrone o protone) connessa alla differente “strenght” di interazione dello
stato finale nucleare.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 35
Piano dell'attività futura:
Si prevede di completare lo studio sugli effetti dinamici nella popolazione di elementi superpesanti
attraverso misure di molteplicità di neutroni di pre e post-fissione nella reazione 56Fe+232Th
a
energia di 316 MeV che popola il sistema composto(A=288,Z=116)e ad energia di eccitazione di
45 MeV,nucleo composto già prodotto in un differente canale di ingresso.
Pubblicazioni: Dalla 2.12 alla 2.14
Fisica degli ipernuclei a DAFNE (Esp. FINUDA)
Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale
Responsabile della ricerca: V. Paticchio
Ricercatori MIUR: G. D'Erasmo, E. M. Fiore
Ricercatori INFN: A. Pantaleo , V. Paticchio
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: D. Di Santo
Dottorato di Ricerca in Fisica: G. Simonetti
Personale tecnologo INFN: G. Antuofermo, G. Iacobelli, M. Sacchetti, P. Vasta
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Studio di stati ipernucleari prodotti mediante interazione di nuclei medio leggeri con fasci di K a
riposo prodotti sul fascio D2 del collisore e+ e- da 510 MeV + 510 MeV DAFNE dei Laboratori
nazionali di Frascati dell'INFN. Si sta procedendo alla realizzazione di uno spettrometro per p- ad
alta risoluzione in momento, integrato da uno spettrometro grandangolare per neutroni. Si tratta di
una collaborazione tra le Sezioni INFN di Bari, Torino, Brescia, Pavia, Trieste e L.N.F. con JINR
Dubna e TRIUMF Vancouver. La Sezione di Bari ha la responsabilità dello spettrometro
neutronico e la corresponsabilità del rivelatore di vertice a µ-strip di silicio.
Attività svolta nell'anno precedente:
Sono in corso con il rivelatore di vertice a µ-strip di silicio le misure di raggi cosmici per la messa
a punto dell' hardware e del software di presa dati, di monitoring e di ricostruzione del Baricento
della carica . Le misure continueranno fino all' ingresso in macchina previsto per ottobre 2002.
Nel primo semestre 2002 presso i Laboratori Nazionali di Frascati (LNF)dove è gia installato lo
spettrometro neutronico(TOFONE) all'interno del magnete sono stati effettuati vari tests
dell'apparato con i raggi cosmici in presenza del campo magnetico. E' in corso l'analisi dei dati.
Sono inoltre in corso misure di raccolta di luce agli estremi di ogniuno degli scintillatori che
costituiscono l'apparato TOFONE iniettando un impulso laser di intensità variabile in modo da
avere la conoscenza in tempo di tutti i numerosi canali di CFD in funzione dell’ampiezza
dell’impulso, sia in regime di linearità della risposta in carica sia nel presumibile regime di
saturazione di detta risposta.Queste misure sono finalizzate allo studio della migliore risoluzione
temporale ottenibile sperimentalmente dal'apparato TOFONE per permettere la misura delle vite
medie degli Ipernuclei con una precisione migliore di quelle ottenute finora.
Piano dell'attività futura:
Alla fine del 2002 si prevede completata l'installazione di tutto l'apparato presso i Laboratori
Nazionali di Frascati (LNF)e dall'inizio del 2003 di avere a disposizione il fascio di DAFNE e
iniziare a runnare.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 36
Pubblicazioni: Dalla 2.15 alla 2.15
Misure di sezioni d'urto neutroniche di interesse per l'Astrofisica e per applicazioni
medico-industriali.
Altri enti coinvolti: ENEA (Bologna), MURST (Univ. Bologna e Trento), Consorzio Europeo
n_TOF
Responsabile della ricerca: N. Colonna
Ricercatori MIUR: R. De Leo
Ricercatori INFN: N. Colonna, G. Tagliente
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: S. Marrone
Altro (specificare): R. Terlizzi (borsista EC)
Personale tecnologo INFN: V. Variale
Personale tecnico INFN: M. Sacchetti, P. Vasta
Scopo ed obiettivi della ricerca:
L'esperimento si propone lo studio di sezioni d'urto neutroniche presso la facility n_TOF (neutron
Time of Flight), divenuta recentemente operativa al CERN. Le caratteristiche innovative del fascio
di neutroni, in particolare il largo spettro energetico, l'elevata intensita', l'alta risoluzione e il basso
background, rendono n_TOF una facility unica al mondo, permettendo misure di interesse vitale
nei campi della tecnologia nucleare, dell'Astrofisica, e della fisica nucleare fondamentale. In
particolare, scopi primari dell'esperimento sono:
- lo studio di reazioni di cattura neutronica, coinvolte nei processi di Nucleosintesi Stellare;
- la raccolta dei dati nucleari di interesse per la produzione di energia e per la trasmutazione delle
scorie radioattive, tramite sistemi basati su acceleratori (i cosiddetti ADS o Accelerator Driven
Systems).
Il fascio di neutroni e' prodotto per spallazione da protoni di 20 GeV del PS, su un bersaglio
di Piombo. La sala sperimentale e' situata all'estremita' di un tunnel per tempi di volo di 200 metri
di lunghezza. L'elevato flusso (fino a tre ordine di grandezza superiore ad altre facilities per
neutroni) consente lo studio di reazioni su bersagli radioattivi, quali frammenti di fissione e attinidi
che costituiscono larga parte delle scorie nucleari a lunga vita media. Innovativi sistemi di
rivelazione e di acquisizione dati sono impiegati nello studio delle reazioni di cattura, di fissione
ed inelastiche, di interesse per gli ADS e per l'Astrofisica Nucleare.
La collaborazione n_TOF consta di 150 ricercatori di 40 Istituzioni, perlopiu' Europee. In
considerazione degli aspetti applicativi della ricerca, l'esperimento usufruisce di un finanziamento
da parte della Commissione Europea nell'ambito del V Programma Quadro per la Ricerca
(contratto n. FIKW-CT-2000-00107).
Al progetto partecipano 15 ricercatori italiani afferenti a 4 sezioni dell'INFN (Bari, Bologna,
Laboratori Nazionali di Legnaro, Trieste), all'ENEA e ai dipartimenti di Fisica dell'Universita' di
Bari, Bologna, Trento e Trieste.
Attività svolta nell'anno precedente:
Ad Aprile 2001 e' stata completata la facility ed il "commissioning" del fascio di neutroni. A
Maggio 2001 sono iniziate le prime misure, volte alla caratterizzazione del fascio. Le misure di
flusso e di risoluzione hanno mostrato risultati in linea con le previsioni, mentre e' stato osservato
un background superiore alle aspettative. Identificata la sorgente del background (cattura muonica
nella sala sperimentale), l'aggiunta di opportune schermature ha permesso di ridurre il fondo di
oltre un fattore 30, portandolo ad un livello di gran lunga inferiore a quello esistente presso altre
facilities per neutroni.
Nel periodo Settembre-Novembre 2001 sono state misurate reazioni "standard", ovvero con
sezioni d'urto note, al fine di verificare l'attendibilita' dei dati prodotti presso la facility n_TOF. Le
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 37
misure di cattura su Au, Ag e Fe, e di fissione su U e Bi hanno dimostrato l'elevata precisione
(circa 2 %) ottenibile presso la facility n_TOF.
Ultimata la caratterizzazione del fascio, e' stata effettuata la misura della reazione di cattura su
151Sm, un isotopo radioattivo di notevole interesse sia per l'Astrofisica che per lo sviluppo di
nuove tecnologie nucleari. Attualmente e' in corso l'analisi dei dati di questa reazione.
Piano dell'attività futura:
La dimostrazione delle caratteristiche innovative del fascio di neutroni ha aperto la strada ad un
vasto programma di misure di interesse per vari campi della Fisica fondamentale ed applicata. In
particolare sono previste misure di reazioni indotte da neutroni su isotopi di interesse per il ciclo
del Torio (produzione di energia), su frammenti di fissione e attinidi a lunga vita media
(incenerimento di scorie radioattive), e su isotopi coinvolti in processi di Nucleosintesi stellare.
Nei prossimi mesi e' previsto un upgrade dell'apparato sperimentale, con l'aggiunta di un
calorimetro gamma, costituito da cristalli di BaF2, attualmente in fase di costruzione. Il
completamento del calorimetro e' previsto entro fine 2003.
SOurce of LOw-energy NEutrons: produzione di neutroni di bassa energia per terapia
oncologica
Altri enti coinvolti: Instituto Nazionale Fisica Nucleare
Responsabile della ricerca: N. Colonna
Ricercatori MIUR: A. Rainò
Ricercatori INFN: N. Colonna, P. Colangelo
Personale tecnologo INFN: V. Variale
Scopo ed obiettivi della ricerca:
L'esperimento SOLONE si propone l'individuazione di sorgenti di neutroni basate su acceleratori
per la Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). La BNCT è una innovativa tecnica adroterapica
attualmente allo studio per la cura di tumori difficilmente trattabili con tecniche chirurgiche o
radio- e chemio-terapiche. Essa si basa sul danno da radiazione prodotto a seguito della cattura di
neutroni termici da parte del 10B, precedentemente accumulato selettivamente nelle cellule
tumorali. A ragione della elevata selettività di questa tecnica, la BNCT è attualmente allo studio
per il trattamento del Glioblastoma Multiforme, una forma altamente aggressiva di tumore al
cervello, nonchè per tumori al fegato, pancreas e per il melanoma cutaneo.
Sebbene sia già in corso una sperimentazione clinica con fasci di neutroni da reattori nucleari,
l'utilizzo ospedaliero della BNCT richiede lo sviluppo di fasci di neutroni con acceleratori. Scopo
della ricerca è da un lato la determinazione dell'energia ottimale dei neutroni per la terapia, e
dall'altro, l'individuazione di una o più reazioni indotte da protoni o deutoni a bassa energia, per la
produzione di fasci di neutroni epitermici.
L'esperimento è iniziato nel 1998 e terminato, per l'INFN, nel 2000. Tuttavia è ancora in fase di
svolgimento l'attività di ricerca nel campo, che riguarda anche lo studio di fattibilità di un
acceleratore di piccole dimensioni per installazione ospedaliera.
Attività svolta nell'anno precedente:
Nel corso del 2001, nell'ambito di una tesi di laurea in Fisica svolta presso il Dipartimento di
Fisica dell'Università di Bari (dott.ssa R. Terlizzi), sono state svolte numerose simulazioni, con il
programma GEANT3.21, al fine di determinare l'energia ottimale del fascio di neutroni in
funzione della profondità della lesione tumorale nel tessuto cerebrale. I risultati hanno mostrato
che per tumori situati a profondità fra i 3 e 7 cm, il massimo effetto terapeutico è ottenuto
utilizzando fasci di neutroni di qualche keV di energia. Si è dimostrato che la reazione indotta da
protoni da 2 MeV su bersagli di 7Li è in grado di produrre fasci terapeutici della energia e flussi
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 38
richiesti, purchè si disponga di un acceleratore di protoni da 30 mA di corrente. Uno studio di
fattibilità di un tale acceleratore ha mostrato che la soluzione migliore è un Radio-Frequency
Quadrupole (RFQ) in grado di accelerare e focalizzare fasci anche molto intensi, grazie ad un
efficace contrasto delle forze di carica spaziale. Un possibile RFQ per BNCT risulta avere una
lunghezza di 2 metri, perfettamente compatibile con installazione ospedaliera.
I risultati della ricerca sono stati oggetto nel 2001 di una presentazione alla conferenza
Internazionale "Nuclear Physics in the 21st Century", Berkeley, 30 July-3 August 2001.
Piano dell'attività futura:
Ci si propone nei prossimi anni di continuare l'attività di ricerca sulla BNCT in collaborazione con
progetti italiani ed internazionali nel campo. In particolare, è già attiva una collaborazione con i
Laboratori Nazionali di Legnaro, nell'ambito del progetto SPES/BNCT. Il gruppo di Bari si sta
occupando dello studio di reazioni (in particolari su bersagli di 13C) da utilizzare in congiunzione
con il fascio di protoni da 5 MeV previsto nel progetto. Continueraà inoltre lo studio di fattibilità
di un acceleratore di piccole dimensioni (e costi ridotti) per applicazione ospedaliera della BNCT.
Pubblicazioni: Dalla 2.16 alla 2.17
Spettroscopia nucleare di ipernuclei eccitati da reazioni (e,e'k+)
Altri enti coinvolti: INFN + vari istituti stranieri
Responsabile della ricerca: R. De Leo
Ricercatori MIUR: R. De Leo
Ricercatori INFN: G. De Cataldo
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: L. Lagamba
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Studio dei livelli eccitati di ipernuclei raggiunti con reazioni (e,e'K+) su nuclei stabili.
L'esperimento ha il fine di determinare il potenziale di spin-orbita lambda-nucleone, di
fondamentale importanza per la spettroscopia degli ipernuclei. L'esperimento viene svolto in
condizioni sperimentali tali da assicurare una risoluzione energetica degli spettri finali inferiore ai
200 keV.
Per questo fine si usano fasci altamente monoenergetici, bersagli sottili, e si rivelano le particelle
prodotte (e',K+) con due spettrometri magnetici a risoluzione superiore a 10-4 in momento,
equipaggiati con rivelatori nel piano focale capaci di assicurare una precisa identificazione delle
particelle prodotte.
L'esperimento si svolge presso la sala A del laboratorio Jlab di Newport News (Virginia-USA) con
elettroni di energia massima di 6 GeV.
Attività svolta nell'anno precedente:
Si sono progettati due setti magnetici da premettere ai due spettrometri magnetici in modo da
assicurare loro la rivelazione di particelle diffuse a piccoli angoli di diffusione, attorno ai 6 gradi,
dove le sezioni d'urto (e,e'K) sono di un ordine di grandezza piu' alte rispetto ai 12 gradi, angolo
minimo ai quali è possibile settare gli spettrometri megnetici di sala A del Laboratorio Jlab
(Virginia-USA) senza l'ausilio dei setti.
Tali setti, di progetto italiano, sono in fase di costruzione presso una industria americana.
Per una completa identificazione delle particelle nel piano focale dello spettrometro adronico
(bisogna identificare con certezza pochi kaoni prodotti in un mare di protoni), si è costruito un
rivelatore RICH con radiatore gassoso (freon pesante). Per tale rivelatore il gruppo di Bari ha
contribuito alla progettazione, all'assemblaggio della parte elettronica della strumentazione di
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 39
acquisizione dati, e alla deposizione-evaporazione di fotocatodi.
Piano dell'attività futura:
E' prevista l'installazione dei due setti magnetici e del rivelatore RICH, e il loro test sotto fascio
con presa dati della reazione 12C(e,e'k) tra 4 e 6 GeV. Dopo questo esperimento test, saranno
investigati vari nuclei targhetta.
Pubblicazioni: Dalla 2.18 alla 2.20
Studio del Deep Inelastic Scattering presso lo spettrometro HERMES del laboratorio
DESY di Amburgo (exp. HERMES)
Altri enti coinvolti: INFN + vari istituti stranieri
Responsabile della ricerca: R. De Leo
Ricercatori MIUR: R. De Leo
Ricercatori INFN: E. Nappi, G. Tagliente
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: S. Marrone, L. Lagamba
Scopo ed obiettivi della ricerca:
L'esperimento Hermes studia lo scattering profondamente inelastico di elettroni polarizzati di 27
GeV su nuclei (H, D, Ar, ..) gassosi polarizzati. Con la rivelazione di tutte le particelle prodotte in
un piccolo angolo in avanti, l'esperimento ha lo scopo di fornire informazioni utili alla
identificazione delle origini dello "spin del nucleone".
Attività svolta nell'anno precedente:
Negli anni precedenti Bari ha contribuito allo spettrometro Hermes con la progettazione e
costruzione di un rivelatore RICH a doppio radiatore (aerogel + freon) capace di una completa
identificazione di particelle nel range energetico 1-30 GeV.
Piano dell'attività futura:
Per estendere le potenzialità di Hermes allo studio di reazioni esclusive, quali il "deep virtual
Compton scattering", l'"exclusive pion production", e l'"exclusive vectormeson production", si è
progettato un "recoil detector" che verrà posizionato attorno alla targhetta e prima dello
spettrometro. Il recoil detector sarà costituito da cilindri concentrici di silici, fibre scintillanti,
rivelatori gamma, e rivelatori di neutroni. Il gruppo di Bari sarà coinvolto nella costruzione dei
rivelatori a fibre scintillanti e di neutroni.
Pubblicazioni: Dalla 2.21 alla 2.29
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 40
3. Fisica della materia condensata
Tecniche ottiche innovative per applicazioni ambientali: "Sensori fotoacustici per il
controllo ambientale" ( Progetti Sud-FESR/INFM , ASI/INFM ; sez. A INFM; Centro di
Eccellenza TIRES ).
Altri enti coinvolti: INFM ; Bell Laboratories, Lucent Technologies, Murray Hill, NJ, USA ;
RAF S.r.l. , Bari ; Kleistek , Bari.
Responsabile della ricerca: M. Ferrara
Ricercatori MIUR: M. Ferrara, P.M. Lugarà, G. Scamarcio, I.M. Catalano, L. Baldassarre, M.
Dabbicco.
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: G. Ventruti
Altro (specificare): G.Plotino
Personale tecnico universitario: M.Cornacchia, M.Sibilano
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Per quel che attiene la diagnostica ambientale un grande impulso hanno di recente avuto tecnologie
di valutazione della concentrazione di inquinanti e di temperatura nei processi combustivi oltre che
quelle di monitoraggio delle aree urbane con la determinazione del particolato in sospensione.
Alcune di queste tecnologie sono da considerarsi consolidate e l'obiettivo delle attuali ricerche è
quello di rendere fruibili in modo significativo da parte dell'utenza pubblica e privata. In tal senso
la ricerca è orientata all'ingegnerizzazione ed in alcuni casi trasportabilità dei sistemi di
rilevamento. Al fine di raggiungere gli obiettivi prefissati, l'Unità di Ricerca INFM di Bari
propone metodi e sensori basati sulla Spettroscopia Fotoacustica (PAS). L'impiego di tale tecnica
spettroscopica nella rivelazione di inquinamento ambientale, permette il raggiungimento di livelli
di sensibilità ( poche decine di parti per miliardo )superiori rispetto alle tecniche spettroscopiche
convenzionali. I rivelatori di gas basati sull'effetto fotoacustico possono essere impiegati sia in
ambienti interni che esterni per il monitoraggio di gas tossici ed inquinanti nell'atmosfera,
l'identificazione degli inquinanti gassosi e il campionamento dell'aria in zone prefissate. I
rivelatori PAS oltre che essere stabili ed affidabili (richiedono saltuarie calibrazioni) possono avere
un' ampia gamma dinamica lineare (fino a sei ordini di grandezza). Sarà anche possibile
incrementare notevolmente la selettività operando nella regione spettrale del medio Infrarosso,
dove molti inquinanti gassosi hanno massimi di assorbimento, grazie all'impiego di sorgenti laser a
semiconduttore, in particolare a cascata quantica, sviluppate dalla stessa Unità di Ricerca
nell'ambito di progetti INFM.
Attività svolta nell'anno precedente:
Si è sperimentato l'impiego di celle risonanti a più microfoni, in configurazione additiva o
sottrattiva, al fine di incrementare il rapporto segnale/rumore, per l'utilizzo in condizioni di basso
segnale fotoacustico, come quello legato all'assorbimento da "overtones" della radiazione emessa
da diodi laser operanti nel vicino IR.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 41
Piano dell'attività futura:
Si procederà alla costruzione di celle fotoacustiche risonanti per l'impiego nel medio Infrarosso, al
fine di utilizzare laser a cascata quantica, commerciali o realizzati presso l'Unità di Ricerca INFM
di Bari, operanti nella regione di principale assorbimento IR di molti composti organici volatili,
come butanolo, metanolo ed altri alcoli e chetoni.
Pubblicazioni: Dalla 3.1 alla 3.1
Tecniche ottiche innovative per biomedicina: "Sensori ottici non invasivi e tecniche di
fluorescenza" (Progetto Sud-FESR/INFM ; sez. A INFM ; Centro di Eccellenza TIRES ).
Altri enti coinvolti: INFM ; Centro Interdipartimentale CEMOT ; RAF S.r.l. , Bari
Responsabile della ricerca: I.M. Catalano
Ricercatori MIUR: I. M. Catalano, P. M. Lugarà
Altri ricercatori coinvolti:
Borsista post-doc Università: T. Cassano
Altro (specificare): G. Cicco, N. Cardascia
Altro (specificare): R. Tommasi( ric. Fac.di medicina e chirurgia)
Altro (specificare): L. Nitti (Prof. ordin. Fac. di Medicina e chirurgia)
Personale tecnico universitario: M. Cornacchia
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La diagnostica ottica dell'ossigenazione dei tessuti è ad oggi limitata agli strati più superficiali del
corpo umano. Esistono altre tecniche non ottiche di ossimetria non invasiva delle massi muscolari,
basate sulla determinazione della pressione parziale di ossigeno pericutaneo. La ossimetria ottica
non-invasiva nel vicino infrarosso permetterà di esplorare la perfusione fino ad alcuni centimetri di
profondità, quindi anche in masse muscolari consistenti o organi interni. La metodica verrà
inizialmente sviluppata per la determinazione della perfusione dei muscoli scheletrici in pazienti
ipertesi o con patologie cardiovascolari, a riposo o sotto sforzo. Successivamente la tecnica potrà
trovare applicazioni in altri importanti settori della medicina quali la neonatologia, per il controllo
continuo dell'ossigenazione cerebrale, l'ostetricia, per il monitoraggio degli effetti dei farmaci
durante il travaglio, la neurologia e la chirurgia vascolare, per il controllo della perfusione del
cervello durante operazioni alle carotidi, la cardiochirurgia, per valutare lo stato di
vascolarizzazione del miocardio.
Verranno condotti studi preliminari per la determinazione ottica non invasiva di altri parametri
biologici in vivo.
Si studierà con tecniche di fluorescenza risolta in tempo l'effetto della ossigenazione su sostanze
iniettabili per fluoroangiografia.
Attività svolta nell'anno precedente:
Si è realizzato un prototipo di sonda ossimetrica a fibre ottiche, sperimentato con successo nelle
prove di immunità al rumore elettromagnetico.
Piano dell'attività futura:
Realizzazione e sperimentazione di un ossimetro con sonda a fibre ottiche. Avvio della attività
sperimentale per l'analisi in vitro dell'effetto della ossigenazione sulle sostanze per
fluoroangiografia con tecniche di spettroscopia risolta in tempo.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 42
Tecniche ottiche innovative per applicazioni industriali: "Sensori per saldatura e
lavorazioni laser" (Progetti Sud-FESR/INFM , FRA-WEST INFM ; sez. A INFM ;
Centro di Eccellenza TIRES ).
Altri enti coinvolti: INFM ; Centro Laser Scrl , Valenzano
Responsabile della ricerca: P. M. Lugarà
Ricercatori MIUR: P. M. Lugarà, M. Ferrara, I. M. Catalano.
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: A. Ancona
Assegno di ricerca Università: V. Spagnolo
Borsa di studio INFM: F. Ottonelli
Altro (specificare): R. Tommasi (ric. Facoltà di Medicina)
Personale tecnico universitario: M. Sibilano
Scopo ed obiettivi della ricerca:
L'attuale stato dell'arte, per quel che attiene ai controlli di processo in lavorazioni meccaniche,
quali taglio e saldatura a mezzo fascio laser o tradizionali, è caratterizzato da una ricerca
estremamente diversificata che sfrutta le tecnologie più disparate per ottenere un monitoraggio in
tempo reale dei processi, tale da consentire al contempo un miglioramento della qualità ed una
maggiore affidabilità della tecnologia. Nella rilevazione non invasiva di quanto accade nel punto di
interazione con la materia vengono diffusamente impiegate tecniche di spettroscopia, misurazioni
d'intensità luminosa, misure di campi elettrici indotti o di impedenze dei plasmi. Ad oggi, tuttavia,
non sono presenti sul mercato sensori efficaci, e quei pochi già in distribuzione risultano
estremamente carenti per quantità e qualità delle informazioni che riescono a rilevare. Si intende
realizzare sensori di saldatura per il monitoraggio in tempo reale del processo, basati sulla
determinazione spettroscopica della temperatura elettronica del plasma di saldatura ; altri obiettivi
sono l'analisi delle oscillazioni del plasma e lo studio nell'infrarosso del processo di
raffreddamento del giunto saldato. Si affronterà anche il problema della saldatura con il laser di
materiali metallici non ferrosi.
Attività svolta nell'anno precedente:
Si è realizzata una torcia sensoria per saldatura TIG, molto maneggevole, connessa ad una
interfaccia PC con l'operatore, il quale viene in tempo reale informato del prodursi di un difetto di
saldatura.
Piano dell'attività futura:
Condurre una sperimentazione in produzione, presso PMI locali, del sensore di saldatura TIG ;
confrontare i risultati ottenuti con il sensore nella rivelazione di difetti con quanto stabilito da altre
tecniche post-processo, come RX e liquidi penetranti, oltre che da analisi metallografiche
distruttive.
Eseguire analisi in tempo reale delle frequenze di oscillazione del plasma di saldatura laser, al fine
di correlarne le variazioni all'insorgere di difetti di saldatura.
Condurre campagne di prove di saldatura laser di materiali non ferrosi, come leghe di Al, con
l'impiego del sensore di saldatura già sviluppato e installato nel laboratorio di Lavorazioni Laser
INFM.
Procedere alla mappatura IR del processo di raffreddamento dei giunti saldati, avendo come scopo
l'individuazione di cricche al loro formarsi.
Pubblicazioni: Dalla 3.2 alla 3.2
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 43
Long wavelength infrared superlattice lasers. Progetto di Ricerca Avanzato INFM.
Altri enti coinvolti: Bell Laboratories, Lucent Technologies, Murray Hill, NJ, USA, Università di
Roma 2
Responsabile della ricerca: G. Scamarcio
Ricercatori MIUR: G. Scamarcio, I.M. Catalano, P.M. Lugarà, M. Ferrara
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): M.Troccoli.
Assegno di ricerca Università: V. Spagnolo
Dottorato di Ricerca in Fisica: F. Rizzi, Z. Zanolli
Personale tecnico universitario: M.Sibilano
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Nel 1997 è stato per la prima volta realizzato un laser unipolare infrarosso (7.5 micron) a cascata
quantica il cui funzionamento è basato sull'impiego di un superreticolo nella regione attiva del
dispositivo. Questa nuova classe di sorgenti è attualmente considerata la più efficiente nella
regioone del medio IR. In questo progetto di ricerca si intende progettare, crescere e realizzare
dispositivi elettroluminescenti basati su eterostrutture di InGaAs/AlGaAs operanti nell'intervallo di
lunghezze d'onda compreso tra 8 e 12 micron Il programma si articola nei seguenti punti : progetto
delle strutture e loro caratterizzazione elettrica e ottica; crescita delle eterostrutture di
InGaAs/InAlAs; lavorazione e fabbricazione del dispositivo per la realizzazione dei lase a
"quantum cascade"; simulazione, mediante metodo Monte Carlo, delle strutture quantistiche e dei
dispositivi per la comprensione completa dei fenomeni di base che controllano le operazioni e le
prestazioni delle strutture a cascata quantica.
Attività svolta nell'anno precedente:
All the objectives of the project have been successfully achieved. The main results are:
1.The design and fabrication of a GaInAs/AlInAs/InP quantum cascade laser with a novel electron
injection scheme which leaded to the best performance ever reported for any quantum cascade
laser, consisting in:
a. the highest peak power (> 2 W at T < 120 K for l = 8.4 µm, > 1W at T < 200 K, 0.15 W at 300
K)
b. the highest peak power per stage (88 mW/stage)
c. the largest dynamic range, i.e. a constant slope efficiency of 160 mW/A over a current range 6
times larger than the threshold.
2.The fabrication of GaAs/AlGaAs quantum cascade electroluminescence structures.
3.The first measurement of the electronic distribution in the excited miniband of superlattice
quantum cascade lasers, both GaInAs/AlInAs/InP and GaAs/AlGaAs.
4.The first report of non-equilibrium phonon generation by electrical means, associated with
quantum transport.
5.The first measurement of the local temperature and the thermal resistance in quantum cascade
lasers during operation, both GaInAs/AlInAs/InP and GaAs/AlGaAs.
6.The attainment of a widely tunable mid-infrared emission (l = 5-12 µm) from transitions
between conduction Wannier-Stark ladders, both GaInAs/AlInAs/InP and GaAs/AlGaAs.
7.The complete Monte-Carlo simulation of electronic distribution, phonon population, optical
gain and transport of superlattice quantum cascade lasers, both GaInAs/AlInAs/InP and
GaAs/AlGaAs.
8.The Monte Carlo simulation of electron transport in Stark-Ladder structures including non
equilibrium phonon effects and electron-electron scattering
The importance of the achieved results for the advancement of the field of quantum cascade
devices is manifold:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 44
From the viewpoint of basic knowledge, our approach, based on the combined experimental and
theoretical study of the main microscopic phenomena controlling QCLs has paid off and leaded to
the assessment of a reliable model of superlattice-based QCLs. This is especially important
considering that until recently, the advancement of the field has been mainly guided by
over-simplified atomic-like models. The relevance of several results, such as the electronic energy
distribution, the hot electron injection, the hot-phonon effects, the thermal model, are general and
not restricted to the particular class of QC lasers based on superlattice active regions.
From the technological point of view, the substantial impact of our results is revealed by the
exploitation of the new high energy injectors, allowing increased high power performances of
superlattice QC lasers. Since this design can be easily exported into conventional QC lasers, we
expect further developments in the immediate future.
The project has brought to the development of specific know-how on the design, fabrication and
study of quantum cascade laser structures, previously not present in the national community.
Particularly, the following experimental set-ups and expertise have been developed: self-consistent
calculations of complex heterostructure potentials and mid-infrared optical cavities,
photolithographic fabrication of infrared emitters and lasers, step-scan FTIR spectroscopy,
simultaneous electrical and IR power optical characterization, simultaneous micro-probe Raman
and photoluminescence set-up for the investigation of operating devices, Monte-Carlo simulation
of quantum cascade lasers.
At the time of the proposal, research in the quantum cascade laser field was mainly focused on
the exploration of the physical limits of this novel class of devices. More recently, thanks to a
worldwide effort and partly also to the results obtained by the present project, the quantum cascade
lasers have become real world devices with many potential applications in different technological
fields. In fact, QC lasers have recently become commercially available. Trace gas sensors based on
QC lasers for pollution monitoring, medical diagnostics and industrial process control have been
developed. The capability to emit in the atmospheric windows is being exploited for free-space
optical telecommunications. Also, a great effort is being paid to expand the wavelength limit into
the THz range where many applications such as THz-imaging are awaiting.
The interest of the scientific community for the achieved results is demonstrated by the large
number of oral contributions accepted at international conference (14), 6 of which are invited talks.
One contribution gained the “Young Scientist Award in recognition of best paper presented” at
the European Conference of the Material Research Society, E-MRS 2000 in Strasbourg. Further,
the popular magazine “Laser Focus World”, has published a “Newsbreak” highlight entitled
“Superlattice quantum cascade lasers get more power” in the issue of May 2001, on the record
performances demonstrated by our new QCL designed with improved high energy electron
injection. Full credit to the activity performed in Italy is given.
The latter result is the most relevant outcome of the project with potentially large technological
impact. In fact, a patent on the new superlattice QCL with improved electron injection has been
filed by Bell Labs immediately after the publication of the Electronics Letters paper. The patent
includes the names of G. Scamarcio and M. Troccoli.
Piano dell'attività futura:
Verranno fabbricati e ottimizzati iterativamente dispositivi a cascata quantica con regioni attive a
super-reticolo GaAs/AlGaAs presso l'Unità di ricerca di Bari con la collaborazione dei vari
partners indicati precedentemente. Verranno studiati effetti legati all'iniezione tunnel e al
rilassamento elettronico, ed effetti di generazione di fononi fuori equilibrio.
Pubblicazioni: Dalla 3.3 alla 3.6
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 45
Emissione laser nel medio infrarosso in semiconduttori drogati con ioni di metalli di
transizione (Progetto Integrato CNR).
Altri enti coinvolti: Istituto Nazionale di Metodologie e Tecnologie per la Microelettronica del
CNR (IMETEM) di Catania, Università di Padova, Catania e Bologna.
Responsabile della ricerca: G. Scamarcio
Ricercatori MIUR: G. Scamarcio
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: M.Troccoli
Personale tecnico universitario: M. Cornacchia.
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Lo scopo del presente progetto è la realizzazione di dispositivi fotoluminescenti ed
elettroluminescenti per sorgenti di radiazione nel medio infrarosso (lunghezza d'onda =
2-5micron). Inizialmente verranno studiati i processi di eccitazione ottica e di emissione stimolata
associati a transizioini intra-atomiche in semiconduttori dei gruppi III-V, II-VI e IV drogati con
ioni di metalli di transizione (Cr, Co, Ti, Fe). Successivamente verranno esplorati i meccanismi di
eccitazione elettrica, trasporto e scambio energetico tra gli ioni metallici e la matrice di
semiconduttore. La motivazione principale per lo studio di nuove sorgenti operanti nel medio
infrarosso è l'assenza a tutt'oggi di dispositivi commerciali efficienti. I ricercatori dei due gruppi
proponenti hanno già ottenuto risultati scientifici documentati nel campo delle nuove sorgenti di
radiazione IR, anche in collaborazione con prestigiosi laboratori di ricerca stranieri. Tali lavori si
inquadrano in una tematica di ricerca avanzata in rapida e crescente espansione a livello mondiale
anche a causa delle molte importanti ricadute tecnologiche nel campo della rivelazione di tracce
gassose e del monitoraggio ambientale.
Attività svolta nell'anno precedente:
L'elettroluminescenza a 3.5 micron ottenuta in strutture InP:Fe e InGaAsP:Fe cresciute mediante
tecniche epitassiali di equilibrio (MOCVD) ha aperto la strada verso la possibilità di un
pompaggio elettrico efficiente di dispositivi emettitori e laser nel medio IR. Allo scopo di
aumentare l'incorporazione della specie attiva, il Fe è stato introdotto nella matrice di InP mediante
impiantazione ionica, seguita da annealing. Studi di trasporto e fotoluminescenza FT-IR hanno
mostrato l'efficacia di questa tecnica per aumentare l'attivazione degli ioni Fe di circa due ordini di
grandezza. Questo risultato molto positivo è tuttavia bilanciato dall'aumento drammatico dei
fenomeni non radiativi Auger che tendono a diminuire l'efficienza di luminescenza. E' stata
determinata la vita media degli stati eccitati mediante spettroscopia risolta in tempo. Sono state
effettuate misure di guadagno ottico ad alta intensita' di eccitazione.
Piano dell'attività futura:
Verranno ulteriormente studiati i meccanismi di incorporazione e attivazione di Fe allo scopo di
aumentarne l'incorporazione in InP e limitare i fenomeni Auger conseguenti alla ionizzazione dei
livelli Fe2+. Verranno esplorate inoltre nuove coppie semiconduttore-metallo di transizione
(ZnS:Cr, ZnSe:Cr) che sono recentemente risultate molto promettenti per l'emissione laser intorno
ai 2.5 micron.
Pubblicazioni: Dalla 3.7 alla 3.11
Azione laser in microstrutture a polimeri coniugati pompate otticamente. Progetto PAIS
INFM.
Altri enti coinvolti: Università Roma 1, Centro di Elettronica Quantistica del CNR di Milano,
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 46
IROE-CNR di Firenze.
Responsabile della ricerca: I.M. Catalano
Ricercatori MIUR: M.Ferrara, I.M.Catalano, M.Lugarà, G.Scamarcio, M.Dabbicco
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): R. Tommasi (ric. Facoltà di Medicina)
Personale tecnico universitario: M.Cornacchia, M.Sibilano
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La ricerca ha come obiettivo lo studio e lo sviluppo di dispositivi compatti emettitori di radiazione
coerente che impiegano materiali organici come mezzo attivo. Saranno studiati i vari processi di
emissione in funzione delle differenti configurazioni geometriche come per es strutture a
microcavità e strutture a guida d'onda. Il materiale organico sarà scelto tra quelli che hanno le
migliori proprietà di emissione di luce.
Attività svolta nell'anno precedente:
Sono stati studiati polimeri del tipo poli-fenilene-vinilene (PPV)con diversi tipi di catene laterali
(funzionalizzazione) mediante assorbimento e luminescenza. Il confronto tra le proprietà di film e
soluzioni di polimeri con sostituzioni a catena lineare, ramificata e chiusa a ponte (PPV ciclofano),
ha mostrato che in quest'ultimo caso si ha una significativa riduzione dei processi di
ricombinazione non-radiativa associata all'interazione intercatena.
Piano dell'attività futura:
Verranno studiati i meccansimi di ricombinazione radiativa dei suddetti polimeri mediante
tecniche di fotoluminescenza risolta in tempo, pump and probe ed elettroluminescenza.
Pubblicazioni: Dalla 3.12 alla 3.13
Fabbricazione di laser a cascata quantica
Altri enti coinvolti: INFM
Responsabile della ricerca: G. Scamarcio
Ricercatori MIUR: G. Scamarcio, M. Ferrara, M. Lugarà, I.M. Catalano
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: V. Spagnolo
Dottorato di Ricerca in Fisica: F. Rizzi,Z. Zanolli
Personale tecnico universitario: M. Sibilano, M. Cornacchia
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Realizzazione di un laboratorio per la fabbricazione e la caratterizzazione di micro dispositivi laser
a cascata quantica per emissione di radiazione nel medio infrarosso.
Attività svolta nell'anno precedente:
E’ stata allestita la struttura portante del laboratorio camera pulita, situato presso i locali del
Dipartimento Interateneo di Fisica dell’Università di Bari. La struttura è divisa in una zona
ingresso-spogliatoio, due zone servizi e due aree di classe 1000 e 100. Il controllo particellare ha
confermato le specifiche previste dalle norme sulla contaminazione particellare. Nella zona classe
1000 sono stati alloggiati l’evaporatore a fascio elettronico, l’apparato PE-CVD, un rapid thermal
annealer, un wire bonder, una probe station. Nella zona classe 100 sono stati alloggiati il mask
aligner e un profilometro. Nelle zone servizi sono alloggiati i gruppi di rilancio e filtraggio aria, le
pompe da vuoto e l’impianto di deionizzazione dell’acqua. I due banchi chimici previsti per le
procedure chimiche e per la lappatura meccanica sono in fase di completamento.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 47
E’ stato installato un evaporatore a fascio elettronico della ditta MICROCOAT di Milano che
permette di ottenere film sottili di sino a 6 metalli in un unico ciclo di vuoto. Sono state studiate ed
ottimizzate le procedure per la deposizione omogenea di multistrati metallici atti a formare contatti
ohmici a seguito di rapid thermal annealing.
E’ stato installato un impianto per plasma assisted chemical vapor deposition (PE-CVD) della ditta
SISTEC. L’impianto viene usato per la deposizione di film sottili di SiO2 ed Si3N4. L’impianto
include anche una seconda camera adatta per l’etching reattivo di ossidi e per l’ashing del
photoresist.
E’ operativa la rete di distribuzione e decompressione di gas puri di grado elettronico (in
particolare N2 , O2, N2O, CF4 e SiH4 al 2% in H2) completo di gas cabinet ed opportuni sistemi
di sicurezza e controllo ambientale, installati all’esterno del Dipartimento, in una zona dedicata ad
area verde sottostante la camera pulita. La installazione e la fornitura dei gas è stata assegnata alla
ditta AIR LIQUIDE ITALIA di Ostuni.
E’ stato installato un mask aligner della Karl Suss fornito dalla ditta Electron Mec di Milano.
Questo apparato viene utilizzato per tutte le fasi fotolitografiche necessarie per la fabbricazione dei
dispositivi. Un’immagine della maschera, ottenuta con radiazione ultravioletta, viene proiettata
sulla superficie del substrato, ricoperta con un sottile strato di materiale fotosensibile.
Per il testing rapido dei dispositivi è stato acquistata la probe station Karl Suss mod. Suss Easy
Probe E14 dotata di tre teste di probe e interfacciata con il sistema HP 4155 Semiconductor
Analyzer per la misura delle caratteristiche tensione – corrente a temperatura ambiente. Il sistema
consta anche di uno stereomicroscopio per il posizionamento dei probe sui diapositivi in misura.
Per il bonding dei dispositivi è stata acquistata una microsaldatrice manuale Kulicke & Soffa
mod. 4523, con controller digitale della temperatura, generatore di ultrasuoni ed in grado di
effettuare microsaldature con parametri programmabili singolarmente. Il sistema opera con
filamento in Au e angolo di feed di 30/45° ed è dotato di uno stereo zoom 4x.
Gli apparati descritti sono stati utilizzati per dimostrare la fattibilità di un laser a cascata quantica
operante a 9 micron, basato su eterostrutture GaAs/AlGaAs fornite dal laboratorio nazionale INFM
TASC di Trieste. In una prima fase sono state cresciute, fabbricate e testate una serie di strutture
elettroluminescenti allo scopo di verificare il progetto della regione attiva, identificare i parametri
ottimali di crescita e mettere a punto le diverse fasi della procedura di fabbricazione. In particolare
è stata misurata la distribuzione degli elettroni nella minibanda eccitata di una regione attiva a
super-reticolo GaAs/AlAs. Successivamente è stata realizzata una struttura laser a cascata quantica
GaAs/AlGaAs. Le caratteristiche elettriche, gli spettri e la potenza ottica emessa sono state
misurate utilizzando gli apparati già installati nel corso del primo anno.
Per quanto riguarda le caratteristiche termiche, sono state effettuate per la prima volta misure di
micro-luminescenza banda a banda della regione attiva di laser GaInAs/AlInAs/InP per estrarre la
temperatura locale e la resistenza termica, utilizzando un nuovo detector ad array di fotodiodi
GaInAs.
Piano dell'attività futura:
Saranno affinate le tecniche di progettazione e fabbricazione di strutture laser a cascata quantica
basate su eterostrutture GaAs/AlGaAs. Tali laser verranno accordati sulle bande di assorbimento di
inquinanti gassosi al fine di utilizzarli per sistemi spettroscopici di monitoraggio di tracce gassose.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 48
Pubblicazioni: Dalla 3.14 alla 3.14
THz Radiation: Generation, Detection, and Applications
Altri enti coinvolti: INFM
Responsabile della ricerca: R.Tommasi
Ricercatori MIUR: I.M.Catalano, M.Ferrara, P.M.Lugarà
Altri ricercatori coinvolti:
Borsista post-doc Università: T. Cassano
Altro (specificare): R.Tommasi ( ric. Facoltà di Medicina)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Il recente sviluppo di sorgenti laser ai femtosecondi e di dispositivi optoelettronici al THz che
sfruttano tali sorgenti ha aperto importanti aree di ricerca nei campi scientifico e tecnologico.
Mediante sistemi THz è infatti possibile avere accesso a nuove informazioni di carattere
fondamentale nella regione spettrale del medio e lontano infrarosso. Inoltre i sistemi THz trovano
applicazione in una molteplicità di campi quali: analisi gassosa e rivelazione di inquinanti
atmosferici, imaging, tomografia, ...
Attività svolta nell'anno precedente:
E' stato implementato un apparato spettroscopico in grado di generare e rivelare impulsi ultrabrevi
nella regione spettrale del THz. In particolare, il sistema è in grado di generare e rivelare impulsi
elettromagnetici di durata inferiore al picosecondo nell'intervallo spettrale 0.1-3 THz mediante
l'utilizzo di un laser ai fs e di antenne fotoconduttive.
Piano dell'attività futura:
Sarà sviluppata la tecnica "THz Time-Domain Spectroscopy" per lo studio della dinamica
rilassamento delle eccitazioni elementari in sistemi liquidi ed allo stato solido. Tale tecnica troverà
inoltre applicazione nella identificazione di specie molecolari in miscele gassose per la rivelazione
di inquinanti atmosferici.
Proprietà ottiche lineari e nonlineari di molecole inorganiche: dipendenza dalla natura
dei gruppi sostituenti
Altri enti coinvolti: Università di Cagliari, Università della Basilicata, Politecnico di Milano,
Università di St. Andrews
Responsabile della ricerca: R. Tommasi
Ricercatori MIUR:
Altri ricercatori coinvolti:
Borsista post-doc Università: T. Cassano
Dottorato di Ricerca in Fisica: C. Denotti, P. Romaniello
Altro (specificare): R. Tommasi, (ric. Facoltà di Medicina e Chirurgia)
Altro (specificare): L. Nitti (prof. ordin. Fac. di Medicina e Chirurgia)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La relativa semplicità di sintesi delle molecole organiche ed inorganiche, rispetto alle più
complesse tecniche di deposizione di materiali di volume, ha fortemente pilotato l’attenzione della
comunità scientifica verso lo studio delle relazioni esistenti fra la struttura delle molecole e le
conseguenti proprietà ottiche lineari e non lineari.
I ditioleni sono composti di coordinazione caratterizzati da un intenso assorbimento nella regione
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 49
spettrale del vicino infrarosso. Queste molecole sono particolarmente indicate per l’impiego nella
realizzazione del Q-switching e/o del mode-locking in laser con lunghezze d’onda di emissione
intorno al micron (Nd:YAG, Nd:YLF, ecc.). I livelli energetici dei ditioleni possono essere
modificati agendo sulla disposizione e sul tipo di atomi che costituiscono la molecola.
Sebbene i ditioleni siano già impiegati per scopi pratici, le relazioni esistenti fra la struttura delle
molecole e le conseguenti proprietà ottiche non sono ancora ben note. I ditioleni sono caratterizzati
da una struttura base alla quale possono essere legati dei gruppi di sostituenti che vengono
comunemente utilizzati al fine di aumentare la solubilità delle molecole. Studi condotti su
molecole aventi la stessa struttura di base ma diversi sostituenti hanno dimostrato che questi ultimi
possono notevolmente influenzare la risposta ottica di tali materiali.
Scopo del presente progetto di ricerca è lo studio approfondito del ruolo dei sostituenti e del
metallo centrale nella determinazione delle proprietà ottiche lineari e nonlineari dei ditioleni
metallici
[M(R,R’timdt)2]
(M=Ni,
Pd,
Pt;
R,R’timdt=monoanione
delle
imidazolidine-2,4,5-tritione bisostituite).
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano dell'attività futura:
Sarà analizzata la saturazione dell’assorbimento in regime integrato nel tempo dei ditioleni
metallici
[M(R,R’timdt)2]
(M=Ni,
Pd,
Pt;
R,R’timdt=monoanione
delle
imidazolidine-2,4,5-tritione bisostituite). Si effettuerà quindi uno studio della dinamica temporale
(sub-ns) del rilassamento dell’assorbimento saturabile dei ditioleni in relazione alla loro
composizione. I risultati dell’analisi sperimentale forniranno indicazioni sulla struttura dei livelli
energetici in tali molecole che saranno messe a confronto con le previsioni teoriche.
Studio delle proprietà ottiche lineari e non-lineari di materiali nanostrutturati
Altri enti coinvolti: Istituto C.N.R per i Processi Chimico Fisici (IPCF) Sezione di Bari – INFM
-Dipartimento di Chimica, Università degli Studi di Bari
Responsabile della ricerca: R. Tommasi
Ricercatori MIUR: P. M. Lugarà, M. Ferrara
Altri ricercatori coinvolti:
Borsista post-doc Università: T. Cassano
Altro (specificare): R. Tommasi (ric. Facoltà di Medicina)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Negli ultimi anni è fortemente cresciuto l'interesse nei confronti dei nanocristalli di materiali
semiconduttori. Questa nuova classe di materiali offre non solo opportunità uniche per
comprendere la fisica dei sistemi a ridotta dimensionalità, in cui i portatori di carica risentono di
un confinamento tridimensionale, ma consente anche l'accesso a nuove proprietà dei materiali ed a
nuovi dispositivi dalle caratteristiche peculiari. Le caratteristiche che rendono interessanti i
materiali nanostrutturati possono riassumersi nei seguenti punti:
a)la comparsa di effetti di confinamento quantico, come la variazione del band-gap e la comparsa
di livelli energetici discreti, rispetto ai materiali di volume, modulabili in base alla forma e alle
dimensioni dei nanocristalli;
b)la disponibilità di un'elevatissima area superficiale attiva, in considerazione delle ridotte
dimensioni dei nanocristalli;
Le nanostrutture si rivelano promettenti per applicazioni nei dispositivi optoelettronici, quali diodi
emettitori di luce, laser a semiconduttore, celle fotovoltaiche e transistor a singolo elettrone. Allo
stato attuale della ricerca, nanocristalli di semiconduttori II-VI sono impiegati quali centri
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 50
otticamente attivi in dispositivi elettroluminescenti e celle fotovoltaiche.
Il gruppo CNR-IPCF ha ottenuto significativi progressi nella preparazione dei nanocristalli
utilizzando procedure tipiche della chimica dei colloidi che permettono l'ottenimento di
nanocristalli di buona qualità e con una stretta distribuzione di dimensioni.
Il fine della presente ricerca è lo studio, mediante tecniche spettroscopiche di assorbimento a
multifotoni, di fotoluminescenza indotta a due fotoni e di fotoluminescenza ad alta intensità di
eccitazione, delle proprietà ottiche lineari e nonlineari di nanocristalli di ossido e di
semiconduttore, sia in soluzione sia depositati su film sottile (mediante casting, spin-coating e
self-assembly) al variare delle condizioni di crescita.
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano dell'attività futura:
Si intendono mettere a punto gli apparati sperimentali per misure a multifotoni e studiare le
proprietà ottiche di nanocristalli di semiconduttore e ossido in soluzione di cloroformio o
depositati su film sottile al variare del capping superficiale
Mappatura termica di microcavità laser ad emissione verticale
Altri enti coinvolti: Honeywell Inc. , Emcore, Avalon Photonics
Responsabile della ricerca: M. Dabbicco
Ricercatori MIUR: G. Scamarcio, M. Ferrara, I.M. Catalano, M. Brambilla, M. Dabbicco
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: V. Spagnolo
Scopo ed obiettivi della ricerca:
I diodi laser ad emissione verticale (VCSELs) costituiscono ormai l'alternativa ai diodi laser
convenzionali in numerose applicazioni di bassa potenza, dalla sensoristica alle interconnessioni
ottiche a corto raggio, e si apprestano ad entrare nel mercato delle telecomunicazioni a lungo
raggio a 1310 e 1550 nm. Il successo di questi dispositivi è dovuto principalmente alla loro facile
integrabilità nei sistemi fotonici, alla loro testabilità "on wafer" e alle caratteristiche di emissione:
bassa corrente di soglia, singolo modo longitudinale a simmetria cilindrica e con bassa divergenza.
D'altra parte, la struttura di queste micro cavità, rende l'emissione tendenzialmente instabile sia in
termini di switching tra i due modi fondamentali di polarizzazione lineare, sia in termini di
hopping tra i modi trasversali. In entrambi i casi, la stabilità dell'emissione è fortemente
condizionata dagli elevati gradienti termici che si instaurano nei VCSELs. Infatti, questi
dispositivi a microcavità presentano resistenze serie relativamente elevate (~20-200 ohm) che
dissipano una notevole quantità di energia per effetto Joule. Inoltre i caratteristici specchi a
multistrato dielettrico che definiscono la cavità laser, presentano elevate riflettività (>99.9%) in un
ampia banda che si estende fino a ~100 nm nell'intorno della lunghezza d'onda di emissione.
L'emissione spontanea emessa dal materiale attivo resta quindi in circolo nella cavità per alcune
centinaia di "round trips" aumentando considerevolmente il riscaldamanto dovuto alla
ricombinazione non-radiativa. Nonostante i modelli teorici prevedano una distribuzione non
uniforme della temperatura all'interno della regione attiva, e un riscaldamento di 30-80 °C rispetto
al substrato, non ci sono evidenze sperimentali dirette di questa distribuzione non uniforme della
temperatura, e le misure del riscaldamento della regione attiva trovano valori molto minori
(~10-20 °C) di quelli previsti.
Attività svolta nell'anno precedente:
E' stata messa a punto una nuova tecnica sperimentale spettroscopica non invasiva che consente
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 51
una stima diretta della variazione di temperatura della regione attiva nei VCSELs. La tecnica si
basa su misure di elettroluminescenza risolta spazialmente ed è in grado di fornire informazioni
anche sotto soglia, quando l'emissione laser, sulla quale si basano le tecniche usuali di
determinazione della temperatura, non funzionano.
La sensibilità della tecnica è stata verificata su diversi dispositivi con diversa struttura, e consente
una risoluzione spaziale di ~2 micron e una risoluzione in temperatura di ~3 °C. I risultati
sperimentali ottenuti finora dimostrano chiaramente la presenza di forti gradienti termici e
confermano le previsioni teoriche circa il riscaldamanto della regione attiva.
Piano dell'attività futura:
In collaborazione con le industrie produttrici che ci forniscono i dispositivi per la valutazione,
saranno confrontate diverse strutture di nuovi VCSELs a guida d'indice a singolo modo trasverso e
si cercherà, per la prima volta, di applicare la tecnica anche ad array bidimensionali di VCSELs.
Tecnologia del Quasi-Phase-Matching in guida d'onda di LiNbO3 per processi di chi(2) in
cascata, e generazione di fotoni correlati (Progetto Finalizzato CNR "MADESS").
Altri enti coinvolti: IROE-CNR - Firenze, Dipart. di Fisica - Politecnico di Milano, Dipart. di
Elettronica - Università di Pavia.
Responsabile della ricerca: I.M. Catalano
Ricercatori MIUR: M. Ferrara, I. M. Catalano, M. Dabbicco.
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): R. Tommasi (ric. Facoltà di Medicina)
Personale tecnico universitario: M. Sibilano.
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Poiché i laser a semiconduttore più efficienti oggi disponibili emettono intorno a 800 nm, la
conversione di frequenza è una delle tecniche più utilizzate per ottenere sorgenti laser a stato
solido nella regione blu/verde o nel vicino IR. A questo scopo, il PPLN viene ormai venduto
commercialmente ed utilizzato come efficiente
convertitore di frequenza sia in dispositivi ottici integrati che all’interno di cavità laser.
Obiettivo della ricerca proposta è la realizzazione e la caratterizzazione ottica lineare e non-lineare
di guide d’onda in PPLN (Periodically Poled Lithium Niobate) progettate per un’efficiente
processo di PDC (Parametric Down Conversion) con pompa a 775 nm. Questo dispositivo si
configura come una sorgente di coppie di fotoni correlati in tempo-energia, e, quando ottimizzato,
si candida come la più efficiente tra le sorgenti di questo tipo oggi disponibili.
Attività svolta nell'anno precedente:
E' stato elaborato un software per l'analisi delle proprietà ottiche lineari del niobato di litio al fin di
consentire l'ingegnerizzazione del poling sul PPLN.
Sono stati inoltre caratterizzati a temperatura ambiente i rivelatori a singolo fotone per le misure di
PDC a 1550nm. Poichè non esistono rivelatori commerciali a singolo fotone a queste lunghezze
d'onda, sono stati utilizzati dei fotodiodi a valanga di InGaAs con circuito di alimentazione
modificato per funzionare in modo Geiger. Sono state testate due diverse configurazioni:
"quenching passivo" e "quenching con gating". I risultati ottenuti sono molto buoni, soprattutto
nella configurazione con gating e sono stati presentati a 2 congressi nazionali.
Piano dell'attività futura:
Per ottimizzare il S/N è necessario raffreddare i rivelatori e utilizzare impulsi di gate piu' brevi.
L'attività del prossimo anno sarà dedicata a questa ottimizzazione e alla messa a punto del sistema
di coincidenze.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 52
Studio delle proprietà ottiche nonlineari di materiali organici
Altri enti coinvolti: INFM, Centro C.N.R. di Studio sulle Metodologie Innovative di Sintesi
Organiche – Dipartimento di Chimica, Università degli Studi di Bari
Responsabile della ricerca:
Ricercatori MIUR: M. Ferrara
Altri ricercatori coinvolti:
Borsista post-doc Università: T. Cassano
Altro (specificare): R. Tommasi (ric. Facoltà di Medicina)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Per implementare dispositivi fotonici quali, ad esempio, interruttori, commutatori, modulatori,
porte logiche e memorie numeriche, sono richiesti materiali che presentino elevate e veloci
nonlinearità ottiche. I polimeri coniugati sono considerati fra i più promettenti candidati alla
realizzazione dei futuri dispositivi fotonici poiché le loro proprietà ottiche possono facilmente
essere modificate. Inoltre, essi possono essere prodotti a basso costo in svariate forme quali singoli
cristalli, films, guide d’onda e fibre. Il fine della presente ricerca è lo studio, mediante la tecnica
dello Z-scan, delle proprietà ottiche nonlineari al terzo ordine di polimeri coniugati del tipo poly
(p-phenilene vinylene). Saranno inoltre condotti studi al fine di determinare l’influenza delle
caratteristiche strutturali dei polimeri sulle loro nonlinearità.
Attività svolta nell'anno precedente:
E’ stato allestito l’apparato sperimentale di Z–scan per la misura simultanea delle parti reale ed
immaginaria della suscettività ottica al terz’ordine. Diversi polimeri di interesse sono stati
sintetizzati e le loro proprietà ottiche lineari sono state determinate.
Piano dell'attività futura:
Si intendono studiare le proprietà ottiche nonlineari al terz’ordine in diverse soluzioni polimeriche
in cloroformio al variare della loro concentrazione e sviluppare nuove tecniche sperimentali atte
alla determinazione dell’andamento temporale delle nonlinearità in oggetto.
Pubblicazioni: Dalla 3.15 alla 3.16
Studio sperimentale e teorico di configurazioni modali bistabili in microcalaser a
semiconduttore
Altri enti coinvolti: Università dell'Insubria (sede di Como), Honeywell Micro Switch Inc.,
Emcore Europe
Responsabile della ricerca: M. Dabbicco
Ricercatori MIUR: M. Ferrara, I.M. Catalano, M. Brambilla, M. Dabbicco
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: I. Perrini
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Questa attività nasce sulla base dei risultati sperimentali conseguiti l'anno precedente nell'amito
dell'attività "SS15" e si focalizza sullo studio di nuovi dispositivi laser a semiconduttore ad
emissione verticale (VCSEL). I VCSEL presentano regioni di instabilità e bistabilità sia in
polarizzazione che in intensità di emissione. Spesso questi effetti sono considerati negativamente e
si cerca di ottimizzare il design del dispositivo per eliminarli.
Nei VCSEL di ultima generazione, l'introduzione di uno strato di ossido all'interno della cavità, ha
permesso di controllare parzialmente il confinamento dei modi ottici all'interno della cavità, ed ha
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 53
portato alla realizzazione di VCSEL che emettono sul singolo modo trasversale. Anche in queti
dispositivi tuttavia, per correnti di iniezione sopra soglia, sono presenti salti di modi e possibili
regioni di instabilità.
Obiettivo di questa ricerca è l'individuazione e la caratterizzazione di regimi di bistabilità nella
configurazione spaziale dei modi di emissione.
Attività svolta nell'anno precedente:
Sono stati condotti gli studi preliminari sulle instabilità di polarizzazione in VCSEL mono-modali
forniti dalla collaborazione con la Emcore Europe. I regimi di "polarization switching" e
"polarization hopping" sono stati caratterizzati sperimentalmente in funzione dei diversi parametri
critici (temperatura, modulazione, corrente di iniezione). I risultati sperimentali trovano un
riscontro sufficientemente accurato con il modello a "doppia buca di potenziale" le cui simulazioni
hanno permesso di ricavare alcuni valori strutturali dei dispositivi (birifrangenza e costanti di
tempo di rilassamento).
Piano dell'attività futura:
L'attività sperimentale svolta l'anno precedente ha permesso di individuare anche altre regioni
instabili molto interessanti, sia dal punto di vista della polarizzazione sia dal punto di vista della
struttura modale di emissione. Tali regioni appaiono molto vicino alla soglia di emissione laser e
sono pertanto le piu' promettenti per investigare l'eventuale presenza di strutture spaziali ordinate.
Solitoni Spaziali in semiconduttori per la trattazione ottica dell'informazione.
Altri enti coinvolti: Dip. Fisica Università dell'Insubria (Como), Dept. of Physics University of
Strathclyde
(Glasgow,UK),
Physikalisch-Technisches
Bundesanstalt
(Braunschweig, D), Universitaet Ulm (D), Institut Nonlineaire CNRS (Nice,
F), Dip. di Energetica Univ. La Sapienza
Responsabile della ricerca: M. Brambilla
Ricercatori MIUR: M. Brambilla, M. Dabbicco.
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: T. Maggipinto
Dottorato di Ricerca in Fisica: I.Perrini
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Sinora, la difficoltà principale incontrata nei tentativi di codificare informazione nelle strutture
ottiche spaziali sorge dalla circostanza che le varie parti del pattern sono fortemente correlate l'una
all'altra, per cui una modificazione introdotta localmente per codificare informazione cambia, in
realtà, il pattern in modo globale. Recentemente, tuttavia, è stato scoperto che in appropriate
condizioni è possibile creare, nel profilo del campo coerente emesso da un risonatore ottico
nonlineare, degli stretti picchi locali di intensità su di un background omogeneo. Questi si
comportano come entità individuali e non interagiscono tra di loro, purchè la distanza sia superiore
ad un certo minimo (stimabile teoricamente) dell'ordine della dimensione dei picchi stessi. Questi
oggetti sono chiamati solitoni di cavità (CS). Tutto ciò suggerisce la possibilità di trattare i solitoni
come pixels per realizzare matrici riconfigurabili, commutazione ottiva, amplificatori all optical.
Recenti indagini teorico-sperimentali mostrano che in sistemi ottici quali LCLV, dye organici,
rodopsine, vapori di sodio, hanno confermato le previsioni teoriche secondo cui è possibile:
· controllare il sistema in modo da formare un gran numero di SS nel profilo trasversale del campo
elettromagnetico, nelle posizioni desiderate;
· cancellare singoli CS senza influenzare i rimanenti;
· prefissare la posizione dei CS che si formano, perchè questi posseggono proprietà di
autoallineamento in gradienti di campo.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 54
Attività svolta nell'anno precedente:
I modelli trattati sono stati estesi (nel caso di un microrisonatore ad eterostruttura GaAs/GaAlAs e
di un microrisonatore con materiale attivo GaAs bulk) per includere la dinamica termica dovuta
all'interazione radiazione-poratori-reticolo. La dinamica diffrattiva del campo si accoppia così alla
dinamica diffusiva dei portatori e del campo di temepratura, che hanno due scale sapziali e
temporali molto differenti. Sono stati stiduati gli effetti termici sulla dinamica delle strutture
spaziali ed in particolare dei Solitoni di Cavità (CS). Sulla scorta delle evidenze raggiunte sono
state suggerite tecniche di controllo dei CS per impedire (ad esempio) drift indotti termicamente.
Sono stati studiati a livello teorico e numerico gli effetti delle disomogeneità nel profilo trasversale
della risonanza del dispositivo (intrinseche ai processi di crescita epitassiale).
Il progetto U.E. PIANOS, conclusosi con successo all'inizio del 2002, ha confermato
sperimentalmente l'esistenza di CS indipendenti ed indirizzabili in VCSELs da 150 micron di
diametro, con un sorprendete accordo con le previsioni teoriche fornite da questo gruppo.
Le ricerche proseguono nella cornice di un PRIN-MIUR dedicato allo studio e controllo di
strutture solitoniche in microcavità.
Piano dell'attività futura:
La ricerca verrà articolata su due principali linee di attività: da una parte si perseguira' una
integrazione nei modelli della dinamica diffusiva e nonlineare del campo termico di reticolo,
studiandone le implicazioni sia in termini globali sia focalizzandosi sullo scenario morfogenico dei
patterns e dei SS. Verranno considerate sia le configurazioni passive (carriers fotogenerati) che
attive (con correnti elettriche di pompaggio).
Verranno approfonditi i lavori di modellistica e analisi sia formale che numerica sui fenomeni
implicati dalle disomogeneità epitassiali. Verrà poi proseguita la attività di sviluppo degli schemi
per realizzare gates ottici, amplificatori e commutatori di modulazione basati su CS. Un nuovo
argomento in questa linea si sta sviluppando sui microdevices a Multi-Quantum-Dots, che sono
attualmente al vaglio dei gruppi sperimentali. Si intraprenderà uno studio teorico di fattibilità ed si
avrà una rimodulazione della linea di ricerca in base ai feedback dei partner.
Sulla base di disponibilità di manpower, un nuovo fronte di ricerca potrà essere aperto inziando ad
abbandonare l'approssimazione di campo medio che permetterà di modellizzare risonatori con
riflettori ad alta trasmissività (da implementare nelle opportune intersezioni con gruppi
sperimentali che stanno studiando diodi laser "edge-emitter") e risonatori in regimi operativi ad
elevato assorbimento nonlineare.
Pubblicazioni: Dalla 3.17 alla 3.19
Sorgenti Entangled in Interferometria a Coniugazione Ottica di Fase
Altri enti coinvolti: Università di Baltimora (UMBC); Moscow State University; University of
Geneva Kunglika Tekniska Hogskolan; Istituo G. Farraris di Torino; Lebedev
Physical Institute, Ioffe Physical-Technical Institute of Saint Petersburg.
Responsabile della ricerca: A. Garuccio
Ricercatori MIUR: A.Garuccio, V. Berardi, D. Picca, M. Dabbicco
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): Milena D'Angelo (Dottoranda di ricerca all'UMBC)
Altro (specificare): Giuliano Scarcelli, (Dottorando di ricerca all'UMBC)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Negli ultimi anni è cresciuto l'interesse della comunità scientifica per il processo di dissociazione
parametrica quale efficace sorgente di coppie di fotoni correlati (entangled) in polarizzazione e
momento molto più efficiente e facile da manipolare rispetto alle sorgenti basate sulle cascate
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 55
atomiche usate nei primi test sui fenomeni di non-località nella meccanica quantistica.
Gli stati entangled sono sono una classe di stati quantici che non hanno un equivalente classico.
Stati squeezed, in quadratura e numero di fotoni, e stati numero ne sono altri esempi. Tutti questi
stati, così come anche gli stati coerenti, mettono in luce proprietà particolarmente interessanti se
iniettati in un interferometro di Michelson con uno degli specchi a coniugazione di fase.
Boyd è stato il primo a porre l'attenzione sul comportamento di un interferometro di Michelson
con uno specchio a coniugazione di fase.
Nel caso di stati coerenti in ingresso, l'interferenza avviene per ogni possibile polarizzazione
lineare incidente, ma scompare se la luce è polarizzata circolarmente. Inoltre è stato mostrato che
tale apparato non dovrebbe produrre alcun tipo di interferenza se lo stato incidente è uno stato
numero. Infine è stato osservato che se lo stato incidente sull'interferometro è uno stato entangled,
potrebbero sorgere apparenti contraddizioni tra la Meccanica Quantistica e la relatività.
Obiettivo della presente ricerca è quindi quello di una più completa descrizione teorica
dell'interazione tra radiazione incidente nell'interferometro e specchio a coniugazione di fase e
contemporaneamente di una attenta analisi sperimentale di tale apparato sotto diverse forme di
illuminazione come stati coerenti, stati squeezed, stati numero, stati numero entangled, stati
coerenti entangled.
La ricerca si è sviluppata in un progettompiù ampio, finanziato dalla UE all'interno dei Progetti
INTAS dal titolo "New quantum states of polarized klight and theri applications" che coinvilge
complessivmente altre sei gruppi di ricerca.
Attività svolta nell'anno precedente:
Per l'attività teorica connessa con l'argomento degli stati entngled e svolta nel 2002 si rimanda alla
linea di ricerca ESBI.
Dal punto di vista sperimentale, invece, sono stati realizzati, presso l'Università di Balrimora
(UMBC) esperimenti di interferenza con sorgenti entangled.
Si è, in tal modo, evidenziato che l'uso di sorgenti entangled consente di ottenere interferenza fra
impulsi separati temporalmente.
E' continuata la messa a punto di uno specchio a coniugazione di fase in grado di coniugare senza
distorsione la luce polarizzata incidente.
Piano dell'attività futura:
Ci si propone di perfezionare lo specchio a coniugazione di fase (SCF)in modo da poterlo
utilizzare come ingresso dell'interferometro a coniugazione di fase.
SI studierà in particolare l'efficienza del dispositivo e ci si
propone di realizzare lo stesso esperimento di interferometria con SCF utilizzando stati squeezed
in ampiezza o nel numero di fotoni. Questi stati, che hanno un comportamento che potremmo
definire intermedio tra quello degli stati coerenti e quello degli stati numero, sono stati realizzati
sperimentalmente soltanto negli ultimi dieci anni. Mentre sono stati quantistici ben caratterizzati
teoricamente, il loro comportamento in un interferometro a coniugazione di fase non è mai stato
indagato. Sarà quindi necessario sviluppare, in parallelo agli esperimenti, un modello teorico
adeguato.
Infine, l'ultimo obiettivo indicato prevede la generazione di uno stato entangled a partire da stati
coerenti, utilizzando un approccio alternativo rispetto a quello perseguito da alcuni gruppi
sperimentali che stanno cercando di sovrapporre coerentemente stati numero entangled con diverso
numero di fotoni. La nostra proposta si basa su di un'indicazione di Sanders, successivamente
modificata da Garuccio, in cui due stati coerenti ortogonali vengono opportunamente sovrapposti
in un interferometro di Mach-Zender nel quale è presente un mezzo non lineare del terzo ordine.
Si svilupparanno ,in collaborazione con gli altri gruppi partecipanti al progetto INTAS gli studi
delle nuove sorgenti di stati quantistici di luce polarizzata.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 56
Pubblicazioni: Dalla 3.20 alla 3.20
Studio delle proprietà
metallo-fluoropolimero.
ottiche,
elettriche
e
composizionali
di
nanocompositi
Altri enti coinvolti: INFM, CNR
Responsabile della ricerca: V. Augelli
Ricercatori MIUR: V. Augelli, T. Ligonzo, A. Minafra, R. Piccolo, L.Schiavulli, A. Valentini
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): V. Capozzi (PA Università di Foggia)
Assegno di ricerca Università: G.Perna
Personale tecnico universitario: G. Casamassima, D. Loiacono
Scopo ed obiettivi della ricerca:
I materiali organici, con particolare riferimento ai polimeri, costituiscono ormai una valida
alternativa ai materiali inorganici in diversi campi di applicazioni. Un ampliamento di tali campi si
sta realizzando con i materiali compositi costituiti da una combinazione di materiali polimerici con
materiali inorganici. In particolare, i materiali compositi sono costituiti da grani metallici dispersi
in una matrice di materiale polimerico isolante. In relazione al materiale metallico e alle
dimensioni dei grani dispersi, le proprietà dei compositi varia in un ampio spettro di valori.
Sarà effettuato lo studio delle proprietà morfologiche, elettriche, ottiche e delle modificazioni
chimiche di film di teflo-like drogati con nanoparticelle di metallo. I film saranno cresciuti presso i
nostri laboratori mediante ion beam cosputtering variando il tipo di metallo drogante e la sua
concentrazione. Lo scopo delle analisi è la comprensione delle modifiche fisiche e chimiche che la
matrice polimerica subisce a seguito dell'introduzione del metallo e come tali modifiche
influenzano i processi di interazione del polimero con vapori di solventi organici e/o gas
(swelling). L'obiettivo è la realizzazione di un sensore a base polimerica, costituito da una matrice,
la cui interazione con un particolare analita sia identificabile mediante variazioni delle proprietà
ottiche e/o elettriche di singoli elementi della matrice.
Attività svolta nell'anno precedente:
In questo programma di ricerca si sta studiando il processo di swelling, ovvero di variazione di
volume, indotto in fluoropolimeri a causa della presenza di solventi organici in fase vapore. Lo
studio è stato già svolto su polimeri teflon-like modificati con la presenza di micrograni di oro o di
palladio. L'analisi delle proprietà di swelling per diverse concentrazione dei metalli e per diversi
solventi ha mostrato una risposta dipendente dal tipo di solvente e la sensibilità al singolo analita
dipendente dal tipo di metallo. Lo studio delle proprietà chimiche di superficie dei compositi ha
altresì consentito di spiegare le reazioni chimico fisiche per cui la presenza del metallo dà luogo ad
un aumento del processo di swelling.
Piano dell'attività futura:
Lo scopo dello studio futuro è verificare l'applicazione del processo alla realizzazione di sensori
per il monitoraggio ambientale.
Pertanto si intende investigare:
a)il processo di swelling in polimeri modificati con altri metalli (rame, titanio, ecc.);
b) la dipendenza del processo
-dallo spessore dei film di materiale composito;
-dalla temperatura di funzionamento del "sensore";
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 57
-dal tempo;
c) la riproducibilità dei risultati fin qui ottenuti.
Al fine di giungere a tali conoscenze il programma si svilupperà secondo le seguenti linee:
- crescita di film di fluoropolimeri e di fluoropolimeri con micro grani metallici dispersi nella
matrice polimerica, mediante la tecnica di ion beam sputtering (IBS). Mantenendo fisso il
bersaglio di Teflon, saranno presi in considerazione bersagli di metalli di transizione diversi (rame,
platino, titanio, ecc.) per la deposizione dei film;
-misure di assorbimento ottico dei compositi.
- studio del processo di swelling utilizzando la strumentazione già disponibile presso i nostri
laboratori e in uso per questi tipi di misure.
Le misure dello swelling saranno effettuate misurando direttamente le variazioni di spessore del
campione mediante metodo ellissometrico, oppure misurando le variazioni della conducibilità
elettrica indotte dal processo di swelling.
Sui campioni saranno anche effettuate, presso il Dipartimento di Chimica, analisi chimiche di
superficie al fine di una migliore comprensione del processo di swelling.
Pubblicazioni: Dalla 3.21 alla 3.21
Effetti di localizzazione in Superreticoli di semiconduttori III-V.
Altri enti coinvolti: INFM, CNR, Politecnico di Losanna (CH)
Responsabile della ricerca: V. Capozzi
Ricercatori MIUR: V. Augelli, T. Ligonzo, A. Minafra, R.Piccolo, L. Schiavulli
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): V. Capozzi (PA Università di Foggia)
Assegno di ricerca Università: G. Perna
Personale tecnico universitario: G. Casamassima, D. Loiacono
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Saranno studiate sia teoricamente sia sperimentalmente le proprietà ottiche ed elettriche di
super-reticoli (SL) di GaAs/AlGaAs in presenza di un disordine prestabilito. La localizzazione
degli stati estesi di minibanda di un SL ha origine nella rottura della simmetria traslazionale lungo
la direzione di crescita del SL. La periodicità di un potenziale cristallino può essere interrotta in
due modi: a) applicando un campo elettrico lungo la direzione di crescita del SL (localizzazione di
Stark), b) introducendo nella struttura periodica un potenziale stocastico: si parla in questo caso di
localizzazione di Anderson indotta dal disordine, dovuto per esempio alla variazione stocastica
della larghezza delle buche quantiche del SL secondo una distribuzione di probabilità prestabilita.
In entrambi i casi si ha la formazione di stati elettronici localizzati lungo la direzione di crescita
del SL. Per lo studio di questi effetti di localizzazione sono stati progettati e cresciuti presso il
Politecnico di Losanna dei SL con diverso grado di disordine nello spessore degli strati.
Attività svolta nell'anno precedente:
Sono state eseguite misure di fotocorrente e di assorbimento a diverse temperature tra 10 K e 300
K in SL ordinati e disordinati di GaAs/AlGaAs, al fine di studiare la formazione di stati localizzati
indotte dalle fluttuazioni di spessore degli strati di GaAs e/o dal campo elettrico applicato lungo
l’asse di crescita del SL. Queste misure hanno evidenziato analogie e differenze fra il meccanismo
di localizzazione di Anderson, indotto dal disordine topologico, e la localizzazione Stark, indotta
dal campo elettrico. I risultati sperimentali sono stati interpretati alla luce delle simulazioni
numeriche (ottenute con il metodo delle matrici di trasferimento) in presenza ed in assenza di
campo elettrico. Queste simulazioni hanno evidenziato la presenza di stati estesi e localizzati nei
SL esaminati.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 58
Piano dell'attività futura:
Sarà completata l’analisi delle misure di fotocorrente e di assorbimento dei SL di GaAs/AlGaAs
suddetti. Inoltre, su questi campioni sono state eseguite misure di fotoluminescenza (PL) da 10 K a
300 K in presenza di un campo elettrico perpendicolare agli strati. Si è visto che l’efficienza di PL
cresce con il grado di disordine artificiale introdotto nello spessore degli strati di GaAs dei
campioni. Per l’interpretazione di questi risultati saranno fatte delle simulazioni di spettri di PL
sulla base di un modello che si propone di evidenziare gli effetti di localizzazione degli elettroni e
delle buche in presenza del campo elettrico in SL ordinati e disordinati.
Pubblicazioni: Dalla 3.22 alla 3.22
Films di Semiconduttori II-VI depositati con la tecnica "laser ablation".
Altri enti coinvolti: INFM, IMIP-CNR Potenza, Dipartimento di Fisica dell'Universita' di Brescia
Responsabile della ricerca: V. Capozzi
Ricercatori MIUR: V. Augelli, T. Ligonzo, A. Minafra, L. Schiavulli.
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): V. Capozzi (PA Università di Foggia)
Assegno di ricerca Università: G. Perna
Personale tecnico universitario: G. Casamassima, D. Loiacono
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La crescita di film di materiali II-VI è normalmente effettuata con tecniche sofisticate ed
apparecchiature costose tipo MBE ed MOCVD. L'uso della tecnica di "laser ablation" consente in
alternativa di ottenere materiali di buona qualità facendo uso di apparati semplici e relativamente
poco costose.
Attività svolta nell'anno precedente:
In collaborazione con l’Istituto di Metodologie Inorganiche e dei Plasmi del C.N.R., sezione di
Potenza, sono stati depositati con la tecnica “Laser Ablation” film sottili di ZnSe (gap 2.7 eV) su
substrati di GaAs (100), zaffiro cristallino e quarzo amorfo, allo scopo di ottenere film con buone
qualità strutturali ed ottiche. I film di ZnSe sono stati depositati a diverse temperature del substrato
e diversi valori della fluenza del laser, per ottimizzare i parametri di crescita. La caratterizzazione
strutturale, fatta mediante raggi X, ha mostrato che i film sono costituiti da monocristalli con
struttura cubica, orientati in un’unica direzione cristallografica, (400) per i film depositati su GaAs
e (111) per i film depositati su zaffiro e quarzo. Le misure strutturali hanno fornito anche
informazioni sullo “stress compressivo” all’interfaccia fra i film di ZnSe e i substrati di GaAs e
zaffiro. Le misure di riflettività al variare della temperatura, eseguite nella regione della soglia di
assorbimento ed analizzate con appropriati modelli teorici, hanno permesso di individuare
l’energia dello stato eccitonico fondamentale e di seguirne l’evoluzione fra 10 K e 300 K. Sui film
di ZnSe depositati su zaffiro sono state eseguite anche misure di assorbimento ottico al variare
della temperatura: l’analisi di tali misure ha confermato i risultati ottenuti dalle misure di
riflettività. Misure di fotoluminescenza al variare della temperatura hanno evidenziato la presenza
di ricombinazioni eccitoniche nei film di ZnSe depositati su GaAs, confermando la buona qualità
ottica di tali film. Anche i film depositati su quarzo presentano efficienza radiativa da 10 K fino a
temperatura ambiente: in tal caso si tratta di luminescenza dovuta a ricombinazioni banda-banda, a
causa della dissociazione degli eccitoni in presenza di campi elettrici locali dovuti al disordine
introdotto nel film a causa del disadattamento reticolare.
Piano dell'attività futura:
Saranno depositati film di tellurio di zinco (ZnTe) con la tecnica di “laser ablation”. Al pari dello
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 59
ZnSe, lo ZnTe, per l’elevato valore del gap diretto di energia (~2.26eV a 300K), è un composto
semiconduttore con potenziali applicazioni per la realizzazione di efficienti dispositivi
optoelettronici (LED e diodi laser) operanti nella regione blu-verde dello spettro visibile. Le
deposizioni saranno effettuate su vari substrati (GaAs, Al2O3, SiO2), allo scopo di studiare
l’effetto del disattamento reticolare sulle proprietà fisiche dei film depositati. Inoltre, saranno
ottimizzati i parametri di crescita caratteristici della deposizione epitassiale, quali densità di
energia del fascio laser pulsato (o fluenza) e temperatura del substrato. Le proprietà strutturali
saranno studiate mediante la tecnica di diffrazione dei raggi X (XRD). Le misure di XRD
permetteranno di ottenere i valori dei parametri reticolari dei film di ZnTe depositati, che saranno
analizzati al variare delle condizioni di deposizione. Le proprietà ottiche saranno studiate mediante
misure di riflettività, trasmittanza e fotoluminescenza (PL) in un ampio intervallo di temperatura,
allo scopo di controllare la posizione energetica della emissione in varie condizioni operative. Le
misure di riflettività e di trasmittanza permettono di ottenere il valore di energia del gap dei film
depositati, che confrontati con il valore dello ZnTe di volume, darà informazioni sul tipo di stress
che i film risentono a causa dell’influenza esercitata dal substrato scelto. Le misure di PL
permettono di valutare l’efficienza radiativa dei film depositati e quindi di stabilire la buona
qualità ottica dei film depositati. Tali misure saranno analizzate in funzione dei parametri di
deposizione. I film con le migliori proprietà strutturali ed ottiche saranno caratterizzati dal punto di
vista delle proprietà elettriche con misure di conducibilità, effetto Hall e capacitive. Infine, saranno
realizzate delle barriere Schottky depositando sui film opportuni metalli.
Pubblicazioni: Dalla 3.23 alla 3.23
Passivazione di superfici di film di GaAs (Arseniuro di Gallio).
Altri enti coinvolti: INFM, Istituto di Metodologie Inorganiche e dei Plasmi del CNR-Bari
Responsabile della ricerca: V.Augelli
Ricercatori MIUR: V. Augelli, T. Ligonzo, A. Minafra, L. Schiavulli, A.Valentini.
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): V. Capozzi (PA Università di Foggia)
Assegno di ricerca Università: G.Perna
Personale tecnico universitario: G.Casamassima, D.Loiacono
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La preparazione di superfici pulite, ordinate e passivate di semiconduttori III-V è di grande
importanza per il processing dei materiali e per le prestazioni dei dispositivi. Una inadeguata
passivazione della superficie si traduce in un'alta densità di stati superficiali che deteriorano le
proprietà ottiche ed elettriche del materiale.
In collaborazione con l'Istituto di Metodologie Inorganiche e dei Plasmi del CNR di Bari si
studierà la possibilità di ottenere una efficace passivazione del GaAs utilizzando un processo di
nitrurazione a plasma remoto di N2-H2. Il plasma di N2-H2 forma cosi' un sottile film di GaN (il
cui spessore viene controllato "in situ" mediante analisi ellissometrica), che dovrebbe assolvere a
tutte le funzioni di uno strato di passivazione sia chimica che fisica. La verifica sarà effettuata
tramite misure di tipo elettrico ed ottico.
Attività svolta nell'anno precedente:
Nel corso del 2001, campioni di GaAs semi-isolanti e drogati sono stati passivati con un plasma
remoto a bassa temperatura (250 °C) formando un sottile strato di GaN. La configurazione con
plasma remoto evita il danneggiamento superficiale dovuto a bombardamento ionico. Il processo
di passivazione con azoto è controllato in tempo reale con una tecnica ellissometrica che permette
di determinare lo spessore dello strato di GaN passivante. Il processo di passivazione è stato
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 60
effettuato sia con N2 puro che con una miscela di N2-H2 (3% in H2). Misure di fotoluminescenza
hanno evidenziato la capacità del plasma di N2-H2 di migliorare le proprietà ottiche del GaAs in
quanto l'esposizione al plasma dà luogo ad un aumento dell'intensità di fotoluminescenza. Al
contrario,la passivazione con N2 non dà luogo allo stesso aumento e ciò a causa della segregazione
di atomi di As all'interfaccia GaAs/GaN e quindi, alla formazione di centri d'intrappolamento.
Variando il tempo di passivazione, varia lo spessore di GaN e l'efficacia della passivazione. Per
studiare i meccanismi di trasporto dei portatori attraverso l'interfaccia GaN-GaAs, sono state
effettuate misure di corrente-tensione. Queste hanno permesso di determinare l'altezza della
barriera Schottky.
Piano dell'attività futura:
Si studierà la passivazione chimica ed elettronica ottenuta con la formazione di uno strato sottile
(circa 1 nm) di GaN sulla superficie di substrati semi-isolanti e drogati di GaAs. Lo scopo è quello
di ottenere superfici con proprietà chimiche e fisiche stabili nel tempo da utilizzarsi per
applicazioni in dispositivi a semiconduttore. La formazione dello strato passivante di GaN sarà
realizzata mediante nitrurazione con plasma di N2-H2 in configurazione remota a bassa
temperatura (circa 250 C).
La qualità ottica delle superfici passivate sarà studiata con le seguenti tecniche di
caratterizzazione: spettroscopia micro-Raman e fotoluminescenza.
La spettroscopia micro-Raman di superficie, permette di determinare, con opportune tecniche di
analisi, la presenza di una particolare specie chimica nei campioni da caratterizzare e di ottenere
anche un'indagine morfologica composizionale dello strato superficiale dei substrati passivati. Ciò
è possibile grazie ad un sistema di scansione XY del campione rispetto al fascio laser ed alla
relativa acquisizione di spettri Raman in successione e con risoluzione spaziale fino a circa 1
micron. Un particolare software permette di ottenere dagli spettri Raman acquisiti la morfologia
composizionale dello strato superficiale. Le misure di spettroscopia micro-Raman consentiranno
anche di valutare l'omogeneità superficiale del trattamento di nitrurazione, mediante un'analisi
topologica a livello microscopico.
Le misure di PL permetteranno di controllare se la passivazione del campione con un plasma di
N2-H2 determina un aumento dell'efficienza radiativi e quali sono i parametri ottimali governanti
il processo di passivazione. Infatti, un aumento della intensità di PL indica una rimozione di ossido
e di stati di difetto superficiali (legati alla presenza di arsenico all'interfaccia GaAs/ossido) in cui i
portatori possono intrappolarsi e ricombinarsi non radiativamente. Si potrà avere una indicazione
sullo spessore e composizione ottimali di GaN che consente la migliore stabilità chimica e le
migliori proprietà ottiche del substrato passivato.
Infatti, una durata troppo breve del processo di nitrurazione può essere insufficiente a rimuovere
completamente l'ossido inizialmente presente sulla superficie del cristallo e a formare uno strato di
III-N che protegga il materiale dalle contaminazioni chimiche esterne e dai processi di ossidazione.
D'altro canto, una durata troppo lunga del trattamento potrebbe portare alla formazione di
materiale non stechiometrico e comunque a danneggiamento strutturale, dovuto alla maggiore
difficoltà dell'azoto a raggiungere la superficie del cristallo a causa della necessità di dover
penetrare attraverso uno strato di nitruro eccessivamente spesso.
Il semiconduttore passivato sarà caratterizzato da un punto di vista elettrico.
Le proprietà elettroniche d'interfaccia saranno studiate con misure di corrente-tensione (I-V),
capacità-tensione (C-V), fotoconducibilità in funzione della temperatura e spettroscopia di livelli
profondi (DLTS, deep level transient spectroscopy).
Per effettuare le misure di I-V e C-V sarà necessario costruire un diodo Schottky depositando sullo
strato di GaN uno strato di oro tramite sputtering in alto vuoto. Le I-V saranno effettuate nel range
di temperature 150-370 K. In tal modo, potrà essere valutata l'altezza di barriera del diodo. Le
misure di capacità-tensione consentiranno di valutare in maniera indipendente l'altezza di barriera
e la concentrazione degli stati superficiali. Ripetendo le misure nel tempo, sarà possibile verificare
la stabilità temporale del dispositivo e quindi l'efficacia del processo di passivazione.
La valutazione dell'altezza di barriera verrà effettuata in maniera indipendente anche tramite
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 61
misure spettrali di fotocorrente.
Studio del danneggiamento da radiazione di rivelatori al Silicio.
Altri enti coinvolti: INFM, INFN.
Responsabile della ricerca: V. Augelli
Ricercatori MIUR: V.Augelli, T.Ligonzo, L.Schiavulli e A.Valentini.
Personale tecnico universitario: G.Casamassima, D.Loiacono.
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Rivelatori al silicio sono, ormai, di uso comune nella fisica delle alte energie. Uno dei maggiori
problemi incontrati nell'utilizzo di questo tipo di rivelatori è dovuto all'introduzione di livelli
energetici introdotti nella "energy gap" del silicio. Questi livelli sono provocati dall'elevato flusso
di particelle incidenti sul rivelatore (1014 part/cm2 per anno) e portano ad un aumento della
corrente di saturazione inversa del diodo ed alla diminuzione del segnale. È fondamentale quindi
lo studio e la individuazione di tali livelli.
Attività svolta nell'anno precedente:
Sono stati analizzati i dati relativi alla caratterizzazione elettrica di diodi rivelatori al silicio
arricchito con ossigeno. La collaborazione RD48 del programma ROSE, giunto a conclusione, ha
fatto il punto sui risultati raggiunti.
Piano dell'attività futura:
Ricerca conclusa.
Pubblicazioni: Dalla 3.24 alla 3.25
Contenuto gassoso e ionico in acque sotterranee.
Altri enti coinvolti: Univ. Roma Tor Vergata, Univ. Foggia, Geophysical Service Kamchatka,
Sheffield University
Responsabile della ricerca: P.F. Biagi
Ricercatori MIUR: P.F. Biagi, A. Minafra
Personale tecnico universitario: D. Lojacono, G. Casamassima
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La ricerca ha per scopo sia lo sviluppo delle tecniche di rilevamento quasi continuo del contenuto
di Radon (radiattivita' alpha) e altri gas e ioni disciolti nelle acque sotterranee che l'analisi e lo
studio dei dati raccolti.
L'obiettivo principale della ricerca e' l'individuazione degli eventuali contributi endogeni a tali
contenuti al fine di evidenziare sia effetti legati a processi tettonici locali, sia possibili apporti
dannosi per l'ambiente.
Attività svolta nell'anno precedente:
E' stato eseguito lo studio del contenuto di Radon,altri gas e ioni in alcune acque sotterranee
dell'Appennino centrale e della Kamchatka. Tale indagine ha consentito l'individuazione di
notevoli apporti endogeni legati ai processi tettonici tipici delle due relative aree geografiche. In
particolare, in Kamchatka, tali apporti hanno prodotto, in alcuni casi, modificazioni permanenti nel
chimismo delle acque. Queste modifiche potrebbero produrre cambiamenti nel comportamento dei
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 62
salmoni nel loro secolare ciclo di riproduzione nei fiumi locali. Un tale cambiamento arrecherebbe
danni notevoli all'ambiente locale e all'economia della Russia.
Inoltre è stata evidenziata una chiara correlazione fra le variazioni anomale non permanenti in
alcuni contenuti gassosi/ionici e i forti terremoti che hanno interessato l'area. In molti casi la
suddetta correlazione è risultata presismica e le anomalie evidenziate sono da annoverarsi fra i più
chiari esempi di fenomeni precursori finora riportati in letteratura.
E' stato attivata una convenzione per la coperazione nella ricerca scientifica fra l'Università di Bari
e il Geophysical Service della Kamchatka (Russia).
Piano dell'attività futura:
L'attivita' di ricerca si svolgera' secondo i seguenti punti:
1-Sviluppo della strumentazione e delle tecniche di misura.
2-Raccolta ed analisi dei dati idrogeochimici relativi all'Appennino centrale ed alla Kamchatka.
3-Individuazione di eventuali anomalie rispetto all'andamento normale.
4-Studio delle possibili connessioni fra le anomalie evidenziate e l'attività sismica locale.
5-Studio delle eventuali modifiche permanenti del chimismo e del conseguente danno ambientale.
Pubblicazioni: Dalla 3.26 alla 3.28
Emissioni elettromagnetiche e acustiche naturali
Altri enti coinvolti: Univ. Roma Tor Vergata, Univ. Foggia, Sheffield University, Tokyo
University of Electro-Communication
Responsabile della ricerca: P.F. Biagi
Ricercatori MIUR: P. F. Biagi, A. Minafra, R. Piccolo
Personale tecnico universitario: D. Lojacono
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Lo scopo della ricerca è lo studio delle emissioni elettromagnetiche e acustiche dalle rocce
sottoposte a stress.
La ricerca si prefigge di:
1-ampliare le conoscenze delle emissioni elettromagnetiche e acustiche naturali;
2-individuare possibili variazioni anomale nelle emissioni;
3-studiare la possibile connessione delle anomalie con i processi tettonici locali;
4-studiare l'effetto delle predette emissioni sull'ambiente.
Attività svolta nell'anno precedente:
E' operante dal 1994 in una grotta dell'Appennino centrale una strumentazione per il monitoraggio
continuo delle emissioni elettromagnetiche e acustiche delle rocce in ambiente naturale. La grotta
(Grotta Amare)è situata nel versante meridionale del Gran Sasso e si estende per più di 100m in
profondità.
La componente elettrica viene campionata nelle tre bande di frequenza 0.3-3 kHz, 3-30 kHz e
30-300 kHz. La componente magnetica nelle due bande 0.3-3 kHz e 3-30 kHz. Il segnale acustico
è campionato da tre geofoni con frequenza di picco di 0.5, 25 e 150 kHz. Tutti i dati vengono
campionati ogni 10 min e trasmessi, via radio, al Laboratorio Nazionale del Gran Sasso dell'INFN.
Lo studio dei dati raccolti ha consentito di individuare una fenomenologia emettitiva naturale
consistente connessa alle condizioni meteorologiche.
Piano dell'attività futura:
Il programma di ricerca futura prevede:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 63
1-il prosieguo della raccolta e analisi dei segnali elettromagnetici e acustici monitorati nella Grotta
Amare;
2-l'individuazione di possibili variazioni nella fenomenologia emettitiva connesse con processi
tettonici locali;
3-lo studio dell'effetto delle emissioni sull'ambiente.
Disturbi nella propagazione delle onde radio LF e VLF
Altri enti coinvolti: Univ. Roma Tor Vergata, Univ. Foggia, Univ. of Sheffield, Univ. of
Electro-Communications(Tokyo), United Institute of Earth's Physics (Mosca)
Responsabile della ricerca: P.F. Biagi
Ricercatori MIUR: P.F. Biagi, A. Minafra, R. Piccolo
Personale tecnico universitario: D. Loiacono
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Lo scopo della ricerca è lo studio dei disturbi nella propagazione delle onde radio LF (150-300
kHz) e VLF (10-30 kHz)imputabili all'attività sismica e vulcanica.
L'obiettivo principale è quello di definire una precisa relazione di causa-effetto fra le predette
attività e i disturbi nei segnali radio.La perturbazione troposferica/ionosferica prodotta dalle
predette attività,che è alla base dei radiodisturbi individuati, è indice di modifiche ambientali che
non possono essere ignorate.
Attività svolta nell'anno precedente:
Lo studio viene condotto in collaborazione con ricercatori dell'University of
Electro-Communications di Tokyo e dell'United Institute of Earth's Physics, Russian Academy of
Sciences (Mosca).
Il gruppo Italiano ha realizzato i ricevitori LF; il gruppo Russo-Giapponese quelli VLF.
Tre stazioni di misura LF sono in funzione in Italia centrale e due nel Giappone meridionale.
Cinque stazioni VLF sono in funzione in Giappone e tre in Russia.
Nel 2001 è stata installata a Bari una stazione VLF (la prima della rete Europea programmata dal
gruppo Russo- Giapponese).
Lo studio dei dati raccolti finora ha consentito di evidenziare netti disturbi nei segnali LF e VLF
prodotti dall'attività sismica. Interessante è il fatto che l'effetto è chiaramente presismico.
E' stata attivata una convenzione per la cooperazione nella ricerca scientifica fra l'Università di
Bari e l'United Institute of Earth's Physics(Russia).
Piano dell'attività futura:
Il piano di ricerche futuro prevede:
1-il prosieguo della raccolta ed analisi dei dati ottenuti;
2-lo sviluppo delle modellistiche teoriche sugli effetti sismoelettromagnetici.
Pubblicazioni: Dalla 3.29 alla 3.32
Fotorivelatori e sistemi di acquisizione per gamma astronomia
Responsabile della ricerca: A. Valentini
Ricercatori MIUR: A. Valentini
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 64
Attività svolta nell'anno precedente:
Sono stati cresciuti film di GaAs mediante le seguenti tecniche:
a)l’evaporazione termica a partire da polveri di GaAs drogato Zn ottenute dalla frantumazione di
fette dello stesso materiale;
b)lo sputtering con fascio ionico (IBS) a partire da un bersaglio costituito da una fetta da 2” o da
3” di GaAs drogato Zn;
c)il cosputtering con fasci ionici di target di GaAs di 4” e Zn.
I film sono stati depositati su substrati di quarzo, di GaAs semi-isolante e di GaAs drogato p.
Sui campioni depositati su quarzo sono state effettuate misure ottiche di trasmittanza e riflettanza.
Su quelli depositati su GaAs sono state effettuate misure di conducibilità elettrica e mobilità Hall
in funzione della temperatura.
Sono stati preparati alcuni campioni per essere sottoposti anche ad analisi di tipo composizionale.
Le misure elettriche effettuate sui film preparati per evaporazione hanno mostrato una
conducibilità elettrica maggiore del materiale di partenza. Le misure di mobilità hanno mostrato
che i film hanno un comportamento o di tipo p, come il materiale di partenza, o di tipo intrinseco,
a seconda dei valori dei parametri di crescita. In questo secondo caso si è ipotizzato che la perdita
di arsenico durante l’evaporazione introduce nella banda proibita del materiale livelli donori che
vanno a compensare i livelli accettori dello zinco. Tale ipotesi è stata confermata dall’analisi
composizionale che ha mostrato per i campioni con conducibilità intrinseca la carenza di As, causa
della generazione dei livelli donori.
I film depositati per IBS da bersaglio da 3”, anche se in percentuale molto più bassa in confronto ai
film sputterati da target di 2”, hanno ancora mostrato una contaminazione di ferro.
Le misure elettriche hanno mostrato un comportamento del materiale di tipo p con valori di
resistività e mobilità confrontabili con i valori di partenza delle fettine usate come bersaglio.
I film depositati per IBS mediante cosputtering di target di GaAs e Zn sono risultati i migliori in
assoluto. A parte una contaminazione di ossigeno alla superficie non hanno mostrato altre
contaminazioni. Il rapporto Ga/As misurato è risultato essere quasi stechiometrico e la
concentrazione di Zn è risultata sempre maggiore di 1020 cm-3. Le misure elettriche hanno
mostrato un comportamento di tipo p con proprietà di mobilità e resistività controllabili attraverso
i parametri di deposizione.
Piano dell'attività futura:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 65
4. Fisica teorica
Fenomenologia delle teorie di campo
Altri enti coinvolti: CERN, INFN, Università di Ginevra, Capetown, Marsiglia, Trieste, Napoli,
Firenze, CNRS, Durham Univ. (UK), Univ. Lyon, NORDITA.
Responsabile della ricerca: G. Nardulli
Ricercatori MIUR: G. Nardulli, E. Scrimieri, S. Stramaglia, L. Angelini, M.Pellicoro
Ricercatori INFN: P. Colangelo, F. De Fazio
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: M. Mannarelli, M.Ruggieri, F. De Carlo
Altro (specificare): L. Nitti (prof. ordin.Fac. di Medicina e Chirurgia)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Obiettivi della ricerca:
Analisi di decadimenti inclusivi e semi-inclusivi di adroni con beauty. Analisi dei decadimenti del
D_s in eta e etaprimo, in particolare del contributo delle ampiezze OZI soppresse. Analisi dei
processi a tre corpi B -> D^{*-} D^{(*)0} K^+ e loro utilizzo per la spettroscopia dei mesoni
charmati.
Studio delle proprietà della f0(980) attraverso i decadimenti radiativi della phi.
Studio dei diagrammi cosiddetti pinguini charmati per il decadimento del mesone B in due mesoni
leggeri.
Studio delle applicazioni di un nuovo metodo numerico per la soluzione dell'equazioni di
evoluzione delle funzioni di struttura (Equazioni di Altarelli-Parisi).
Studio delle proprieta' di QCD a elevata densita' e della fase superconduttrice di colore
Applicazione degli algoritmi di clusterizzazione alla fisica dei jet adronici.
Attività svolta nell'anno precedente:
Sono stati studiati:
- Decadimenti rari dei B
- Decadimento B->K pi, pi pi, k eta'
- Calcolo di decadimenti B-> mesoni leggeri in modelli a potenziale.
- Decadimenti semileptonici e non leptonici del B
- Metodi per la determinazione dell'angolo alpha e gamma del triangolo di unitarietà
- Un modello per le funzioni di struttura polarizzate dei nucleoni
- Caratteristiche di un modello a quark costituenti del tipo NJL per le interazioni di adroni
contenenti un quark pesante
- Lagrangiane efficaci per la fase superconduttrice di QCD ad alta densita', in particolare il
modello 2SC.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 66
Piano dell'attività futura:
1. Determinazione dei parametri della fase LOFF di QCD ad alta densita'.
2. Fisica dei quark pesanti
3. Algoritmi di clustering per la fisica dei jet.
Pubblicazioni: Dalla 4.1 alla 4.8
Fisica astroparticellare
Altri enti coinvolti: INFN
Responsabile della ricerca: G.L. Fogli
Ricercatori MIUR: G.L. Fogli, P. Cea
Ricercatori INFN: E. Lisi
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: L. Campanelli, G. Lettera
Assegno di ricerca Università: A. Marrone, A. Palazzo
Altro (specificare): L. Tedesco (contratto ricerca)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
The research activity of the Bari FA51 node involves phenomenological and
theoretical studies in the field of elementary particle physics, with emphasis on their relations with
astrophysics and cosmology. The main topics are represented by neutrino physics and phase
transitions of cosmological interest. Such research activity has been established over a period of
several years, and is documented by a number of scientific publications and of invited talks at
international conferences. A summary of the main results obtained in the period 2001-2002 is
given below.
Attività svolta nell'anno precedente:
NEUTRINO PHYSICS
The research activity in neutrino physics, both phenomenological and theoretical, has covered a
wide spectrum. Widely recognized results have been achieved in the interpretation of flavor
oscillation searches with solar, atmospheric, supernova, and laboratory neutrinos.
Concerning solar neutrinos, accurate analytical solutions have been found for the evolution
equations of neutrinos in the solar matter, in the so-called regimes of quasivacuum and
quasi-energy-independent oscillations. Model-independent comparisons of the solar neutrino event
spectra in the Super-Kamiokande (SK) and Sudbury Neutrino Observatory (SNO) experiments
have been discussed. The first post-SNO solar neutrino global analysis appeared in the literature
has been presented in (more than 150 citations on SPIRES). The current status of post-SNO results
is throughly discussed.
Concerning atmospheric neutrinos, a detailed study has been made of the four-neutrino scenario
with 3 active + 1 sterile neutrinos; stringent limits have also been placed on the amplitude of
subdominant channels.
Concerning supernova (SN) neutrinos, an accurate and simple analytical description has been
found for three-flavor oscillations along generic SN density profiles; the description has been
extended to nonstandard interactions.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 67
Finally, concerning laboratory neutrinos, we have made the first analysis of the oscillation
searches in the long-baseline project KEK-to-Kamioka (K2K), showing the compatibility with the
oscillation evidence in SK. For generic long-baseline experiments, the perturbative corrections due
to Earth mantle density variations have been analytically computed].
The results of the research activity have been presented in various international conferences.
Plenary talks in the 2001-2002 Conferences include: Les Houches 2001 and Venezia 2001 (G.L.
Fogli), TAUP 2001 and Neutrino 2002 (E.Lisi). Lecture series have also been delivered in the
2001 Trieste Summer School (E. Lisi) and Varenna 2002 (G. Fogli).
G.L. Fogli has edited the Proceedings of the 2nd Europhysics Neutrino
Oscillation Workshop NOW 2000 (Otranto, sept. 2000). Finally, the first Scuola nazionale di
fisica astroparticellare ``AstroScuola 2001'' has been organized in Otranto (June 2001), website:
www.ba.infn.it/~as2001.
COSMOLOGICAL PHASE TRANSITIONS IN THE EARLY UNIVERSE
The role of topological defects in the dynamics of phase transitions in high-energy physics has
been investigated in detail. Nonperturbative numerical simulations have been performed, in order
to study the role of topological defects in phase transitions of non Abelian gauge systems.
The main results include:
- topological defects produced during phase transitions in gauge theories;
- baryogenesis and primordial magnetic field mediated by topological defects;
- influence of topological defects on the large scale evolution of the Universe.
We have also investigated the scattering of fermions off domain walls in the presence of a
magnetic field [D1] for the bubble wall and the kink domain wall. The magnetic field dependence
of the transmission and reflection coefficients has been obtained by analytically solving the Dirac
equation for fermions within a domain wall in an external magnetic field. In the case of kink
domain wall we have also considered the complete solution localized on the wall. We have
analyzed the possible role of the ferromagnetic domain wall in the dynamics of the early Universe.
Piano dell'attività futura:
FISICA DEL NEUTRINO.
Si intende proseguire questa linea di ricerca, con particolare attenzione alle allo studio di
oscillazioni di neutrini solari e atmosferici, e alle loro implicazioni per i futuri esperimenti, tra cui
le cosiddette fattorie di neutrini. Si intende inoltre collegare lo studio del fenomeno delle
oscillazioni alle ricerche dirette di masse dei neutrini (decadimento beta, doppio decadimento beta,
cosmologia).
FISICA DEI DIFETTI TOPOLOGICI NELL'UNIVERSO PRIMORDIALE
Si intende proseguire lo studio dei difetti topologici prodotti durante
la transizione di fase elettrodebole, in particolare si intende collegare tale studio con la bariogenesi
ed i campi magnetici
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 68
primordiali.
Pubblicazioni: Dalla 4.9 alla 4.17
Approcci non perturbativi per sistemi con un numero infinito di gradi di libertà.
Applicazioni a modelli di Meccanica Statistica.
Altri enti coinvolti: INFN
Responsabile della ricerca: L. Angelini
Ricercatori MIUR: L. Angelini, M. Pellicoro, S. Stramaglia, M. Villani
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): D. Caroppo (Docente MPI)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Studio delle proprieta` di sistemi complessi in equilibrio e fuori dall'equilibrio. Il comportamento
cooperativo di insiemi di sistemi dinamici accoppiati riveste grande importanza nella descrizione
di numerosi processi fisico-chimici. Attualmente la ricerca e' focalizzata sulle proprieta' di
ordinamento di fase in un reticolo bidimensionale di mappe caotiche accoppiate e punta a mettere
in evidenza importanti differenze rispetto ai modelli tradizionali.
Attività svolta nell'anno precedente:
E' proseguita l'attivita` di ricerca sull' evoluzione macroscopica in sistemi statistici che hanno un
comportamento caotico a livello microscopico. In particolare ci siamo interessati al problema
dell'ordinamento di fase nei sistemi composti da mappe caotiche accoppiate. E' stato analizzato il
fenomeno dell'ordinamento di fase in reticoli di mappe dotate di due attrattori simmetrici al variare
dell'accoppiamento tra le mappe poste su siti primi vicini.
Abbiamo anche esaminato il comportamento di questi reticoli nel caso di accoppiamenti diffusivi,
che non conservano il parametro d'ordine, per i quali e' gia` noto che si ottiene ordinamento di fase
solo se l'accoppiamento supera un valore critico. Introducendo del rumore nell'evoluzione delle
mappe si nota che il diagramma di fase diventa più complesso: l'ordinamento si può ottenere anche
per accoppiamenti deboli purchè il rumore superi un valore di soglia ma, come è ovvio, non sia
eccessivo; questo intervallo di rumore dipende dal valore dell'accoppiamento. Anche nel caso di
accoppiamenti forti, un rumore limitato favorisce l'ordinamento accelerando il processo di crescita
dei domini.
In un altro lavoro, i cui risultati sono stati inviati per la pubblicazione recentemente, vengono
presentati alcuni risultati sulla dinamica di reticoli di mappe caotiche in presenza di una legge di
conservazione. La dinamica non è di tipo Monte Carlo, come quella già studiata in precedenza, ma
corrisponde alla discretizzazione dell'equazione di Cahn-Hilliard che descrive l'evoluzione di
sistemi continui caratterizzati da una legge di conservazione. In questo lavoro
viene mostrato come questi sistemi abbiano analogie importanti con sistemi statistici di spin e
come la dinamica considerata introduca un accoppiamento effettivo antiferromagnetico che, nel
caso di interazione tra primi e secondi vicini, è in grado di generare un ordinamento
superantiferromagnetico come nel caso del modello di Ising.
Piano dell'attività futura:
Proseguirà la ricerca sulla evoluzione macroscopica di sistemi statistici che hanno comportamento
caotico a livello microscopico. In particolare si cercherà di mettere in luce le relazioni tra questi
sistemi e i sistemi di spin, sia relativamente alla evoluzione dinamica che alle proprietà di
equilibrio.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 69
Pubblicazioni: Dalla 4.18 alla 4.18
Meccanica statistica di sistemi complessi: aspetti dinamici e di equilibrio.
Altri enti coinvolti: INFM, INFN
Responsabile della ricerca: G. Gonnella
Ricercatori MIUR: G. Gonnella
Altri ricercatori coinvolti:
Borsista post-doc Università: Aiguo Xu
Altro (specificare): A. Bonfiglioli, E. Cirillo
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Con il termine "sistema complesso" si intende in genere un sistema con molti gradi di liberta` che
risulta essere stabile, o metastabile, in molti possibili stati, e che e' caratterizzato da proprieta' di
rilassamento diverse da quelli usuali esponenziali dei
sistemi statistici.
Esempi di fluidi complessi sono i sistemi vetrosi, le miscele di polimeri, le proteine, sistemi di
interfacce fluide interagenti.
Scopo di questa ricerca e' studiare alcuni di questi sistemi sviluppando contemporaneamente le
metodologie di analisi.
Accanto allo studio dei diagrammi di fase di equilibrio, che si effettua con le tecniche usuali della
meccanica statistica, studieremo il comportamento dinamico di sistemi descritti da equazioni di
rilassamento
di genere diffusivo e idrodinamico.
Attività svolta nell'anno precedente:
I principali risultati ottenuti riguardano:
- Lo studio degli effetti idrodinamici nel processo di separazione di fase delle miscele di fluidi. Per
questo problema è stato utilizzato un metodo di integrazione numerica noto come "lattice
Boltzmann scheme" che si basa su una discretizzazione dell'equazione di Boltzmann e che
consente di simulare un sistema descritto dalle equazioni di Navier-Stokes e di diffusione.
- Sono stati studiati gli effetti di un campo di velocita' "di shear" nella diffusione di liquidi
sovraraffreddati e nella separazione di fase di miscele fluide binarie.
- Sono stati studiati gli effetti di un campo di velocita` imposto dall'esterno sulla violazione del
teorema delle fluttuazioni e delladissipazione nei processi di raffreddamento di sistemi
inizialmente disordinati.
- Sono stati analizzati gli effetti del flusso di shear sul diagramma di fase e sulle funzioni di
struttura delle miscele ternarie.
Piano dell'attività futura:
La ricerca proseguira` in funzione degli obiettivi prima esposti.
In particolare cercheremo di realizzare una versione dei "Lattice Boltzmann Methods" adatta a
simulare miscele di fluidi soggette a diversi tipi di flusso applicato. Studieremo anche le
proprieta` generali che caratterizzano i sistemi fluidi in condizioni stazionarie ed in presenza di
processi irreversibili (diffusione, convezione termica, etc.)
Pubblicazioni: Dalla 4.19 alla 4.22
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 70
Comportamento temporale dei sistemi quantistici, fisica dei neutroni e caos.
Altri enti coinvolti: INFN, Atominstitut Wien (Austria), Waseda University (Tokyo), Clarkson
University (USA), Palacky University (Repubblica Ceca)
Responsabile della ricerca: S. Pascazio
Ricercatori MIUR: S. Pascazio
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: P. Facchi
Dottorato di Ricerca in Fisica: A. Mariano
Borsa di studio INFN: A. Scardicchio
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Studio del comportamento temporale dei sistemi quantistici, con particolare riguardo ai problemi
di decadimento dei sistemi instabili ed ai fenomeni caratteristici dei tempi brevi, quali le
dinamiche di tipo Zenone quantistico. Studio dei meccanismi di dissipazione e della transizione
verso l'equilibrio.
Fisica dei neutroni termici, freddi ed ultrafreddi. Proprieta' di coerenza quantistica, decoerenza e
studio di interazioni con atmosfere complesse. Legami con i fenomeni caotici, analisi tramite la
funzione di Wigner e studio della vita media in atmosfere molto calde, quali stelle dense ed
universo primordiale.
Studio della transizione verso l'equilibrio e dei fenomeni caotici. Limite semiclassico in meccanica
quantistica. Sistemi di tipo Fermi-Pasta-Ulam. Oscillazioni di neutrini solari e stabilita' della
soluzione a doppio esponenziale.
Attività svolta nell'anno precedente:
Sono continuate le collaborazioni con L.S. Schulman, del Physics Department della Clarkson
University (USA), con H. Rauch, dell'Atominstitut di Vienna (Austria), con M. Namiki, I. Ohba e
H. Nakazato del Physics Department della Waseda University (Tokyo, Giappone) e con J. Perina e
Z. Hradil della Palacky University di Olomouc (Repubblica Ceca).
Si sono investigati gli effetti derivanti dall'applicazione di campi molto intensi sulla vita media di
un sistema a tre livelli (atomo o molecola). Particolare attenzione e' stata data ai comportamenti
caratteristici dei tempi brevi ed all'insorgere di dinamiche di tipo Zenone e Zenone inverso, le cui
possibili applicazioni suscitano oggi molto interesse, grazie anche alle conferme sperimentali degli
ultimi anni.
Si sono studiati effetti di depolarizzazione e dephasing su neutroni termici e si sono analizzati
fenomeni legati allo scattering dei neutroni ultrafreddi su soluzioni fortemente assorbenti.
Numerosi prolemi di interferometria neutronica sono stati analizzati in relazione ad esperimenti
recenti. Sono stati evidenziati nuovi legami fra decoerenza ed entropia.
Si sono analizzati alcuni fenomeni caotici, la transizione verso l'equilibrio in sistemi di oscillatori
accoppiati (di tipo Fermi-Pasta-Ulam) ed infine il limite semiclassico in meccanica quantistica.
Piano dell'attività futura:
Continuera' lo studio degli argomenti sopra menzionati. In particolare, si vuole analizzare in
dettaglio il comportamento temporale dei sistemi quantistici, la transizione verso l'equilibrio ed i
fenomeni tipici dei tempi brevi (regione di Zenone).
In fisica dei neutroni, continuera' l'analisi di recenti esperimenti realizzati con neutroni termici e
freddi. Vi sono molti legami interessanti fra i fenomeni caotici, l'interazione con atmosfere
complesse e la perdita di coerenza quantistica. Si desidera anche studiare la vita media di un
neutrone in campi molto intensi, quali quelli presenti in stelle dense o nell'universo primordiale.
Tali temi hanno rilevanza per una serie di problemi di interesse fondamentale, quali l'ottica
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 71
neutronica, l'astrofisica e la teoria di campo quantistica.
Si desidera anche analizzare in dettaglio la transizione verso l'equilibrio in sistemi complessi, con
particolare riguardo alle caratteristiche "mesoscopiche".
Infine si studieranno le oscillazioni di neutrino, in particolare la stabilita' di soluzioni di tipo
"doppio esponenziale" per i neutrini solari.
Pubblicazioni: Dalla 4.23 alla 4.32
Meccanica Stocastica
Altri enti coinvolti: INFN
Responsabile della ricerca: N. Cufaro Petroni
Scopo ed obiettivi della ricerca:
1) Si studiano le soluzioni delle equazioni di Fokker-Planck associate dalla Meccanica Stocastica a
stati quantistici per determinare le condizioni sotto le quali esse rilassano tutte nel tempo verso la
soluzione selezionata dall'equazione di Schroedinger.
2) Si esamina la possibilità di utilizzare la struttura formale della Meccanica Stocastica per il
controllo della dinamica di sistemi complessi descritti da equazioni quantum-like (dinamica dei
fasci di particelle negli acceleratori - Esperimento MQSA del Gruppo V INFN)
3) Si discute la stabilità delle evoluzioni costruite mediante potenziali di controllo rispetto a
perturbazioni piccole ed aleatorie che fanno deviare il pacchetto d'onde rispetto all'evoluzione
ottimale prevista dalla teoria.
4) Si analizzano i comportamenti (originariamente messi in evidenza da Nelson e Onofri) della
Meccanica Stocastica che sembrano deviare dai comportamenti quantistici standard per mettere in
luce più esattamnte il significato fisico di questo modello probabilistico classico della meccanica
quantistica.
Attività svolta nell'anno precedente:
1) Nel quadro della meccanica stocastica sono stati determinati risultati interessanti sia per il
controllo della dinamica di fasci di particelle negli acceleratori che per una descrizione delle
transizioni fra stati quantistici stazionari. Alcuni esempi di evoluzioni controllate di stati
quantum-like per fasci di particelle sono state esaminate esplicitamente.
2) E' stato discusso un recente esperimento di Wang et al (Nature 2000) che mette
sperimentalmente in evidenza fenomeni di propagazione superluminale di pacchetti di onde e.m. e
si e' messo in relazione questo risultato con alcuni concetti della meccanica stocastica per evitare
di pervenire a conclusioni paradossali.
3) E' stato studiato mediante sviluppi in polinomi ortogonali il caso delle equazioni associate a stati
eccitati dell'oscillatore armonico e delle buche di potenziale. In ambedue questi casi è stato anche
possibile determinare le deformazioni di potenziale necessarie a guidare il sistema quantistico
lungo le evoluzioni temporali previste dalla meccanica stocastica.
Piano dell'attività futura:
1) Studio dei processi descritti dalle equazioni di Fokker-Planck associate a stati quantistici, ma
non ergodici o comunque non convergenti nel tempo verso soluzioni quantistiche: analisi delle
possibilità di modifiche della struttura della meccanica stocastica per garantire tale convergenza.
2) Stabilità del controllo della dinamica dei fasci di particelle in acceleratori mediante la loro
descrizione in termini di meccanica stocastica. Analisi di sistemi che presentano risonanza
stocastica e loro analogie con sistemi quantistici mesoscopici. Passaggio ai casi bi- e
tri-dimensionali.
3) Applicazione della simulazione stocastica ad altri casi classici e significativi di comportamento
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 72
quantistico: evoluzione di miscele di stati quantistici; transizioni fra stati stazionari; casi di velocità
di corrente singolari.
4) Studio degli effetti di carica spaziale nei fasci di particelle cariche accoppiando in Meccanica
stocastica una equazione schroedinger-like all'equazione di Poisson e mettendo in evidenza il
conseguente aumento dell'emittanza del fascio.
5) Esame degli stati stazionari trasversalmente non gaussiani dei fasci di particelle; analisi dei
potenziali che producono tali stati in Meccanica stocastica e possibili effetti delle pareti degli
acceleratori.
Pubblicazioni: Dalla 4.33 alla 4.34
Stati entangled e disuguaglianze di tipo Bell per osservabili tricotomiche
Altri enti coinvolti: University of Maryland at Baltimore County, Istituto G. Ferraris di Torino
Responsabile della ricerca: A. Garuccio
Ricercatori MIUR: A. Garuccio, D. Picca, V. Berardi
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): V. L. Lepore (Docente MPI, associato INFN)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La ricerca intende proseguire l'analisi della natura degli stati "entangled" in meccanica quantistica,
ed in particolare in ottica, e studiare le possibili sorgenti di stati coerenti entangled. Questi stati,
infatti, sebbene previsti teoricamente, non sono stati ancora realizzati e vi e' un grande dibattito
sulle caratteristiche fisice a loro associate e sui possibili processi coi quali produrli.
Scopo della ricerca e' mettere in evidenza tutti quegli aspetti, alcune volte paradossali, che
compaiono soprattutto quando sono trattati pochi oggetti correlati. In questi casi, infatti, i
fenomeni tipicamente quantistici risultano piu' evidenti e piu' netta appare la contraddizione con
modelli basati sulla causalita' e localita' di Einstein.
Lo strumento formale per mettere in evidenza e misurare tale contraddizione e' la disuguaglianza
di Bell o disuguaglianze simili dedotte per osservabili tricotomiche.
Attività svolta nell'anno precedente:
Le ricerche sul paradosso di EPR si sono estese alla formulazione di nuove disuguaglianze con
limite superiore modificato applicabili agli esperimenti di conversione parametrica del secondo
tipo. Quest'approccio e' basato su una piu' generale analisi degli esperimenti alla EPR nella quale si
considera esplicitamente la possibilita' di perdita di informazione negli apparati.
Nell'ambito della collaborazione con il gruppo dei proff. Shih e Rubin di Baltimora e' stata
studiata la possibilta' di produrre una sorgente asimmetrica di stati non totalmente entangled e una
sorgente che fornisca tre fotoni in uno stato entangled. I risultati mostrano come sia difficile
ottenere questo stato che sarebbe fondamentale per verificare, senza ipotesi supplementari, la
violazione della localits in natura.
E' stato analizzato in dettaglio il ruolo della fattorizzabilità nell'approccio probabilistico alla
località espresso da Clause e Horne.
Piano dell'attività futura:
Sulla base di un aproccio sviluppato negli anni precedenti, continueremo a studiare gli efetti di una
bassa efficienza di tutte le componenti di un reale apparato sulla verifica sperimentale della
localita' di Einsten.
Il gruppo sperimentale di Fondamenti della Fisica del G. Ferraris di Torino sono interessati ad una
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 73
applicazione di tale tecnica ad uno stato entanglerd prodotto in un precesso di dissociazione
parametrica.
Cosmologia di stringa
Altri enti coinvolti: INFN, CERN
Responsabile della ricerca: M. Gasperini
Ricercatori MIUR: M. Gasperini
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Lo scopo della ricerca e' lo studio degli aspetti teorici e fenomenologici dei modelli di "pre-big
bang" basati sulle simmetrie duali dell'azione effettiva di stringa. L'obiettivo principale e' quello di
individuare e proporre tests osservativi delle teorie unificate di stringa (e, piu' in generale, della
fisica alla scala di Planck), ricostruendo l'evoluzione dell'universo primordiale mediante lo studio
dei fondi fossili a debolissima interazione.
Attività svolta nell'anno precedente:
E' proseguito lo studio dei modelli inflazionari basati sulle simmetrie duali della teoria di stringa.
Le ricerche si sono concentrate, in particolare, sui fondi stocastici scalari e tensoriali, sulla
produzione di seeds per i campi magnetici cosmici, sul decadimento del vuoto perturbativo e sul
confinamento delle interazioni dilatoniche nei modelli d'Universo a membrana.
Piano dell'attività futura:
Si prevede di studiare il possibile ruolo del dilatone come sorgente dell'accelarazione cosmica
recentemente osservata, e la produzione di anisotropia della radiazione di fondo prodotta dal
decadimento di campi assionici primordiali.
Pubblicazioni: Dalla 4.35 alla 4.43
Teorie di Campo non Perturbative
Responsabile della ricerca: P. Cea
Ricercatori MIUR: P. Cea
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano dell'attività futura:
Algoritmo di calcolo di integrali funzionali
Responsabile della ricerca: E. Scrimieri
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 74
Ricercatori MIUR: E. Scrimieri
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Si vuole sviluppare un procedimento generale per il calcolo degli integrali funzionali rilevanti in
teoria di campo quantistica e in meccanica statistica. Si tratta di un algoritmo basato su una
particolare scelta di una matrice di trasferimento e sull'analisi delle sue proprietà analitiche.
Attività svolta nell'anno precedente:
Si è trovato che particolari condizioni periodiche sulla boundary del reticolo conducono ad una
semplice espressione della matrice di trasferimento le cui proprietà analitiche sono contenute in un
set di equazioni autoconsistenti.
Piano dell'attività futura:
Si vogliono risolvere le equazioni di autoconsistenza e determinare il valore dell'integrale
funzionale in termini degli autovalori della matrice di trasferimento.
Equazione di Helmholtz
Altri enti coinvolti: TIRES
Responsabile della ricerca: G. Paiano
Ricercatori MIUR: G. Paiano, M. Pellicoro
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Studio della propagazione della radiazione in mezzi ad indice di rifrazione variabile, in particolare
propagazione della luce in fibre ottiche.
Attività svolta nell'anno precedente:
Si sono dedotte formule WKB chiuse per le frequenze di taglio e la costante di propagazione di
fibre ottiche debolmente guidanti. Il relativo lavoro e' in corso di pubblicazione sul Journal of
Lightwave Technology.
Piano dell'attività futura:
Applicazione dello strumento analitico al calcolo delle perdite delle fibre ottiche debolmente
guidanti. Più in generale applicazione ad altri problemi ondulatori.
Sulla base dell'analogia fra l'equazione di Helmholtz per l'ottica ondulatoria e l'equazione di
Schrödinger per la meccanica ondulatoria si possono stabilire formule WKB chiuse per molti
potenziali, in particolare per l'oscillatore anarmonico. Questa estensione e' gia' a buon punto.
Pubblicazioni: Dalla 4.44 alla 4.45
Paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen in fisica delle particelle
Responsabile della ricerca: F. Selleri
Ricercatori MIUR: F. Selleri
Altri ricercatori coinvolti:
Alexander Afriat (London S.E.), Roshan Foadi (Univ. of Denver)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 75
The strange nature of quantum correlations between separated systems, pointed out by Einstein,
Podolsky and Rosen (EPR), has stimulated a lively debate over the past thirty years. The
incompatibility between the empirical predictions of quantum mechanics (QM) and very general
consequences of local realism (LR) became fully evident with the 1965 work of Bell, showing that
LR models satisfy an inequality often violated by QM. In 1969 Clauser, Holt, Shimony & Horne
stressed that a Bell-type inequality could be checked experimentally with photon pairs emitted by
single atoms, even with the available low efficiency photon counters, if suitable additional
assumptions were made. Several experiments were accordingly performed and QM turned out to
agree with the data. It has been pointed out, however, that the additional assumptions brought to
the formulation of inequalities different from (and much stronger than) Bell's original inequality.
The experimental results violated the stronger inequalities but were still compatible with those
deduced from LR alone. Thus the choice between LR and QM has yet to be made. A more critical
scrutiny of the problem can come from the study of the EPR paradox in domains where highly
efficient detectors can be used and additional assumptions are not needed. An appealing possibility
is the decay of a vector meson into a pair of neutral mesons. This was recognised already in 1983
[1], but the first detailed calculations were made only in 1992 [3], after establishing the possibility
of a causal description of single K° physics [2].
[1]F. Selleri, Einstein locality and the K0K0 system, Nuovo Cim.
Lett. 36 (1983) 521.
[2]D.Home & F.Selleri, Neutral kaon physics from the point of view
of realism, J. Phys.A24 (1991) L1073.
[3]P. Privitera & F. Selleri, Quantum mechanics versus local realism
for neutral kaon pairs, Phys.Letters 296B (1992) 261.
Attività svolta nell'anno precedente:
In the recent past remarkable results concerning the foundations of quantum theory were obtained.
The Bari group contributed to several of them, sometimes in essential ways, e.g. to the following:
1.Overcoming the obstacles opposing a causal description of quantum phenomena in space and
time (von Neumann's theorem, Bohr's complementarity [1] and Heisenberg's indeterminacy
relations). Proposals of experiments on the de Broglie waves [2].
2.Proof of Bell's inequality from the most general idea of local realism and criticism of the
Clauser-Horne formulation [3]. Extension of Bell's inequality to any linear combination of
correlation functions. Computer study of 13,500,000 inequalities and discovery of 1050
superinequalities (= inequalities violated by correlation functions consistent with Bell's inequality)
[4];
3.Theoretical proof that experiments with atomic photon pairs (Aspect et al.) did not violate Bell's
inequality, due to the detection loophole, but only a different inequality, called "strong", deduced
from untestable additional assumptions [5];
4.Formulation of the EPR paradox for neutral kaon pairs, for which the detection loophole is
much less important [6]; Extension of the theory to the case of neutral B-meson pairs produced in
the decay of the Y(4s) resonance [7].
[1]F. Selleri, Complementarity and/or quantum theory, SYMPOSIUM
ON THE FOUNDATIONS OF MODERN PHYSICS, p. 255 (K.V.
Laurikainen et al., eds.) Ed. Frontieres, Paris (1994).
[2]F. Selleri, Direct observability of quantum waves, Found. Phys.
12 (1982) 1087; Amplification of light from an undulatory point of view,
Phys. Letters A 120 (1987) 371; J.R.Croca, A. Garuccio, V.L.Lepore,
R.N.Moreira Quantum-Optical Predictions for an Experiment on the de
Broglie Waves Detection; Found. Phys. Lett. 3 (1990) 557.
[3]A. Afriat & F. Selleri, THE EINSTEIN-PODOLSKY-ROSEN
PARADOX IN ATOMIC, NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS,
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 76
Plenum, London/New York (1998), especially Chapter 3.
[4]A. Garuccio, All the Inequalities of Einstein Locality, QUANTUM
MECHANICS VERSUS LOCAL REALISM: EINSTEIN-PODOLSKY-ROSEN PARADOX , p. 87 (F. Selleri ed.) Plenum, New York (1988).
[5] V.L. Lepore & F. Selleri, Do performed optical tests disprove local
realism? Found. Phys. Letters 3 (1990) 203.
[6]R. Foadì & F. Selleri, Quantum mechanics vs. local realism for neutral
kaon pairs, Phys. Rev. A 61, pp. 446-452 (2000).
[7]A. Pompili & F. Selleri, On a possible EPR experiment with B°B° pairs
Eur. J. Phys. C, 14, 469-478 (2000);
F. Selleri, Physical Meaning of Bell Type Inequalities, in: THE FOUNDATIONS
OF QUANTUM MECHANICS. HISTORICAL ANALYSIS AND OPEN QUESTIONS,
pp. 393-405. a c. di C. Garola & A. Rossi, World Scientific, Singapore (2000)
Piano dell'attività futura:
The recent development of new accelerators (phi-factories, B-factories) has greatly increased the
practical interest of the problem. The most general formulation of local realism for K° pairs was
published in 1997 [1], with special reference to the decay of the phi mesons [2]. A 30%
discrepancy between QM and LR for the probability of joint Kbar/Kbar detection was found.
Further work showed that the treatment of K° pairs with rate equations could lead to
inconsistencies because the historical nature of kaons needs to be taken into account. When this is
done properly in LR an even larger discrepancy is found between LR and QM [3]. Therefore it
would be of great interest to perform EPR experiments at DAFNE. Application of the idea to a
recent experiment by the CPLEAR collaboration on antiproton annihilations at rest in hydrogen
into K° pairs [4] has brought to a good agreement with the data. Disagreement between LR and
QM was predicted only in a kinematical region yet to be explored. More detailed calculations will
be made.
Following this line of thought a LR theory of correlated B° pairs will be formulated. Variables fix
in every meson mass and flavour. If B° pairs are produced in Y(4s) decays the probability of
observing opposite flavours necessarily differs by 30% from the QM prediction. The size of this
difference justifies neglect of CP violation. A B-factory is thus shown to provide a very important
tool for the study of the EPR problem.The theory will be extended to all interesting kinematical
regions.
[1]F. Selleri, Incompatibility between local realism and quantum
mechanics for neutral kaon pairs, Phys. Rev. A 56 (1997) 3493.
[2]F. Selleri, Weak and strong Bell type inequalities in: C. Mataix e
A. Rivadulla eds., FISICA CUANTICA Y REALIDAD - QUANTUM PHYSICS
AND REALITY, pp. 233-250, Madrid (2001).
[3]A. Pompili & F. Selleri, Possible EPR experiment with K°K° and B°B° pairs
in: KAON 2001 International Conference on CP violation, Frascati
Physics Series Vol. XXVI, pp. 329-340, Pisa (2001).
[4]A. Pompili & F. Selleri, Possible EPR experiment with neutral pseudoscalar
meson-antimeson correlated pairs, Proceedings of the 10th Lomonosov
Conference on Elementary Particle Physics, at the
Moscow State University, Moscow, Russia (2002).
Pubblicazioni: Dalla 4.46 alla 4.48
Fondamenti di fisica relativistica
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 77
Responsabile della ricerca: F. Selleri
Ricercatori MIUR: F. Selleri
Altri ricercatori coinvolti:
José R. Croca (Lisboa Univ.)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
The one-way velocity of light was never measured. The reason, more than in experimental
difficulties, is in the conceptual basis of special relativity and is related to clock synchronisation,
as shown by Poincaré, Jammer, Mansouri and Sexl and Will. The two-way velocity, instead, has
been measured repeatedly with great accuracy and found to be invariant. Furthermore experiments
show that the slowing down of moving clocks is a real phenomenon. Therefore the physics of
space and time can be based on two empirically based assumptions: (1) The two-way velocity of
light is c in all inertial systems and in all directions; (2) Clock retardation effects take place with
the usual relativistic factor. Using these two pieces of empirical evidence a set T of space-time
transformations between inertial systems has been constructed which are completely equivalent for
the explanation of performed experiments. The Lorentz transformation is an element of T and any
two elements of T differ only as to a convention regarding clock synchronisation. Known
experiments (e.g. Michelson-Morley's) are explained equally well by any element of T [1-3]. It has
been carefully checked that also the kinematics of high energy interactions, used with great
success in particle physics, remains unmodified [4]. The notion of invariant two-way velocity of
light can be complemented with that of frame dependent one-way velocity with no change of the
explanatory power of the theory [5-6]. However all attempts at measuring the one-way velocity in
inertial frames are bound to fail [7].
[1]F. Selleri, Theories equivalent to special relativity, in FRONTIERS OF FUNDAM.
PHYSICS, p. 181 (M. Barone et al., eds.), Plenum, London/New York (1994).
[2]F. Selleri, Space, time and their transformations, in SPACE,
TIME, MOTION - THEORY & EXPERIMENT, Chinese Jour. Syst.Eng. El. 6 (1995) 25.
[3]F. Selleri, Noninvariant one-way velocity of light , Found. Phys.
26 (1996) 641.
[4]F. Selleri, Noninvariant one-way velocity of light and particle
collisions, Found. Phys. Lett. 9 (1996) 43.
[5]F. Selleri, Noninvariant one-way speed of light in relativistic
physics, in PHYSICAL INTERPRETATIONS OF RELAT. THEORY,
p. 135 (M.C. Duffy, ed.), Imperial College, London (1996).
[6]F. Selleri, Noninvariant one-way velocity of light and locally
equivalent ref. frames, in NEW DEVELOPMENTS ON FUNDAMENTAL
PROBLEMS IN QUANTUM PHYSICS, p. 381 (M. Ferrero et al. eds.),
Kluwer, Dordrecht (1997).
[7]J.R. Croca & F. Selleri, Is the one way velocity of light
measurable? Nuovo Cim. B, 114B, 447 (1999).
Attività svolta nell'anno precedente:
In the foundations of relativity modern theoretical research (Mansouri & Sexl, Will, Prokhovnik,
...) focused on the conventionality of clock synchronisation in inertial reference systems. The point
has been developed in Bari [1-2] with the conclusion that there exists sets of space-time
transformations mathematically different from, but experimentally equivalent to the Lorentz
transformations. The parameter expressing the conventionality of clock synchronisation is the
coefficient of x in the transformation of time. When accelerated systems are included in the theory
the choice of this parameter is not anymore free and a value zero is clearly preferred [3-4].
[1]F. Selleri, Space and Time are better than Spacetime - I
in: REDSHIFT AND GRAVITATION IN A RELATIVISTIC UNIVERSE
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 78
(a c. di K. Rudnicki), Apeiron, Montreal (2001), pp. 57-72.
[2]F. Selleri, Space and Time are better than Spacetime - II
in: REDSHIFT AND GRAVITATION IN A RELATIVISTIC UNIVERSE
(a c. di K. Rudnicki), Apeiron, Montreal (2001), pp. 73-86.
[3]F. Selleri, On the anisotropy of light propagation observed by Miller and
by Kennedy & Thorndike, in: M.C. Duffy & M. Wegener, eds., RECENT
ADVANCES IN RELATIVITY THEORY 2: MATERIAL INTERPRETATIONS, pp. 281-283,
Hadronic Press, Palm Harbor (2001).
[4]F. Selleri, The Lorentz contraction implies the existence of a privileged
inertial system, Journal of New Energy, 5, pp. 32-44 (2001).
Piano dell'attività futura:
The Sagnac effect is essentially the observation of a phase shift between two coherent beams
travelling on opposite paths in an interferometer placed on a rotating disk. The phase shift is a
consequence of a time delay between the arrivals of two beams. The positioning of the interference
figure dipends on the disk rotational velocity. We showned recently that the conventionality
ingredient of synchronisation is not preserved in accelerated systems, and that a theory free of
logical contradictions prefers a nonstandard one-way velocity of light relative the accelerated
frames [1-3].The study of superluminal signals (SLS), for which impressive experimental evidence
emerged in the last ten years, also leads to the
same conclusion: the causal paradox generated by SLS in the TSR can be solved only by invoking
absolute simultaneity [4]. But a great surprise
was about to emerge: the same SLS - given their electromagnetic nature - allow one to measure the
absolute velocity of the laboratory [5-6]. The
future activity will be a reconsideration of this extraordinary fact from as many points of view as
possible.
[1]F. Selleri, Bell’s spaceships and special relativity, in:
R.A. Bertlmann & A. Zeilinger, eds., QUANTUM [UN]SPEAKABLES, FROM
BELL TO QUANTUM INFORMATION, Springer, Berlin (2002), pp. 413-428.
[2]F. Selleri, Generalisation of the Lorentz transformations of space and time
in: FOUNDATIONS OF QUANTUM PHYSICS, R. Blanco et al. (eds.):
Proceedings of the Workshop held at theUniversidad de Cantabria
Santander, Spain, pp. 191- 200, Real Sociedad Española de Fisica, Madrid (2002).
[3]G. Puccini & F. Selleri, Doppler effect and aberration from the point of view
of absolute motion, Nuovo Cimento B 117, 283 (2002).
[4]F. Selleri, Superluminal signals require absolute simultaneity
In print in the Proceedings of the International Conference
IDEAS OF A. A. MICHELSON IN MATHEMATICAL PHYSICS
Mathematical Conference Centre, Bedlewo (Poland), August 2002.
[5]F. Selleri, Superluminal signals allow to detect absolute motion,
Submitted to Nuovo Cimento B (2002).
[6]F. Selleri, Our absolute velocity,
PHYSICAL INTERPRETATIONS OF RELATIVITY THEORY (C. Duffy, ed.)
British Soc. Philosophy of Science, London, September 2002.
Pubblicazioni: Dalla 4.49 alla 4.54
La meccanica di BOHM
Responsabile della ricerca: D. Picca
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 79
Ricercatori MIUR: D. Picca
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano dell'attività futura:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 80
5. Ricerche tecnologiche
Reti neurali artificiali per la rivelazione e l'elaborazione del segnale (TIRES)
Altri enti coinvolti: CNR
Responsabile della ricerca: NARDULLI G.
Ricercatori MIUR: NARDULLI G., PELLICORO M.,ANGELINI L., BELLOTTI R.,
CUFARO PETRONI N., DEMARZO C., GONNELLA G., PAIANO G.,
VILLANI M.
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: F. De Carlo
Personale tecnico universitario: F. Cannillo
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Nell'ambito del Centro d'Eccellenza TIRES viene sviluppata una attivita' di R&D di nuove
tecniche per il trattamento del segnale in ambienti "rumorosi", ad esempio EEG, ECG, fMRI,
MEG, mediante tecniche di reti neurali, wavelets, algoritmi di clusterizzazione, Independent
Component Analysis, Support Vector Machines.
Parallelamente all'attivita' R&D sara' svolta attivita' di alta formazione e seminariale.
Attività svolta nell'anno precedente:
Sono state svolte varie analisi di reti neurali in regimi particolari, ad esempio caotici. Sono state
inoltre effettuate varie applicazioni di reti neurali ed altri algoritmi (in particolare wavelet) su dati
biomedici. L'analisi in wavelet e/o mediante reti neurali artificiali in campo biomedico puo'infatti
migliorare significativamente l'interpretazione di segnali oscillatori rilevati da vari organi ed
apparati.
L'analisi con reti neurali artificiali ha riguardato il trattamento di dati biomedici in particolare
EEG. L'analisi in wavelet ha il vantaggio su quella di Fourier di consentire lo studio di fenomeni
transienti e rapidamente variabili; al contrario, in campo biomedico, l'analisi di Fourier richiede
tempi di osservazione almeno di 30 min. e sufficientemente stabili nel tempo.
Nel Settembre 2001 si e' tenuto un workshop internazionale dal titolo Modelling Biomedical
Signals e ne sono stati pubblicati i proceedings (edd. G.Nardulli e S.Stramaglia, World Scientific,
Singapore). In questo workshop sono state svolte diverse relazioni da parte di ricercatori aderenti a
CE-1.
Piano dell'attività futura:
Attivita' di ricerca:
a) Sviluppo di nuovi algoritmi di clustering per insiemi di dati;
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 81
b) Analisi di segnali mediante tecniche di reti neurali e wavelet;
c) Elaborazione di modelli di percezione uditiva;
d) Sviluppo di algoritmi di ottimizzazione;
e) Metodo della Independent Component Analysis per dati MEG;
f) Support Vector Machines;
g) Caratteristiche di propagazione di segnali in fibre ottiche.
Sviluppo di tecnologie:
Software dedicato all'analisi di segnali biomedici
Attivita' di trasferimento tecnologico:
a) Sviluppo di software ed eventuale implementazione su chip dedicati di sistemi per l'analisi e la
compressione di segnali ed immagini;
b) Sviluppo di indicatori per la diagnostica di patologie neuro cardiovascolari basati sull'analisi in
wavelet (sincope vasovagale, ipertensione, scompenso cardiaco, infarto miocardico, etc.).
Pubblicazioni: Dalla 5.1 alla 5.2
Algoritmi per la rivelazione e l'elaborazione del segnale (TIRES)
Altri enti coinvolti: IRMA,Bari
Responsabile della ricerca: M. Pellicoro
Ricercatori MIUR: L. Angelini, S. Stramaglia, G. Nardulli
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): M. Mannarelli
Altro (specificare): L. Nitti (prof. ordin. Fac. di Medicina)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La ricerca riguarda l'applicazione di tecniche sviluppate nell'ambito della Meccanica Statistica e, in
generale, della Fisica Teorica a problematiche di rivelazione di segnali e analisi di dati in vari
campi.
Una prima tematica è quella della classificazione dei dati, noto come "clustering". Le capacità di
sincronizzazione tipiche dei reticoli di mappe caotiche accoppiate diffusivamente può essere
utilizzata in questo tipo di problemi. La mutua informazione tra coppie di mappe viene in questo
caso utilizzata per partizionare in classi insiemi di dati in casi per i quali l'alta dimensionalità e la
non conoscenza a priori del numero di classi rende difficile la classificazione.
Il "clustering" può essere anche ricondotto al problema di trovare lo stato fondamentale per un
modello di spin di Potts. In questo caso il problema più importante è la scelta della funzione costo,
che nel linguaggio della Meccanica Statistica, corrisponde all'Hamiltoniano. Uno degli obiettivi
della nostra ricerca è lo studio dei criteri di scelta.
Attività svolta nell'anno precedente:
L'algoritmo di "clustering" basato sui reticoli di mappe caotiche accoppiate e` stato testato su vari
set di dati, come dati artificiali, dati biologici e immagini.
Sempre nel campo delle applicazioni della Meccanica Statistica, è stato presentato uno studio di
tipo generale sul problema della classificazione dei dati. In questo lavoro abbiamo fatto vedere che
la scelta dell'hamiltoniano è cruciale ed abbiamo introdotto un tipo di interazione che esalta le
caratteristiche di similarità, riuscendo a dare una risposta di grande efficienza nel caso di problemi
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 82
di classificazione di difficile soluzione.
Piano dell'attività futura:
I problemi di classificazione dei dati saranno affrontati da due punti di vista. Da un lato lo sviluppo
di tecniche generali, dall'altro i criteri di scelta per adeguare tali tecniche alla specificità dei casi
esaminati.
Pubblicazioni: Dalla 5.3 alla 5.4
RPC come rivelatori di neutroni termici
Altri enti coinvolti: TIRES
Responsabile della ricerca: S. Nuzzo
Ricercatori MIUR: M. Abbrescia
Ricercatori INFN: A. Ranieri,A. Pantaleo
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): R. Trentadue (borsa DIAMINE)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Esiste da tempo un notevole interesse per l'uso di rivelatori sensibili ai neutroni termici. Fra i
possibili utilizzi, particolarmente rilevante e' quello della rivelazione di esplosivi nascosti nel
sottosuolo. Finora sono stati utilizzati rivelatori a scintillazione o contatori proporzionali, i quali
tuttavia non permettono una ricostruzione spaziale del punto di impatto dei neutroni con il
rivelatore. Al contrario, i rivelatori a gas come le camere a fili o a elettrodi piani resistivi (RPC)
consentono di stabilire con buona precisione il punto di impatto di una eventuale particella
ionizzante. Su questa linea di ricerca si intende mettere a frutto l'esperienza sviluppata nel campo
della fisica delle particelle elementari.
Attività svolta nell'anno precedente:
La linea di ricerca sulle prestazioni richieste all’RPC, in collaborazione con l’attività in
DIAMINE, si basa su nuovi e più raffinati calcoli circa il segnale generato da neutroni termici. Il
rivelatore consiste in un RPC singola gap con elettrodi in bakelite con una delle superfici interne
trattata con un "coating" di ossido di gadolinio. Questo, caratterizzato dall’avere un’elevata
sezione d’urto per neutroni termici, è poco costoso e di facile reperibilità. E’ un materiale isolante
ed è disponibile in polvere molto sottile (~2-5 mm). L’ossido di Gd può essere depositato sulla
superficie interna della bakelite miscelandolo con l’olio di lino che è normalmente utilizzato per
rifinire le superfici interne degli RPC. Questa tecnica, molto semplice, ha il vantaggio di non
variare apprezzabilmente le caratteristiche elettriche di un RPC standard. Inoltre il numero di
elettroni emessi nella direzione della gap (nel gas) dalla conversione del Gd dopo la cattura del
neutrone dipende debolmente dallo spessore di ossido e questo riduce fortemente i problemi legati
alla tolleranza meccanica.
Con questa tecnica sono state costruiti 3 prototipi di camere10 x 10 cm2 singola gap. Una di
queste è dello stesso tipo di quelle utilizzate negli esperimenti a LHC e le altre due con "coating"
in olio di lino e ossido di Gd.Dopo un primo test con raggi cosmici a Bari, se i risultati saranno
soddisfacenti, si utilizzerà una sorgente di neutroni.
I test preliminari hanno riguardato i problemi di alimentazione HV degli elettrodi e il sistema di
isolamento. Sono state usate diverse miscele di gas: Ar/iso-C4H10/C2H2F4 (74:23:3) e
C2H2F4/isoC4H10 (85:15) e diverse configurazioni di circuiti di lettura.
I primi risultati non sono stati del tutto soddisfacenti: le camere tendono a scaricare
spontaneamente alla tensione di lavoro. Sono stati fatti tentativi di isolare meglio gli elettrodi e
questo ha ridotto parzialmente il problema senza però eliminarlo.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 83
In queste condizioni si è raggiunta un’efficienza del 50% con raggi comici.
Piano dell'attività futura:
S’intendono costruire altri prototipi di rivelatore, in configurazione singola gap, anche utilizzando
materiali diversi dalla bakelite come, per esempio, il vetro. In questo modo è possibile depositare
sulla superficie il Gd o altri elementi sensibili ai neutroni termici mediante “spattering” o
evaporazione. Il processo permetterà di ottenere un "coating" controllato e quindi migliore
uniformità della superficie dell’elettrodo con un abbassamento del rumore e un migliore
isolamento elettrico.
Centro di eccellenza 4 - Determinazione del flusso e dello spettro
di fasci terapeudici con rivelatori a stato solido.
Responsabile della ricerca: M. de Palma
Ricercatori MIUR: G. Selvaggi, D. Creanza, M. de Palma
Ricercatori INFN:
L. Fiore
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: S. Tangaro
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Fasci di fotoni in medicina vengono regolarmente usati sia in campo diagnostico che in campo
terapeutico e la caratterizzazione di questi fasci, in termini di flussi e spettri energetici, è
determinante per un loro migliore utilizzo e, conseguentemente un miglior risultato terapeutico.
Gli obiettivi dell’attività sono la realizzazione di un sistema (hardware + software) compatto e
completo capace di misurare le caratteristiche fondamentali di sistemi di irraggiamento diagnostici.
In pratica, si vuole produrre un prototipo misuratore di flusso ed energia per fotoni da 10 a 100
keV.
Attività svolta nell'anno precedente:
Nel corso del 2002 sono state fatte prove sperimentali per misurare gli spettri di tubi da ricerca
(fino a 1 mA di corrente e 50 kVp di energia) utilizzando una catena di rivelazione composta da un
rivelatore a stato solido CZT (3x3x2 mm^3), un amplificatore, uno shaper e un multicanale
veloce. Il sistema di acquisizione effettua una conversione A/D veloce delle campionature e le
immagazzina in tempo reale in un buffer che viene scaricato in un PC.
E' attualmente in corso l’analisi dei dati per la ricostruzione dello spettro. In particolare si sta
affrontando il problema della sovrapposizione di segnali quando il flusso è molto elevato (pile-up)
e sui metodi per la distinzione di essi. I risultati preliminare dell' analisi sulle misure fatte fino ad
ora in alcuni ospedali (Torino, Sassari e Pisa) mostrano che molto probabilmente il sistema non è
in grado di sopportare flussi maggiori di 10^6 fotoni/mm^2*s. Si sono individuate le modifiche da
apportare all' elettronica per raggiungere fluenze maggiori.
Piano dell'attività futura:
Per poter misurare flussi più intensi, proponiamo un cambiamento del sistema di amplificazione, in
particolare del preamplificatore e una sostituzione del rivelatore, probabilmente con un rivelatore
del tipo CdTe di dimensioni più piccole di quello attualmente usato. Le misure fatte in ospedale,
infatti, presentano picchi anomali corrispondenti a basse energie. Il nuovo set-up sperimentale
dovrebbe essere inoltre accuratamente calibrato. Dovremo poi effettuare una serie di misure in
laboratorio che ci permettano di fare delle valutazioni sul corretto funzionamento
dell’apparecchiatura, in particolare sarà determinata la risoluzione in energia permessa, con fasci
di flusso di intensità controllata. Una serie di misure in ospedale su fasci terapeutici ci permetta di
fare la valutazione finale sulle caratteristiche di imaging di un tubo radiografico e/o di un tubo
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 84
mammografico.
Centro di eccellenza 5 : "Sensori per il monitoraggio ambientale e di processo; sensori
ottici non invasivi per biomedicina" ( TIRES )
Altri enti coinvolti: INFM
Responsabile della ricerca: P.M. Lugarà
Ricercatori MIUR: M. Ferrara, P.M. Lugarà, I.M. Catalano
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: A. Ancona, G. Ventruti
Borsista post-doc Università: T. Cassano
Altro (specificare): R. Tommasi (ric. Fac. di Medicina e Chirurgia)
L. Nitti (prof. ordin. Fac. di Medicina)
Personale tecnico universitario: M. Cornacchia, M. Sibilano
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Le ricerche hanno come obiettivi : a) la rivelazione con tecnica fotoacustica degli inquinanti
gassosi in atmosfera, con elevata sensibilità e selettività ; b) la diagnostica in tempo reale della
qualità della lavorazione dei metalli, in particolare della saldatura, sia con tecniche spettroscopiche
sia con l'analisi delle oscillazioni del plasma di saldatura e la mappatura IR ; c) la determinazione
ottica non invasiva della ossigenazione dei tessuti e di altri parametri biologici in vivo.
Per una descrizione più dettagliata si possono consultare le pagine dell'area 3. ( Fisica della
Materia ...), relative alle linee delle Tecniche Ottiche Innovative per applicazioni ambientali, per
applicazioni industriali, per biomedicina.
Attività svolta nell'anno precedente:
Sono state sperimentate celle fotoacustiche per basso segnale.
Si è costruita una torcia sensoria per la saldatura TIG.
È stata sperimentata una sonda ossimetrica a fibre ottiche.
Maggiori dettagli sono riportati nella descrizione delle attività delle linee citate nella presentazione
degli obiettivi della ricerca.
Piano dell'attività futura:
Realizzazione e sperimentazione di celle fotoacustiche risonanti per l'impiego nel medio IR.
Sperimentazione della torcia sensoria per saldature TIG ; studio delle oscillazioni del plasma di
saldatura laser ; mappatura IR del processo di raffreddamento dei giunti saldati.
Sperimentazione di un ossimetro completo con sonda a fibre ottiche.
Dettagli ulteriori sono disponibili nelle sezioni dedicate all'attività futura per le linee delle tecniche
ottiche innovative sopra citate.
Ricerche ed applicazioni di tecnologie di calcolo distribuito
Altri enti coinvolti: INFN, Politecnico di Bari
Responsabile della ricerca: B. Ghidini
Ricercatori MIUR: D. Di Bari, B. Ghidini, G. Maggi, S. Natali
Ricercatori INFN: R.A. Fini, L. Silvestris, G. Zito
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: M. D'Amato
Personale tecnico universitario: R. A. Loconsole
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 85
Personale tecnico INFN: supporto del Servizio Calcolo
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La ricerca si propone di mettere a punto e verificare la strategia per il calcolo degli esperimenti ad
LHC usando risorse distribuite mediante la tecnologia GRID e di estendere tale tecnologia anche
ad altri campi scientifici, in particolare quello medico.
Per maggiori dettagli si veda la voce GRID in questo "Piano delle Ricerche"
Attività svolta nell'anno precedente:
Si veda la voce GRID in questo "Piano delle Ricerche"
Piano dell'attività futura:
Si veda la voce GRID in questo "Piano delle Ricerche"
Sviluppo di tecnologie GRID per l'analisi dei dati e la simulazione di esperimenti ad
LHC ed in fisica teorica
Altri enti coinvolti: INFN, Politecnico
Responsabile della ricerca: G. Maggi
Ricercatori MIUR: D. Di Bari, B. Ghidini, G. Maggi
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: M. D'Amato
Personale tecnico INFN: supporto dal Servizio Calcolo
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La ricerca si propone mettere punto e verificare la strategia per il calclolo degli esperimenti ad
LHC e per alcuni calcoli complessi di fisica teorica (reticoli). La ricerca si propone quindi
a) la messa a punto di una serie di tools software (middle-ware) per semplificare l'accesso a risorse
di calcolo distribuite nonché a Database anch'essi distribuiti;
b) la realizzazione e il test del sistema di calcolo distribuito (testbed);
c) la verifica della scalabilità dei risultati ottenuti alla configurazione finale richiesta dall'analisi
dei dati ad LHC.
Nell'ambito del centro di eccellenza la ricerca si propone di estendere le tecnologie GRID anche ad
altri campi scientifici, in particolare in quello medico.
Attività svolta nell'anno precedente:
L'attività svolta ha riguardato il completamento e l'aggiornamento di una "farm di PC" e la sua
integrazione nel sitema di calcolo distribuito dell'INFN per LHC (testbed). La farm è stata
utilizzata per la produzione di eventi di montecarlo per l'esperimento ALICE in una configurazione
GRID, e per l'esperimento CMS in configurazione stand alone.
Sulle tematiche di GRID è stata svolta una tesi di laurea in Ingegneria Informatica dal titolo
"Calcolo Distribuito: il modello GRID e sua applicazione nell'ambito degli esperimenti di Fisica
delle Alte Energie- Esp. ALICE" (laureando: Donato De Girolamo, relatori: M Castellano e D. Di
Bari)
Inoltre è stato sviluppato un portale web dedicato al monitoring centralizzato della griglia
computazionale dell'esperimento ALICE, basato sul tool MRTG. Il sito web
(http://alicegrid1.ba.infn.it) ha la funzione di monitorare tutte le risorse del testbed: tramite una
comoda interfaccia web, è possibile mostrare l’evoluzione storica di una qualsiasi risorsa di
calcolo, quali il carico di lavoro di una CPU, lo spazio occupato sul disco, il numero di processi o
di utenti di una data macchina, la disponibilità della rete e così via. Infatti il tool MRTG offre la
possibilità di riportare, in funzione del tempo, sia lo stato di una apparecchiatura, tramite il
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 86
protocollo SNMP, sia il valore di un qualunque parametro che si vuole controllare e che possa
essere estratto da un programma o da uno script. In tal modo si possono stabilire delle soglie di
allarme per qualsiasi parametro sotto controllo, al cui superamento possono farsi corrispondere
delle "azioni" di "problem notify/solving" automatiche (invio di email di avviso, avvio di
procedure di protezione, archiviazione di "problem history", ecc…).
A causa del fatto che a Bari coesistono due potenziali grossi utilizzatori delle nuove tecnologie di
Grid, gli esperimenti Alice e CMS, al fine di ottimizzare l'uso dell'hardware disponibile in sede,
nel corso dell'anno è stata avviata una intensa attività di sviluppo di strumenti software e procedure
che consentissero la coesistenza sulla stessa piattaforma hardware dei due ambienti di analisi dati.
Piano dell'attività futura:
Nel 2003 l'attività consisterà nel completamento della integrazione tra i due ambienti software di
ALICE e CMS. Sarà inoltre avviata una sperimentazione per valutare l'utilizzabilità di tecnologie
GRID in campi scientifici diversi da quello delle particelle elementari, in particolare si cercherà di
utilizzare le tecnologie di GRID in campi in cui è richiesta un grande potenza di calcolo per
analizzare grandi moli di dati. In particolare ci si occuperà della messa a punto di nuovi strumenti
diagnostici per alcune particolari patologie in campo medico in cui occorre ricercare possibili
segnali precursori all’interno di un insieme estremamente vasto di dati derivante dal
campionamento di alcune variabili significative su numerosi pazienti sull’arco di diversi giorni.
Pubblicazioni: Dalla 5.5 alla 5.7
Centro sperimentale di Nowcasting
Altri enti coinvolti: CIRP; DEE-Politecnico di Bari; Università di Lecce; ISIATA CNR Lecce;
Centro Laser Valenzano; IESI CNR Bari; Dip. di Geofisica Un. di Bari; Dip.
di Chimica Un. di Bari
Responsabile della ricerca: F.Romano
Ricercatori MIUR: F.Romano, F.Posa, L. Guerriero, M.T. Chiaradia, M.Abbrescia, G.Verrone,
P.A. Massaro, A.Minafra, M.Pellicoro, L.Angelini
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: F.Intini
Assegno di ricerca Politecnico: F.Bovenga
Borsista post-doc Università: G.Perna
Altro (specificare): C.Notarnicola (contratto di ricerca)
Personale tecnico universitario: D.Loiacono (part-time), L.Liberti (part-time)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Il progetto si propone di dimostrare la fattibilità di un Centro per la previsione meteorologica a
breve e brevissimo termine su scala regionale. Il progetto contribuirà al potenziamento della rete
scientifica e tecnologica attraverso:
1)l'acquisizione e lo sviluppo di modelli numerici di analisi e di previsione meteorologica;
2) lo sviluppo delle tecniche più avanzate di acquisizione e di analisi di dati telerilevati provenienti
da piattaforme di misura diversificate: al suolo (micrometri), da Radar Doppler, da satellite;
3)la creazione di una rete telematica ed informatica per l'acquisizione dei dati, la loro diffusione,
tra i vari gruppi operativi del progetto, la presentazione e diffusione dei risultati ottenuti dai
modelli.
Attività svolta nell'anno precedente:
Malgrado il ritardato arrivo dei finanziamenti, l'attività é iniziata a fine 2000.
L’attività svolta in questa fase è stata incentrata essenzialmente sulla implementazione dell’ultima
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 87
versione del modello RAMS e sulla sua messa a punto sull’intera area oggetto di studio
nell’ambito del progetto. Il modello RAMS operativo presso l’Istituto era stato utilizzato su
un’area ristretta della Regione Puglia come modello prognostico per guidare modelli di
dispersione di inquinanti e inizializzato con profili di radiosondaggi ottenuti dalla Stazione
dell’Aeronautica Militare presso Brindisi.
Per poter essere costituire il nucleo del sistema modellistico, RAMS-LAPS il modello é stato
messo a punto sull’intera area del progetto. É stato pertanto affrontato a questo scopo il problema
dell’inizializzazione e delle condizioni al contorno mediante i campi del Centro Europeo. É stata
inoltre condotta una analisi di sensitività del modello rispetto ad alcuni parametri (scelta delle
varie griglie, parametrizzazioni turbolente, schemi numerici etc.) rispetto al suo utilizzo rispetto al
Nowcasting.
Il modello RAMS (Regional Atmospheric Modeling System, Pielke et al. 1992) è stato proposto
dal gruppo del Prof. R.A. Pielke della Colorado State University.
Il modello si basa sulla risoluzione di un sistema di equazioni differenziali che descrivono il flusso
atmosferico su un certo dominio a partire da una situazione iniziale definita su tale dominio. Tale
sistema viene risolto numericamente su un grigliato in genere rettangolare per le dimensioni
orizzontali e con una coordinata verticale che tiene conto dell’orografia (terrain following
coordinates). Il modello RAMS relativo alla circolazione atmosferica a mesoscala è complesso,in
quanto analizza il caso di flusso tridimensionale, compressibile, non-lineare, ed include
l’interazione col suolo e col mare. Un modulo specifico è dedicato alla termodinamica umida (nubi
e precipitazioni), un altro al bilancio radiativo legato all’andamento stagionale, un altro ancora alle
interazioni atmosfera-biosfera. Impostando per il suolo la temperatura iniziale, la tipologia, il suo
contenuto di umidità e l’albedo è possibile ricostruire l’evoluzione della temperatura e dei flussi di
calore in funzioni del tempo per un qualsiasi giorno dell’anno. Il modulo dinamico è
tridimensionale, non-idrostatico, prognostico basato sulle equazioni primitive del moto e sulle
equazioni di continuità, di contenuto/trasporto di vapore ed, inoltre, di bilancio termico
all’interfaccia tra l’atmosfera e il suolo. I parametri turbolenti e la loro variazione temporale sono
valutati, tramite l’applicazione di tecniche iterative, utilizzando i valori di velocità del vento,
temperatura potenziale, umidità specifica, noti ad ogni intervallo temporale ed ai primi livelli di
atmosfera, assieme ai valori di temperatura superficiale ed umidità.
É possibile scegliere fra diversi metodi di parametrizzazione, a partire dalle caratteristiche proprie
del fenomeno da simulare, ed usare metodi per rappresentare i limiti superiori ed inferioridel
dominio oltre che diversi sistemi di coordinate, diverse strutture del grigliato spaziale e diversi
metodi alle differenze finite per l’integrazione del sistema dinamico.
E' stata anche condotta una ricerca sulle reti di sensori esistenti nella regione Puglia; la mappa
ottenuta servirà da punto di partenza per il collocamento della rete prevista dal progetto. Sono state
installate due stazioni di rilevamento nella zona salentina; le altre previste dal progetto saranno
installate tra il 2002 e il 2003
Piano dell'attività futura:
L'attività si svolgerà in un periodo di tempo compreso tra 36 e 48 mesi dall'inizio del progetto.
Nei prossimi dodici mesi si prevede il completamento dell'installazione della rete di rilevamento al
suolo, l'acquisizione di dati telerilevati sul suolo della Puglia da fornire in input al modello
previsionale, l'acquisizione di un'antenna per la ricezione di dati satellitari, la costruzione di
un'interfaccia per l'inserimento dei dati satellitari nel modello.
I dati che saranno utilizzati durante il progetto, verranno acquisiti con tecniche e strumentazioni
ampiamente diversificate: reti di stazioni al suolo, radar meteo, osservazioni satellitarie, lidar.
Costituisce pertanto un aspetto essenziale del progetto la realizzazione di un sistema in grado di
trasmettere i dati dal sito di acquisizione al centro di raccolta e ancora da qui alle unità operative
coinvolte nell’analisi.
Mentre per l’acquisizione di dati radar e satellitari è già nota la sequenza di trasmissione, come
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 88
pure la struttura dei dati stessi che è quella codificata dagli enti responsabili della loro raccolta e
fornitura (Aeronautica Militare, Esa, Planetek, etc.), per quanto riguarda invece l’acquisizione dei
dati dalle stazioni al suolo che verrano installate nel corso del progetto, è stato necessario definire
la procedura da seguire per la raccolta di queste informazioni in tempo reale, e la immediata
diffusione alle unità operative.
I problemi analizzati sono stati essenzialmente due: la trasmissione dei dati dalle stazioni ad un
centro di raccolta e l’inserimento in una banca dati accessibile ai gruppi operativi.
Per avere la massima libertà nel posizionamento delle stazioni ed anche per essere liberi da vincoli
imposti dalle strutture di telefonia sia fissa che mobile (lontananza da linee telefoniche fisse,
mancanza di copertura del segnale di rete/i mobile, si è deciso di evitare la trasmissione in
telefonia via cavo o via GSM e di andare invece verso trasmissioni di tipo satellitario.
Questa strategia offre l’ulteriore vantaggio di poter gestire con grande flessibilità l’uso delle
stazioni, programmando in remoto la frequenza delle trasmissioni e la quantità di dati da
trasmettere in tempo reale, evitando possibili inconvenienti dovuti alla correlazione tra rapidità di
trasmissione ed orari di trasmissione e alla dipendenza dall’uso di impianti di terzi.
Mediamente la mole di dati attesa da una normale stazione che fornisca con cadenza oraria
informazioni su pioggia, temperatura, umidità e radiazione è di circa 0,4 Kbyte/giorno.
Questi dati vengono inviati ad un satellite che li rimbalza al suo centro di controllo, da dove
verranno smistati immediatamente via Internet al nostro sistema di raccolta. Per il
dimensionamento della nostra rete (non più di una ventina di stazioni), questo trasferimento potrà
avvenire alla velocità di 256 Kb/secondo, cioè alle tipiche velocità di una linea ISDN, per
assicurare tempi di acquisizione contenuti entro una decina di minuti al massimo dal momento
della trasmissione dei dati verso il satellite.
A questo punto essi saranno pronti per tutti i vari tipi di elaborazione cui sono destinati.
Naturalmente sarà opportuno effettuare una iniziale codifica con relativo compattamento dei dati
in partenza dalla stazione, per ridurre la lunghezza fisica dei ‘record’ trasmessi e,
conseguentemente, i costi di trasmissione, che sono grosso modo proporzionali alla quantità dei
dati trasferiti. I dati verranno poi decodificati al momento del loro utilizzo.
Sulla base di una indagine svolta tra utilizzatori di questo tipo di trasmissione dati, i costi mensili
per un traffico di circa 1,5-2,0 Kbyte/giorno dovrebbero attestarsi intorno alle 300 Klire. Tale
traffico è tipico di un gruppo di quattro stazioni meteo che trasmettono dati con cadenza oraria o
semioraria. Ad essi vanno aggiunti i costi fissi di una linea dedicata ISDN (essenzialmente canoni).
Inizialmente i dati saranno raccolti su PC dotati di ampia capacità di memoria, in grado di gestire
sistemi con adeguata memoria di massa.
Reazioni Nucleari indotte da neutroni su nuclei leggeri (C,N,O,H) - In situ Gamma-ray
spectroscopy (Esp. EXPLODET)
Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale
Responsabile della ricerca: A. Pantaleo
Ricercatori MIUR: G. D'Erasmo,E.M.Fiore,G.Maggipinto
Ricercatori INFN: A. Pantaleo
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Università: M. Palomba
Borsa di studio INFN: B.Dalena
Personale tecnico INFN: G.Antuofermo, G. Iacobelli, M. Sacchetti. P. Vasta
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Obiettivo della ricerca è la definizione delle condizioni ottimali per la rivelazione di esplosivo
nascosto e la realizzazione di prototipi di sensori corrispondenti. L'identificazione di mine e di
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 89
esplosivi nascosti è possibile attraverso l'utilizzo di tecniche nucleari basate sull'analisi per
attivazione neutronica, sfruttando due differenti reazioni nucleari indotte da neutroni termici
(TNA) e da neutroni veloci (FNA), in quanto è ben noto la capacità di tali reazioni nucleari di
marcare, attraverso l'emissione di raggi gamma, efficacemente la presenza di elementi leggeri
costituenti base degli esplosivi (C,N,O,H). La collaborazione comprende i Dipartimenti di Fisica,
le Sezioni INFN di Bari, Catania, Genova, Padova, Trento, i Laboratori Nazionali di Legnaro
dell'INFN e il Khlopin Radium Institute di San Pietroburgo.
Attività svolta nell'anno precedente:
E'stato realizzato il codice di simulazione denominato CSSE, basato sul sistema
GEANT3+MICAP e sviluppato specificamente per questo tipo di studio. Il codice riproduce la
geometria e la composizione del prototipo di sensore nucleare situato presso l’ex-acceleratore del
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari e utilizzato per le attività sperimentali correlate. CSSE
tiene conto di tutte le principali caratteristiche dell’apparato reale; in particolare, esso è in grado di
simulare l’emissione (neutroni + gamma) della sorgente di 252Cf con le corrette distribuzioni
energetiche e temporali, i raggi cosmici e la funzione di risposta dei rivelatori impiegati, in
accordo con quella ottenuta sperimentalmente. CSSE implementa diversi algoritmi originali, in
particolare per quanto riguarda la capacità di simulare la struttura temporale degli eventi e la
correlazione nel tempo delle particelle primarie (neutroni, raggi gamma e raggi cosmici) associate
ad eventi diversi tra loro. Questa possibilità non è implementata nei codici standard che utilizzano
GEANT, nei quali ogni singolo evento inizia al tempo t = 0. La capacità di simulare la struttura
temporale degli eventi permette di calcolare gli istanti di ingresso di ogni particella (anche prodotta
in eventi diversi) nel rivelatore, e, di conseguenza, di simulare gli eventuali effetti di pile-up dei
segnali prodotti.
Gli spettri gamma prodotti nelle simulazioni effettuate con CSSE presentano un ottimo accordo
con quelli raccolti nelle attività sperimentali.
Utilizzando il codice di simulazione sopra descritto, si è effettuato uno studio sistematico degli
eventi di fondo degli spettri gamma prodotti nella regione energetica di interesse (intorno
all’energia di 10.83 MeV caratteristica dei raggi g osservati prodotti dalla cattura di neutroni su
azoto), al variare della geometria del sensore e del rate di emissione della sorgente di neutroni, nel
caso di scintillatori NaI(Tl) di diverse dimensioni (8”´6” e 4”´4”). Particolare riguardo è stato dato
allo studio del fondo associato al pile-up degli impulsi nei rivelatori per elevati rates di conteggio.
Sono state infine realizzate simulazioni per lo studio della tecnica NBT, basata sul back-scattering
di neutroni termici sui nuclei di idrogeno contenuti negli esplosivi. Sono stati simulati i flussi di
neutroni con energia prossima al valore termico su di un rivelatore di superficie 40´40 cm2 posto a
distanza fissa sopra la superficie del terreno. Le prove sono state realizzate simulando i casi sia di
mina anti-uomo (basso contenuto in esplosivo) che di mina anti-carro (elevato contenuto in
esplosivo), variando il contenuto in acqua del terreno.
Piano dell'attività futura:
Nell’ ambito di questo progetto è prevista l' installazione di un acceleratore portatile open-end di
D+ da 100 kV a cui deve essere collegato tutto il sistema di tracciamento sviluppato al CN. Tale
acceleratore e’ stato ordinato alla ditta SODERN(Francia) e deve essere consegnato nel prossimo
autunno.Si prevede quindi di effettuare misure sul campo.
Prosegue la realizzazione dei codici di simulazione Monte Carlo, basati su GEANT3 (associato al
pacchetto MICAP per simulare il trasporto dei neutroni nella materia), allo scopo di analizzare
dettagliatamente le potenzialità del sensore e di ottimizzarne le prestazioni.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 90
Le tecniche sviluppate per la rivelazione di esplosivi interrati saranno impiegate alle problematiche
proprie della sicurezza e dell'ambiente, ad esempio nella identificazione di depositi di amianto.
Controllo della dinamica dei fasci di particelle negli acceleratori.
Altri enti coinvolti: INFN
Responsabile della ricerca: N. Cufaro Petroni
Ricercatori MIUR: N. Cufaro Petroni
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Si usano i metodi della teoria del controllo stocastico nel contesto della dinamica dei fasci di
particelle cariche negli acceleratori (Esperimento MQSA del Gruppo V INFN). La dinamica
stocastica necessaria in questo caso è invariante per time-reversal e può essere facilmente
rifornulata in termini di equazioni Schrödinger-like nelle quali la costante di Planck è sostituita
dall'emittanza del fascio. In questo modo le traiettorie deterministiche sono sostituite con una
cinematica aleatoria che opportunamente simula delle correzioni semiclassiche per una dinamica
classica. L'obiettivo è quello di usare le tecniche della meccanica stocastica per migliorare il
controllo delle dimensioni trasversali dei fasci di particelle. In particolare lo studio e' rivolto verso
la comprensione dei meccanismi di formazione degli aloni nei fasci molto intensi per i quali sia
importante contenere le perdite al minimo. In questo caso si studia la possibilita' di progettare una
opportuna dinamica di controllo che elimini tali aloni.
N.B. Pubblicazioni relative anche a questa linea di ricerca ma gia' inserite in MESTO:
N.Cufaro Petroni, S.De Martino, S.De Siena and F.Illuminati:
Phys. Rev. E 63 (2001) 016501
Attività svolta nell'anno precedente:
1) E' stato costruito un modello del regime di stabilità del fascio mediante un processo
mesoscopico di diffusione bilanciato dall'esterno con l'assorbimento di energia da campi
elettromagnetici: il coefficiente di diffusione coincide con l'emittanza del fascio calcolata mediante
analisi dimensionale qualitativa. La cinematica aleatoria è modellata tramite un processo di Nelson
non-dissipativo e invariante per time-reversal. Le equazioni dinamiche sono poi derivate da un
principio variazionale stocastico e riproducono le equazioni di un fluido di Madelung.
2) Sono stati calcolati i potenziali di controllo che consentono di modificare la collimazione ed il
regime di oscillazioni di un fascio di particelle in un acceleratore. Gli esempi sono forniti per
pacchetti gaussiani con dispersione dipendente dal tempo.
Piano dell'attività futura:
1) In un modello di descrizione del fascio basato su processi stocastici dinamici descritti da
un'equazione Schroedinger-like devono essere innanzitutto esaminati gli effetti di carica spaziale
prodotti dall'interazione e.m. in fasci di particelle cariche con elevate intensita'.
2) Risoluzione delle equazioni accoppiate e auto-consistenti di Schroedinger e di Maxwell per
descrivere lo sparpagliamento trasversale del fascio dovuto agli effetti di carica spaziale. Uso di
metodi numerici appropriati.
3) Esame degli stati stazionari non gaussiani (Student) con code non trascurabili come modello per
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 91
la descrizione di stati con aloni. Analisi dei potenziali in grado di produrre questi stati stazionari in
presenza di effetti di carica spaziale e di interazione con le pareti.
4) Determinazione dei potenziali di controllo per transizioni da stati con alone (Student) a stati
privi di alone (Gauss) e analisi del problema della stabilità delle evoluzioni controllate in relazioni
a possibili deviazioni o errori casuali dovuti alle inevitabili imprecisioni sperimentali.
Sorgente laser di ioni
Altri enti coinvolti: INFN
Responsabile della ricerca: A. Rainò
Ricercatori MIUR: A. Rainò
Personale tecnico universitario: A. Boggia
Scopo ed obiettivi della ricerca:
L?obiettivo dell?esperimento SOLAI, in collaborazione con la Sezione INFN di Lecce, è lo studio
e la realizzazione di un generatore di ioni che utilizza la tecnica LIS ( Laser Ion Plasma ).
L?estrazione di ioni carichi da target solidi mediante opportuno fascio laser permette la
realizzazione di una sorgente di ioni molto versatile. E? possibile creare, in un brevissimo tempo,
una piuma di plasma da cui si possono estrarre ioni senza l?ausilio di alte temperature o
l?applicazione di campi ad alte frequenze. Modellando la forma della sorgente, il fascio estratto
può essere facilmente orientato e controllato in emittanza.
Questa tecnica è particolarmente indicata non solo per la generazione di fasci di ioni carbonio, utili
negli acceleratori per adroterapia, ma anche per tutte le sorgenti di ioni da target solidi.
Questo sistema permette di sostituire facilmente il tipo di ione generato cambiando semplicemente
il target.
Attività svolta nell'anno precedente:
L?esperimento è partito all?inizio del 1999.
Dopo uno studio preliminare é stata realizzata la camera di accelerazione della sorgente LIS
cercando di renderla versatile per l?estrazione di ioni da differenti target.
Nel corso del 2001 è stato realizzato un sistema di diagnostica del fascio, sfruttando la tecnica
TOF composta da una coppa di Faraday con un anello soppressore e una barriera di potenziale.
Variando il valore della barriera di potenziale l'impulso della coppa si modifica e ci permette di
misurare la distribuzione energetica (maxwelliana) delle particelle. Sono stati determinati i valori
di soglia per l'emissione di plasma con varie lenti convergenti.
Sono state completate le misure sulle caratteristiche geometriche del fascio eseguite su una doppia
slit.
Sono state eseguite le prime misure su targhette di vari metalli.
I risultati ottenuti sono stati ottimi anche se non hanno seguito il protocollo indicato in fase di
preventivo; non è ancora stato possibile usare un monocromatore, pertanto sono state condotte
misure senza eseguire le indagini spettroscopiche.
I risultati ottenuti sono oggetto di comunicazione mediante
relazione a congressi internazionali (ECAART7, UK).
Piano dell'attività futura:
Per l'anno 2002 é stata investigata la generazione di ioni ad elevato stato di carica mediante la
tecnica ottica ed é stato realizzato un apparato di analisi a tempo di volo (TOF) per diagnosticarne
le caratteristiche. Sono stati utilizzati vari metalli come catodi e sono state misurate le correnti
massime estratte.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 92
Rilevamento di campi elettromagnetici e loro interazione con materiali biologici
Altri enti coinvolti: INFN
Responsabile della ricerca: A. Rainò
Ricercatori MIUR: A. Rainò, G. Brautti, T. Clauser
Personale tecnico universitario: Boggia Antonio
Scopo ed obiettivi della ricerca:
La Ricerca prevede il rilevamento di campi elettromagnetici in ambienti lavorativi e residenziali
per la determinazione della compatibilità ambientale; è prevista inoltre la realizzazione di
apparecchiatura per l'irraggiamento elettromagnetico di elementi biologici.
Per valutare l'esposizione umana ai campi elettromagnetici è necessaria la misura di alcune
grandezze elettromagnetiche in mezzi biologici come il campo elettrico E, il campo magnetico H,
la potenza assorbita per unità di peso SAR e la densità di corrente J.
Per controllare che i valori di esposizione previsti dalla normativa vigente non vengano superati, si
utilizzano vari tipi di sensori di campi elettrici e magnetici.
Ci sono sensori standard per misure a larga banda che in genere integrano i segnali su tutta la
banda, e sensori a banda stretta che permettono di effettuare un'analisi del campo irradiato dalla
singola stazione emittente.
Il gruppo ha gi acquisito un misuratore integrate di campo elettrico nel "range" 30 KHz - 3 GHz ed
un analizzatore di spettro per le misure in banda stretta.
Attività svolta nell'anno precedente:
Nel corso dell'anno precedente è stata studiata, realizzata e caratterizzata una cella (cavità
risonante) per l'irragiamento con campi elettromagnetici a radiofrequenza (100÷1000 MHz) di
colture biologiche.
Sono già iniziate le misure in collaborazione con colleghi dei dipartimenti di fisica e di biologia
dell'Università di Lecce).
Una analoga linea di ricerca è stata avviata con dei colleghi della facoltà di medicina di Bari.
Nell'ambito di tale collaborazione si sta portando a completamento una tesi di laurea in Fisica dal
titolo: sviluppo di un apparato sperimentale per l'analisi degli effetti indotti da campi
elettromagnetici su cellule umane.
Piano dell'attività futura:
Circa l'attività futura si prevede:
-la continuazione delle misure di danneggiamento su colture biologiche (escherichia coli) con
applicazione di campi elettromagnetici alle frequenze cui più frequentemente é sottoposta la
popolazione civile;
- misure degli effetti delle onde elettromagnetiche sul DNA di cellule umane;
-l'esecuzione di misure degli effetti dei campi magnetici a bassa frequenza sulle stesse colture
biologiche;
-la misura dell'emissione em dalla strumentazione di laboratorio.
Post-acceleratore lineare compatto di protoni
Responsabile della ricerca: A. Rainò
Ricercatori MIUR: T. Clauser, A. Rainò
Personale tecnologo INFN: V. Variale
Personale tecnico universitario: A. Boggia
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 93
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Tale esperimento, in collaborazione con ricercatori delle sezioni INFN di Napoli e di Milano,si
propone di progettare un post-acceleratore lineare compatto di protoni con energia iniziale di 30
MeV e estrazione 62 MeV.
Grande è l'interesse per tali acceleratori lineari compatti per ioni nei quali si utilizzano cavità a RF
con frequenze operative uguali o superiori a 3 GHz. Sono richiesti soprattutto per l'utilizzazione in
adroterapia, da inserire perciò negli spazi limitati delle strutture ospedaliere.
Partire da 30 MeV invece che da 60 Mev per la protonterapia è un passo di capitale importanza.
Infatti molti centri medici nel mondo sono attualmente attrezzati o stanno per attrezzarsi con
ciclotroni da 30 MeV destinati alla medicina nucleare.
L'utilizzo di una macchina acceleratrice di tale tipo, ossia funzionante a frequenze elevate,
comporta vari vantaggi quale la riduzione della potenza di alimentazione e la riduzione dei costi
della lavorazione meccanica, diventa invece più critica la tolleranza di lavorazione rispetto alle
strutture funzionanti a più bassa frequenza. La compattezza delle strutture acceleranti da studiare,
infatti, insieme con l'alta qualità richiesta al fascio per le particolari applicazioni a cui è destinato,
rendono, ancor più importante uno studio dettagliato sia dei campi elettrici e magnetici, nelle
cavità, che della dinamica del fascio. Tali studi potranno essere eseguiti utilizzando opportuni
codici di calcolo.
Partendo da alcuni parametri fissati, come la frequenza e la configurazione della cavità, si esegue
la simulazione del trasporto del fascio per verificare la risposta delle variazioni di parametri quali
le tolleranze di lavorazione e l'accoppiamento tra le celle.
Ci si propone, dopo la realizzazione del progetto esecutivo, di realizzare e testare un modulo
composto da due tank e un bridge coupler secondo le seguenti fasi :
1) lavorazione meccanica delle mattonelle e del bridge coupler;
2) test di radiofrequenza fredda per il tuning;
3) processi di brasatura di allineamenti di celle;
4) test di radiofrequenza fredda;
5) eventuale test di radiofrequenza calda.
Nella collaborazione, l'attività prevista per il gruppo di Bari é la seguente:
- simulazione della dinamica trasvesa del fascio nelle celle di accelerazione;
- partecipazione ai test di radiofrequenza in bassa potenza per il tuning ed ai test di radiofrequenza
alla potenza nominale.
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano dell'attività futura:
Test di alimentazione dello stato di carica di ioni radioattivi
Responsabile della ricerca: V. Variale
Ricercatori MIUR: G. Brautti, T. Clauser, A. Rainò
Personale tecnologo INFN: V. Variale
Personale tecnico universitario: A. Boggia
Personale tecnico INFN: V. Valentino
Scopo ed obiettivi della ricerca:
L’esperimento TASC (Test di Aumento Stato di Carica ) si propone di incrementare lo stato di
carica di un fascio di ioni radioattivi di Rb+ generato dall’apparato ISOL/TS installato presso
l’acceleratore CN di 7 MeV dei Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL). L’aumento dello stato di
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 94
carica del Rb+ potrà essere attuato attraverso il dispositivo di charge breeder finanziato
nell’ambito dell’esperimento BRIC, in gruppo5, per verificare l’aumento di efficienza nel charge
breeding che si può ottenere attraverso l’uso di un campo quadrupolare a rf (vedi BRIC report in
[1]).
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano dell'attività futura:
Si prevede il montaggio ed il potenziamento del dispositivo di charge breeder BRIC presso l'
acceleratore CN dei Laboratori Nazionali di Legnaro. Il potenziamento di tale dispositivo sarà
realizzato attraverso l'uso di un nuovo e piu' potente alimentatore di tensione per il collettore di
elettroni. Inoltre si provvederà a realizzare un nuovo supporto con ricoprimento in ferro per il
solenoide usato nel dispositivo in modo tale da ottimizzare la qualita del campo magnetico ed
evitare problemi di interferenza magnetica all'ambiente esterno.
Studio di tecnologie per la trasmutazione di scorie radioattive
Responsabile della ricerca: G.V. Lamanna
Personale tecnologo INFN: GV Lamanna (ex art. 36)
Personale tecnico INFN: V. Valentino
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Il programma di ricerca e sviluppo "ADS" è la prosecuzione del programma "Trasco" riguardante
lo studio delle tecnologie necessarie per la realizzazione di una centrale per la trasmutazione di
scorie radioattive mediante irraggiamento con un fascio di protoni di alta intensità (50 mA) ed alta
energia (1 GeV) accelerato da un linac. Il programma di ricerca ADS è rivolto al completamento di
tutte quelle attività di indagine teorica e costruzione di modelli tecnologici in fase di
completamento o in fase di test. Il gruppo di Bari è coinvolto nella progettazione e costruzione
dell'iniettore del linac , denominatao RFQ (Quadrupolo a Radio-Frequenza), nella progettazione di
tutte le strutture ancillari, come il sistema di evaquazione, di cui l'acceleratore necessita.
Attività svolta nell'anno precedente:
La progettazione dell'acceleratore RFQ in rame è proseguita. Abbiamo inoltre costruito un modello
di acceleratore in rame per verificare le procedure di assemblaggio brasatura e misura dei
parametri elettromagnetici di interesse, onde verificare che le tolleranze richieste siano ottenibili.
Tali test sono stati effettuati con successo. Per quel che riguarda la parte teorica è stato sviluppato
un modello teorico che mostrare come l'effetto di fast damping delle oscillazioni di inviluppo
mostrato nelle simulazioni sia dovuto ad un meccanismo di stabilizzazione di tipo Landau
damping.
Piano dell'attività futura:
Si prevede di assemblare e brasare presso il Cern 2 dei 6 moduli di cui l'acceleratore RFQ è
composto. Esso verrà anche testato in condizioni di alto vuoto e verrà alimentato con la potenza
RF di progettazione onde valutare l'accostamento alle specifiche di progetto. Si automatizzerà
inoltre la procedura di regolazione dei parametri elettromagnetici dell'acceleratore RFQ .
Sviluppo di un TRD a silicio per identificazione di particelle prodotte con acceleratori o
in processi astrofisici
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 95
Responsabile della ricerca: P. Spinelli
Ricercatori MIUR: P.Spinelli,B.Marangelli,C.Favuzzi, N.Giglietto, N.Mirizzi,P.Fusco
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): M.N.Mazziotta (contratto di ricerca)
Dottorato di Ricerca in Fisica: M.Brigida, Silvia Rainò
Assegno di ricerca Università: F.Giordano,F.Gargano
Altro (specificare): F.Loparco (prof.S.M.)
Personale tecnico INFN: A.Sacchetti,. M.Perchiazzi, F.Ceglie
Scopo ed obiettivi della ricerca:
I rivelatori di radiazione di transizione nell'ambito della fisica degli acceleratori e dello spazio
sono impiegati per identificare particelle cariche di cui si analizza il momento con un campo
magnetico. Il rivelatore tipico usato, abbinato ad un radiatore di raggi X molli è una camera
proporzionale a fili o a "straw tubes" che spesso manifesta problemi di instabilità, invecchiamento
ad alte dosi radioattive, necessità di ricambio di gas nobili costosi, quali lo xeno. Si intende
pertanto sviluppare un rivelatore a "microstrip" a silicio , molto più stabile e quindi idoneo in
applicazioni spaziali. La separazione sul rivelatore del raggio X dalla particella carica primaria è
affidata allo stesso campo magnetico utilizzato per analizzarne il momento. Il problema cruciale
di questa tecnica è quello di rivelare un segnale corrispondente ad un raggio X di 3-10 KeV di
energia in presenza di un fondo corrispondente a circa 0.5 KeV (di sigma) indotto dal rumore
elettronico, in un rivelatore in cui la separazione spaziale tra raggio X e particella carica (di circa
100 GeV/c di momento) sia dell'ordine di qualche decina di micron.
Attività svolta nell'anno precedente:
In questa attività di ricerca abbiamo già testato con fasci di adroni ed elettroni di energie incidenti
sino a 3 GeV la possibilità di rivelare un raggio X di radiazione di transizione di energia superiore
a 3 KeV in presenza di un rumore con una sigma dell'ordine di 0.5 KeV distinto dalla particella
primaria tramite un rivelatore a microstrisce di silicio con passo di 50 micron immerso in un
campo magnetico che sviluppava 0.15 T m. I risultati sono stati soddisfacenti (M. Brigida et al.,
The silicon TRD: a revised and successful technique in particle identification, Proceedings del
Workshop TRDs for the 3rd Millennium, Frascati Physics Series Vol. XXV, pag. 75; M. Brigida et
al., A silicon detector tailored for transition radiation X rays, Proceedings del Workshop TRDs for
the 3rd Millennium, Frascati Physics Series Vol. XXV pag. 83; M. Brigida et al., The Silicon
Transition Radiation Detector: a test with a beam of particles; M. Brigida et al., 7th International
Conference on Advanced Technology and Particle Physics, Como, 15-19 ottobre 2001; The
SiTRD: a full Monte Carlo simulation, 7th International Conference on Advanced Technology and
Particle Physics, Como, 15-19 ottobre 2001).
Piano dell'attività futura:
Intendiamo in futuro utilizzare un rivelatore con un passo di 25 micron per verificare se si riesce
ad esplorare un range di energia incidente che arrivi al centinaio di GeV con un campo magnetico
di intensità inferiore al Tesla . A questo scopo sarà riprogettata l'elettronica di trattamento dei
segnali allo scopo di ottimizzare la reiezione del rumore ( < 1000 ENC) e che sia peraltro
compatibile con il nuovo layout del rivelatore a micro-strisce.
Sviluppo di rivelatori a silicio per misura di direzione ed energia
di raggi gamma provenienti dallo spazio
Altri enti coinvolti: Università di Bari, Politecnico di Bari, Università di Trieste, Università di
Udine
Responsabile della ricerca: P. Spinelli
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 96
Ricercatori MIUR: P.Spinelli, C.Favuzzi, N.Giglietto, P.Fusco, N.Mirizzi
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: S.Rainò, B. Brigida
Assegno di ricerca Università: F. Giordano, F. Gargano, F. Loparco
Altro (specificare): M.N.Mazziotta (contratto di ricerca)
Personale tecnico INFN: A.Sacchetti, M.Perchiazzi, F.Ceglie
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Scopo di questa ricerca è l'ottimizzazione delle prestazioni di un rivelatore a silicio di grande
superficie ed alta risoluzione spaziale ed energetica per la ricostruzione della direzione di arrivo e
l'energia di raggi gamma provenienti dallo spazio. Questo rivelatore è in fase di sviluppo
nell'ambito dell'esperimento GLAST che sarà condotto su un satellite NASA operativo nel 2006.
In questo esperimento si intendono studiare diversi temi di astronomia gamma e astrofisica delle
particelle, quali emissione gamma galattica ed extragalattica diffusa, sorgenti localizzate di raggi
gamma, emissioni transitorie di raggi gamma (gamma "burst"), studio di meccanismi di
produzione ed accelerazione di raggi cosmici, rivelazione di materia oscura. A tal scopo il
rivelatore è stato progettato per raggiungere risoluzioni angolari nella ricostruzione della direzione
di arrivo dei gamma di 0.074°- 0.1°, sensibilità di 1.6 x 10-9 cm-2 s-1 ad energie superiori a 100
MeV per un'esposizione di due anni, e risoluzione energetica dell'ordine del 7 % a 1 GeV/c. Per la
rivelazione di burst di raggi gamma l'obbiettivo è quello di raggiungere tempi morti di 20
microsecondi per evento, allo scopo di avere un tempo morto di pochi % durante il periodo di
tempo più intenso del burst. Questa peculiarità dovrebbe essere fondamentale per la comprensione
della fisica di questi eventi studiati con risoluzioni temporali 500 volte meno spinte dalla missione
spaziale EGRET e sulla cui origine il dibattito scientifico è aperto e vivace.
Il nostro programma di ricerca intende ottimizzare gli algoritmi di ricostruzione spaziale ed
energetica dei raggi gamma studiando in dettaglio la propagazione delle coppie elettronepositrone nei piani successivi di silicio del rivelatore, e la generazione del segnale elettrico
rilasciato ed in particolare la sua distribuzione sulle strisce adiacenti di raccolta del wafer di silicio.
Diversi programmi di simulazione per la generazione e la ricostruzione e dei segnali elettrici sono
in fase di messa a punto studiando la geometria degli elettrodi, le capacità di accoppiamento, il
rumore elettronico e di conseguenza diversi test sono in atto in laboratorio e su fascio per
verificare le prestazioni finali del rivelatore. A tal scopo intendiamo sviluppare un sistema di
front-end e di lettura dei segnali che abbia tempi di integrazione compatibili con i tempi morti di
progetto, ma che mantenga il rumore elettronico al livello del KeV equivalente per ottimizzare la
localizzazione spaziale delle tracce (inferiore al centinaio di micron). Mettendo a punto un
prototipo di un rivelatore che abbia le stesse dimensioni in profondità di quello reale (18 piani
consecutivi di silicio) ma dimensioni trasversali contenute (4 wafers per piano), equipaggiato con
elettronica di lettura ad amplificatori VLSI, si testeranno con particelle cariche e gamma le
proprietà di ricostruzione di direzione e di risoluzione temporale del sistema, ottimizzando sia gli
algoritmi sia le caratteristiche temporali dell'elettronica.
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano dell'attività futura:
Nella prima fase di questa attività si intende mettere a punto i programmi di simulazione della
generazione dei segnali elettrici e la loro distribuzione sulle strisce di raccolta dei wafer di silicio,
in funzione delle caratteristiche di progetto fissate per questo rivelatore. Questo tipo di analisi
consentirà di ottimizzare tutti gli algoritmi di ricostruzione del vertice di conversione e della
direzione di arrivo del gamma.
Nello stesso tempo si metteranno a punto gli strumenti di calcolo per valutare l'energia raccolta nel
rivelatore a silicio e i metodi per integrare la risposta del calorimetro a CsI sottostante. Le
risoluzioni energetiche richieste dal progetto (<10% nel range cinematica di interesse) saranno così
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 97
verificate sino ad energie incidenti sino al TeV.
Allo scopo di testare queste prestazioni in laboratorio il gruppo di ricerca intende mettere a punto
un prototipo di rivelatore a silicio di dimensioni trasversali di circa 20 x 20 cm2 , ma di profondità
equivalente a quello reale (cioè realizzato con 18 piani di silicio intervallati da fogli di tungsteno
per convertire i gamma. Questo rivelatore, costruito con tecniche convenzionali (non spazializzato)
sarà, opportunamente equipaggiato con elettronica di front- end sviluppata successivamente,
utilizzato per test con raggi cosmici e su un fascio di fotoni implementato presso il P.S. del CERN
. In questa fase sarà prevista la possibilità di utilizzare (e testare su fascio in seguito) piani di
tungsteno di spessore diverso ( ordine delle centinaia di micron) per ottimizzare le prestazioni
rispetto alle previsioni di progetto, e quindi sarà implementata una meccanica di sostegno
regolabile per questo scopo.
Successivamente il gruppo di ricerca dovrà sviluppare l'elettronica di front end e di read-out del
prototipo di rivelatore a silicio allo scopo di poterlo testare con raggi cosmici in sede e su un fascio
di gamma implementato al P.S. del CERN.
Attraverso questi test si potranno verificare le caratteristiche di progetto e tutti i programmi di
simulazione dei segnali elettrici e di ricostruzione spaziale ed energetica dei gamma almeno in un
range dell'ordine di 1-10 GeV.
L'elettronica di amplificazione sarà basata su tecnica VLSI e attenzione particolare sarà dedicata
all'ottimizzazione delle caratteristiche di integrazione temporale del primo stadio allo scopo di
ridurre il rumore elettronico ma simultaneamente di contenere il tempo morto del dispositivo.
Infatti al figura di merito di questo rivelatore a silicio, rispetto ad altri rivelatori operanti nello
spazio (per esempio EGRET) per scopi analoghi è il ridottissimo tempo morto per evento (20
microsecondi) che consente di ridurre il tempo morto per l'acquisizione di gamma nella parte più
intensa e significativa del 'burst' a poche unità percentuali. I canali da sviluppare saranno
dell'ordine di 20.000.
In questa fase sarà messo a punto presso il P.S. del CERN fasci di gamma ottenuti sia da pioni
neutri da reazioni di cambio carica di pioni negativi su polistirene, sia per bremmstralung di
elettroni su una targetta di piombo e successiva deflessione ed analisi in momento dell'elettrone
frenato. Tutta l'area sperimentale sarà attrezzata con contatori Cerenkov e rivela tori di posizione
per consentire la misura. Al posto del calorimetro a CsI si intende usare un calorimetro al vetro
piombo di 20 X0 di profondità. Anche se la risoluzione energetica è inferiore sarà comunque
possibile stimare la risoluzione energetica totale ottenuta scalando attraverso correzioni a Monte
Carlo le risposte dei due dispositivi.
L'analisi di questi dati, le verifiche di consistenza con le previsioni delle simulazioni, eventuali
modifiche progettuali sui tempi di integrazione degli stadi amplificatori o sulla geometria e la
meccanica del rivelatore saranno eseguite da tutte le unità del gruppo di ricerca.
Sviluppo di materiali e tecnologie per fotorivelatori
Altri enti coinvolti: INFN
Responsabile della ricerca: A. Valentini
Ricercatori MIUR: A. Valentini
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: M. A. Nitti
Altro (specificare): V. Capozzi (Università di Foggia)
Personale tecnico universitario: G. Casamassima
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Il programma di ricerca è centrato sullo sviluppo di un rivelatore tipo Hybrid Photodiodes (HPD),
con il rivelatore al silicio “saldato” direttamente alla base del rivelatore (Base Soldered Silicon
Detector), per la rivelazione di radiazione ultra violetta (UV).
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 98
Gli HPD sono costituiti da un involucro esterno con una finestra di ingresso per la radiazione
luminosa, realizzata in questo caso specifico con materiali trasparenti alle lunghezze d’onda U.V.
di operazione del rivelatore. Sulla superficie interna di questa finestra viene depositato il
fotocatodo, costituito da un primo strato di materiale conduttore molto sottile in modo da ridurre al
minimo l’assorbimento della radiazione luminosa e da uno strato di ioduro di cesio (CsI), anche
esso sottile in modo da consentire il funzionamento in trasmissione del fotocadoto, che funge da
materiale attivo. Il compito del fotocatodo è quello di convertire i fotoni in elettroni. Questi
vengono fotoemessi in un ambiente in cui è stato realizzato il vuoto e vengono accellerati da una
differenza di potenziale e focalizzati su una superfice anodica, costituita da un rivelatore a
semiconduttore (silicio), polarizzato inversamente e segmentato a pads.
Nei rivelatori HPD attualmente in uso i segnali di lettura vengono prelevati da passanti elettrici
montati su una flangia che viene saldata alla base dell’HPD. Questi terminali corrispondono ai
singoli pixel del silicon pad e per numero maggiore di 100, per ragioni di dimensioni fisiche, è
necessario multiplexare l’uscita con una elettronica che è contenuta all’interno del rivelatore.
Questo ovviamente complica la realizzazione del fotocatodo sia da un punto di vista meccanico
(numero massimo di passanti elettrici da montare su flangia) che elettrico (aumento dell’elettronica
con l’incremento del numero di pixel). A questo si aggiunge un ulteriore problema legato alla
dissipazione della potenza da parte dei componenti di questa elettronica a seguito del loro
riscaldamento che da luogo all’interno del rivelatore di emissione di contaminanti che
contribuiscono nel tempo alla riduzione della efficienza quantica del fotocatodo.
Il nostro obiettivo e’ verificare se sia possibile saldare il silicon pad direttamente alla base
dell’HPD, eliminando in un sol colpo i passanti (semplificazione meccanica) e l’elettronica di
lettura (multiplex,pre,etc) interna con notevole semplificazione elettrica/meccanica ed
eliminazione di cause di contaminazione.
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano dell'attività futura:
Il programma di ricerca si svilupperà in due anni.
Nel primo anno saranno effettuate prove di “saldatura” dei wafer di silicio su base di vetro
borosilicato o similare. Saranno effettuate varie prove aumentando via via le dimensioni del
diametro dei wafer. I dispositivi ottenuti saranno ovviamente sottoposti a test di tenuta di vuoto
che consentiranno anche di verificare la tenuta meccanica dei wafer (resistenza alla rottura per alte
pressioni).
Sulla base dei risultati di questi test verrà costruito un prototipo di rivelatore HPD con fotocatodo
di CsI, tensione di accelerazione maggiore di 20 Kv, rivelatore al silicio di dimensioni maggiori di
2x2 cm2, che verrà sottoposto a misure di efficienza dopo stress termico.
Nel secondo anno si effettuerà la ingegnerizzazione del rivelatore.
L’attività di ricerca in ambito locale sarà prevalentemente dedicata allo studio dei processi di
degrado della efficienza quantica dei fotocatodi di CsI.
In particolare saranno studiati i processi di interazione tra lo strato di metallo depositato sulla
finestra di ingresso del rivelatore ed il film di CsI, per diversi metalli. Tenuto conto del fatto che lo
strato di CsI deve essere molto sottile (spessore< lunghezza di diffusione degli elettroni) per
consentire il funzionamento del fotocatodo in trasmissione, una contaminazione del film da parte
dl substrato può diffondere all’interno di questo strato sottile fino a raggiungere la superficie
cambiandone le proprietà e riducendo fortemente l’efficienza quantica.
Saranno inoltre studiati i processi di degrado del fotocatodo in funzione di alcuni parametri di
crescita. Alcuni risultati ottenuti nei nostri laboratori hanno gìà evidenziato una dipendenza della
variazione della QE a seguito di interazione del fotocatodo con aria dalla tensione di
polarizzazione del substrato durante la crescita dello strato di CsI. Altri risultati precedenti hanno
invece evidenziato che alcuni trattamenti fisici della superficie del film possono dar luogo ad
effetti di degrado più lenti. In particolare, sulla stregua di questi ultimi risultati, si vuole proseguire
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 99
lo studio realizzando i film di CsI sia secondo il metodo tradizionale della evaporazione sotto
vuoto di polveri di CsI, sia utilizzando la tecnica alternativa dello sputtering con fascio ionico di
un target di CsI assistendo la crescita con un fascio di ioni di bassa energia (<100 eV). E’ ben noto
infatti che la velocità dei processi di degrado di un film sono fortemente legati ai processi di
diffusione dei contaminanti all’interno del materiale. Tali processi sono sicuramente favoriti dalla
struttura policristallina dei film che la tecnica di crescita della evaporazione realizza, in quanto i
vuoti ai bordi di grano costituiscono un canale preferenziale per la diffusione. Il processo di
sputtering assistito ha dimostrato per altri materiali sia metallici che semiconduttori, anche
composti, la possibilità di crescere strutture più ordinate e più compatte. Inoltre il fascio di
assistenza potrebbe essere utilizzato anche prima della crescita per effettuare una pulzia fisica del
substrato (strato di metallo) sotto vuoto prima della crescita dello strato di CsI. Questo potrebbe
costituire un ulteriore implementazione alla efficienza quantica del fotocatodo, in quanto risultati
ottenuti al CERN hanno mostrato che una causa di degrado della efficienza quantica è proprio
divuta ai processi di pulizia del substrato e soprattutto ai residui che tali processi lasciano sulla
superficie del substrato.
Sviluppo di una bilancia per la misura di campi gravitazionali quadrupolari di
bassissima frequenza.
Responsabile della ricerca: G. Brautti
Ricercatori MIUR: G. Brautti
Personale tecnico universitario: A.Boggia
Personale tecnico INFN: V.Valentino
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Si propone di costruire un prototipo di antenna-bilancia capace di rivelare la componente
quadrupolare di campi gravitazionali di frequenza 10-5 – 10-1 Hz, di origine extraterrestre. Tali
campi sono generati come campi di prossimità dalla luna e dal sole, causando le maree terrestri.
Tuttavia possono essere prodotti da onde gravitazionali emesse da stelle binarie, o da coppia
stella-buco nero, in fase quasi stazionaria od in fase di collasso gravitazionale. Si noti che antenne
in questo range attualmente non esistono, per cui anche un’attività esplorativa è particolarmente
utile.
Attività svolta nell'anno precedente:
E’ stato costruito un modello di antenna quadrupolare su cui sono stati sperimentati sistemi diversi
di rivelazione e di calibrazione.
Piano dell'attività futura:
2003 Costruzione del contenitore da vuoto e del pendolo
2004 Sistema di acquisizione ed elaborazione dati
2005 Esecuzione di calibrazioni e misure
Pubblicazioni attinenti alla ricerca
G.Brautti and D.Picca, , The sensitivity of antennas for gravitational wave detection, Int.Journ. of
Modern Phys. 17(2002)327.
G.Brautti and D.Picca, , Thermal stimulation of gravitational wave anteennas, Int.Journ. of
Modern Phys. 17(2002)1111.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 100
6. Fisica planetaria con tecniche spaziali
Interferometria Radar per osservazioni planetarie
Altri enti coinvolti: ASI, CNR
Responsabile della ricerca: L. Guerriero
Ricercatori MIUR: L. Guerriero, M.T. Chiaradia
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Politecnico: F. Bovenga
Borsista post-doc Università: L. Iorio
Altro (specificare): R. Nutricato (contratto di collaborazione)
Altro (specificare): V. Del Gaudio
Scopo ed obiettivi della ricerca:
I sistemi di osservazione capaci di generare immagini a partire da radiazione elettromagnetica nel
campo delle microonde hanno assunto un ruolo fondamentale nella ricerca astrofisica e
cosmologica (Radioastronomia, VLBI), nella Planetologia medianti sistemi RADAR (Missione
Magellan per l'osservazione della superficie di Venere, Missione Cassini per lo studio di Titano nel
sistema di Saturno, ecc.). Anche lo studio del pianeta Terra vede l'impiego dei sistemi a
microonde. Sistemi passivi, come i Radiometri a microonde, permettono la determinazione di
molte caratteristiche fisiche della superficie del pianeta (temperatura, natura dei ghiacci, ecc.)
mentre i sistemi attivi (Radar) permettono l'osservazione della superficie del mare e delle terre
emerse anche in condizione di totale copertura nuvolosa o di assenza di illuminazione solare. I
sistemi a microonde attivi consentono anche la determinazione delle mappe dei venti sulle
superfici oceaniche, e la determinazione dei campi del moto ondoso, in direzione e ampiezza. Per i
sistemi Radar da satellite, la risoluzione geometrica viene garantita realizzando antenne "virtuali"
con tecniche di apertura sintetica. Sono infatti commerciali i sistemi di osservazione satellitare
SAR con risoluzione geometrica di circa 10 metri (ERS-1, ERS-2, RADARSAT, ecc.) e si prevede
la disponibilità prossima di sistemi con risoluzione di 1 metro.
Il mantenimento della coerenza della radiazione retro-diffusa dalle singole celle di risoluzione
geometrica per tempi confrontabili con quelli tra osservazioni successive consente anche la
realizzazione di interferometri virtuali, utilizzando coppie di osservazioni da passaggi successivi
dello stesso sensore sulla zona di osservazione. Ciò porta alla realizzazione di interferogrammi
SAR con geometria delle frange che dipende dalla forma geometrica della superficie riflettente. Di
grande interesse risulta quindi la possibilità di ottenere rilievi cartografici di dettaglio per lo studio
della superficie terrestre in aree non ben conosciute. Inoltre la possibilità di impiegare
l'informazione combinata da più interferogrammi, consente di rivelare movimenti al suolo lungo la
direzione di osservazione del satellite (LOS) dell'ordine della lunghezza d'onda (5.3 cm). Questa
possibilità rende particolarmente appetibile tale tecnologia per il monitoraggio della superficie
terrestre in corrispondenza di moti franosi, bradisismi e dislocazioni dovute a terremoti.
Diversi progetti sono stati sottoposti e finanziati negli anni passati da enti ed agenzie nazionali ed
internazionali (ASI, ESA, NASA, ENEA, European Commission) riguardanti lo studio di
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 101
fattibilità di un sistema di monitoraggio satellitare di aree caratterizzate da pendii instabili e quindi
ad alto rischio di eventi franosi. L'esperienza maturata in questo settore ha dimostrato come
l'analisi di fenomeni che interessano aree relativamente piccole e tipicamente incoerenti nel tempo
quali quelli franosi e' molto ardua con i metodi interfeormetrici differenziali "convenzionali". Si
sta quindi dirigendo l'attenzione verso metodologie alternative, che permettono ad esempio di
studiare la storia di fase di singoli punti diffusori (detti "scatteratori permanenti") su ampi intervalli
temporali, e senza le restrizioni sulle baseline spaziali e temporali imposte dalla necessità di avere
alta coerenza su aree macroscopiche.
Attività svolta nell'anno precedente:
L'attività del gruppo si è articolata in diverse direzioni.
Vari progetti sono stati approvati da enti nazionali ed internazionali (ASI, ESA, NASA, ENEA,
European Commission), riguardanti il monitoraggio di zone di interesse geomorfologico (frane,
movimenti geosismici) tramite le tecniche differenziali. Nell'ambito di tale filone di ricerca
l'attività di ricerca si è articolata nello sviluppo e test di metodologie di elaborazione sofisticate,
quali quella degli "scatteratori permanenti"; studi sull'umidità del suolo, intesa sia come indizio
indipendente del riattivarsi di zone in frana, sia attraverso un suo possibile legame con l'umidità'
profonda legata ai livelli di falda; "fusione" intelligente di dati ancillari e tematici attraverso
ambienti GIS (Geographic Information Systems).
Più in dettaglio si è approfondita da un punto di vista teorico la tecnica dei Permanent Scatterers
(PS) e si è realizzato uno strumento software prototipale per l'analisi della sovrapposizione
coerente di un gran numero di interferogrammi differenziali: stima e sottrazione del termine
atmosferico, stima dell'errore sulla quota, estrazione di punti ad alta coerenza di fase (PS) e analisi
del termine di fase (e quindi di movimento) lungo un intervallo di tempo di 8 anni. Nell'ambito di
tale attività si è indagata la possibilità di rendere più efficace la tecnica in contesti più critici
caratterizzati da topografia variabile, copertura vegetale e scarsità di strutture antropiche. In
particolare si è introdotta una soglia variabile sulla stima preliminare dei PS, si è dimostrata
teoricamente l'efficacia di un'interpolazione di un fattore due delle immagini SLC al fine di
aumentare il numero di PS selezionati e si è definito un criterio di scelta del miglior interpolatore.
Nell'ambito della stessa sperimentazione si è cominciato a studiare un nuovo algoritmo di
srotolamento di fase per dati distribuiti su griglia sparsa che fa uso, all'interno della procedura di
minimizzazione funzionale, anche dell'informazione di scalabilità della grandezza in analisi. Nel
caso di grandezze frattali, come è il segnale atmosferico, tale legge di scalabilità è una legge di
potenza nota a priori che opportunamente inserita nell' hamiltoniano del sistema migliora le
prestazioni dell'algoritmo di rotolamento.
Nell'ambito del progetto ASI-PQE2000 si è proceduto ad una implementazione parallela
dell'algoritmo dei PS che da un punto di vista computazionale risulta essere assai oneroso a causa
della gestione contemporanea di numerose immagini SAR. L'implementazione è stata portata a
termine in ambienti di programmazione parallela di tipo SKELETON: prima SKIE e
successivamente, in forma di pseudo-codice , ASSIST.
Da un punto di vista applicativo le tecniche messe a punto sono state testate su un data-set di 26
immagini relative al sito della Valle del Sele nell'Appennino Italiano: è stata prodotta una mappa
dei PS per i quali è stata analizzata l'evoluzione nel tempo del termine di fase ricercando possibili
correlazioni con i dati storici relativi alle frane presenti nella stessa area. Sul sito di Caramanico
Terme si è proceduto ad applicare lo stesso tipo di analisi con risultati preliminari su un numero di
51 immagini. Parallelamente su aree limitate è stato portato a termini un primo tentativo di
correlazione tra quantità di pioggia, e quindi umidità del suolo, e variazione di ampiezza della
risposta SAR.
La possibilità di utilizzare anche in futuro dati satellitari SAR è piuttosto sentita a causa
dell'approssimarsi della fine anche della seconda missione ERS. Insieme ad ENVISAT, già
lanciato, l'ASI ha in programma la missione Cosmo Sky Med ( CSM ) che grazie ad una
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 102
costellazione di satelliti con sensore SAR in banda X, sarà in grado di fornire un'alta frequenza di
osservazione della stessa zona al suolo. Qualora fosse possibile acquisire dati di tipo
interferometrico la missione risulterebbe molto efficace come supporto ad un sistema di
monitoraggio e warning.
Con tale prospettiva è stata effettuata un’ampia analisi della problematica relativa ad una possibile
missione spaziale di un SAR basato su di un piccolo satellite (BISSAT) in orbita in formazione
con la missione CSM ed equipaggiato con un’antenna solo ricevente, dimensionata in modo da
catturare il segnale della missione principale dopo la riflessione a terra. Lo studio ha consentito di
mettere in evidenza i numerosi problemi connessi con l’elaborazione di dati di questo tipo. Infatti,
dalle informazioni rilevate dalla letteratura risulta chiaro che nel caso bistatico in esame non avrà
senso considerare valori di baseline tali da generare la condizione detta “ opposite side“. Pertanto,
anche sulla base delle caratteristiche orbitali previste per la missione CSM, emergono valori di
baseline massime ammissibili ai fini stereometrici comprese tra 288 e 520 Km, assunte per valori
di un angolo off-nadir rispettivamente di 25° e 40°. E’ importante osservare che sarà necessario
scegliere un valore ottimale di baseline non solo rispetto alla migliore risoluzione ottenibile, ma
anche rispetto alla capacità di raccogliere un numero sufficiente di Ground Control Points (GCP),
comuni ad entrambe le immagini. Questi punti, infatti, sono essenziali soprattutto nel caso di suoli
montuosi o fortemente irregolari e sono necessari per la fase di matching delle due immagini SAR,
fase indispensabile per la ricostruzione tridimensionale della scena acquisita.
Un’ampia analisi è stata effettuata sul possibile impiego dei Corner Reflectors (CR) per la
calibrazione o per generare nelle singole immagini punti altamente brillanti (BP) da usarsi come
GCP. A causa della risposta altamente direzionale dei CR e della complessità nella valutazione
della effettiva Bistatic Radar Cross Section (BRCS) del CR usato si ritiene difficile il loro
utilizzo.
Si inquadra nella tematica dell'inteferometria SAR anche la sperimentazione relativa ad una nuova
tecnica che consente di risolvere ambiguità di quota tra punti al suolo separati da discontinuità
topografiche che le normali procedure di srotolamento di fase non sono in grado di ricostruire. La
quota è calcolata in modo indipendente per ogni punto dell'immagine per mezzo di un'analisi della
fase interferometrica nel dominio delle frequenze. L'approfondimento teorico ha permesso di
definire i limiti di applicabilità della tecnica in funzione delle specifiche della missione e della
coerenza nell'intorno del punto investigato. Poiché i sensori disponibili non forniscono
un'ampiezza i banda sufficiente la procedura è stata testata solo su dati simulati.
Infine, l'attività di ricerca del gruppo ha interessato anche l'orbitografia di precisione per verificare
effetti di Relatività generalre e per applicazioni all'interferometria SAR.
Misure con tecniche di Laser Ranging da stazioni geodetiche come quella ASI di Matera e da altre
della rete mondiale hanno consentito di verificare la presenza di effetti previsti dalla Relatività
Generale sui principali elementi orbitali di satelliti geodetici controrotanti, quali Lageos I e Lageos
II. Al fine di migliorare le prime misure sull'effetto gravitomagnetico Lense-Thirring relative al
trascinamento del sistema inerziale da parte della massa terrestre rotante, sono stati valutati gli
effetti perturbativi dovuti alle maree terrestri ed oceaniche.
Misure orbitali di precisione sono anche effettuate per i satelliti utilizzati nell'interferometria SAR,
in particolare per migliorare la precisione nella ricostruzione della topografia delle aree osservate
e per altre applicazioni dell'interferometria differenziale.
Piano dell'attività futura:
Gran parte delle attività di ricerca svolte nell'anno in corso saranno continuate nel successivo.
Un grosso carico di lavoro sarà portato a termine nell'ambito del progetto LEWIS (Landslide
Early-Warning Integrated System), un progetto finanziato dalla comunità europea nell'ambito del
V Programma Quadro per il quale il gruppo di telerilevamento del Dipartimento di Fisica ha il
ruolo di coordinare un gruppo di partner italiani e stranieri: CNR-IESI (Istituto Elaborazione
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 103
Segnali e Immagini), CCRS (Canada Centre for Remote Sensing), University of Surrey,
CNR-CERIST (Centro Studi sulle Risorse Idriche e la Salvaguardia del Territorio), OSUB
(Osservatorio Sismologico dell’Università di Bari), NOA (National Observatory of Athens),
SILOGIC, Planetek Italia, Altamira Information, Provincia di Foggia, Regione Puglia, Regione
Piemonte, GSCP (Greek Ministry of Civil Protection). Lo scopo del progetto, che avrà la durata di
tre anni, è quello della creazione di un sistema prototipale di allarme per eventi franosi rivolto ai
cittadini e basato sul monitoraggio periodico del territorio da satellite e sulla possibilità di rivelare,
dall'analisi dei dati acquisiti, cambiamenti correlati con lo scatenarsi della calamità.
Il gruppo di Telerilevamento ha il ruolo operativo di mettere a punto lo strumento di estrazione
dell'informazione di movimenti millimetrici da serie temporale SAR (ERS-1/2 , ENVISAT). In
questa direzione si avvarrà dell'esperienza pregressa nel campo dell'interferometria SAR e nella
sperimentazione avviata ormai da un paio di anni in stretta collaborazione con geologi e
geotecnica, relativa all'applicazione di tale tecnologia satellitare al monitoraggio dei pendii
instabili.
In sintesi, si pensa di approfondire i seguenti aspetti della ricerca:
1) Sviluppo di algoritmi per l'analisi di serie di immagini SAR (ERS/ENVISAT) che impiegando
in maniera efficiente tutto il contenuto informativo presente (informazione di fase, ampiezza,
coerenza, e loro variazioni rispetto ad ogni possibile accoppiamento delle immagini) realizzino
una stima dei contributi delle diverse sorgenti concorrenti (errori di processing, errori sul modello
digitale del terreno di riferimento, segnale atmosferico) ed estraggano l'informazione di
movimento al suolo. In particolare l'algoritmo già implementato per l'individuazione e l'analisi dei
PS sarà oggetto di approfondimento integrando i risultati derivanti dalla sperimentazione sullo
rotolamento di fase e aggiornando le procedure di stima con tecniche più raffinate (come l'analisi
delle componenti indipendenti).
2) Sviluppo e valutazione della procedura di ricostruzione del segnale di fase atmosferica per
mezzo di srotolamento di fase di dati distribuiti su griglia sparsa e l'utilizzo delle proprietà della
funzione di struttura della grandezza osservata.
3) Nell'ambito di un progetto finanziato dall'ESA, sarà portato a termine la sperimentazione sui
dati SAR del sensore ASAR del satellite ENVISAT lanciato a marzo 2002. In particolare sarà
investigata la possibilità di integrare questi dati con le serie storiche delle immagini SAR di
ERS-1/2.
4) Nell'ambito del progetto LEWIS il Dipartimento di Fisica dovrà processare ed analizzare i dati
relativi ai siti selezionati per la messa punto di un sistema di warning di eventi franosi:
Caramanico Terme, Corniglio, Daunia. L'elaborazione riguarderà all'incirca 50 immagini per ogni
sito, e sarà relativa alla sola parte di estrazione e studio dei PS. Le tecniche ed il software messi a
punto nella sperimentazione teorica saranno testati e impiegati in questa fase.
Nell'ambito di un progetto ASI già approvato ma rimandato di un anno è programmata una
campagna aerea interferometrica in banda X, sui siti di pertinenza del gruppo, utilizzando l'aereo
in corso di allestimento da parte dei Servizi Tecnici Nazionali, dotato di sensori SAR/ottici. Il
sensore in oggetto ha caratteristiche tecniche sofisticate, che garantiscono risoluzioni spaziali
inferiori al metro, e ben si presta al fine di generare il DEM interferometrico di riferimento
richiesto per lo studio delle fasi differenziali dipendenti dal solo movimento del corpo di frana. La
larghezza di banda di tale sensore si presta inoltre alla verifica sperimentale su dati reali della
tecnica di estrazione di quota mediante l'esplorazione in frequenza del segnale interferometrico che
non è stata ancora validata su dati reali per la mancanza di sensori satellitari con le specifiche
opportune. La campagna fornirà l'occasione di completare tale sperimentazione, avviata negli anni
passati, pur richiedendo un approfondimento relativo all'elaborazione di dati SAR inteferometrici
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 104
acquisiti da aereo.
Pubblicazioni: Dalla 6.1 alla 6.6
Impiego di dati da sensori orbitanti per l'estrazione di parametri ambientali
Altri enti coinvolti: ASI, CNR, CESBIO (Francia), JPL (Usa)
Responsabile della ricerca: F. Posa
Ricercatori MIUR: F. Posa
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): C. Notarnicola (Co.Co.Co.)
Altro (specificare): V. Sabatelli (E.N.E.A)
Dottorato di Ricerca in Fisica: A.C.D'Alessio
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Questa attività si inquadra in programmi di collaborazione nazionali ed internazionali:
1) "Impiego di Dati da Sensori Orbitanti per l'Estrazione di Parametri Ambientali", coordinato dal
Prof. F. Posa e finanziato dall'ASI;
2) "Titan Radar Mapping " approvato dalla NASA e dall'ESA, coordinato dal Dr. S. Wall del JPL
ed in parte finanziato dall'ASI;
3) "Retrieval of Soil Moisture using ASAR Data", approvato dall'ESA, coordinato dal Prof. T. Le
Toan del CESBIO ed in parte finanziato dall'ASI;
4) "HYDRO-POL - A Spaceborne polarimetric radar-radiometer for land hydrology and ocean
salinity" coordinato dal dott. Pampaloni del CNR-IROE e dal Prof. E. Njoku del JPL.
L'obiettivo principale di questo ramo della ricerca è la possibilità di stimare parametri geofisici da
immagini telerilevate con sensori operanti nel dominio delle microonde. Questi sensori possono
essere montati su piattoforme mobili, come satelliti o aerei, e su piattoforme fisse.
I parametri terrestri di maggiore interesse sono l'umidità dei suoli, la rugosità ed in caso di terreni
vegetati, l'indice di vegetazione.
Esistono numerosi modelli di diffusione elettromagnetica che sono in grado, a partire da
determinate condizioni superficiali, di prevedere la risposta del suolo in seguito all'interazione con
i fasci radar e anche modelli con una realistica parametrizzazione dei suoli naturali definita in
funzione delle proprietà di autosimilarità della superficie naturale su scale fino alle dimensioni
tipiche della cella di risoluzione del sensore SAR.
Naturalmente, questi modelli devono essere validati e da qui nasce l'esigenza di effettuare
campagne di misura, dove si possono misurare sia i parametri caratterisitci del suolo che la risposta
radar.
Durante lo svolgimento delle campagne, per le misure in situ vengono impiegati: uno
scatterometro sviluppato nel laboratorio hardware del Dipartimento, un TDR (Time Domain
Reflectometer), rugosimetri ad aghi e laser per la valutazione della rugosità, misure pedologiche
del terreno. Queste ultime mirano alla stima dell'umidità e tessitura del suolo.
Il processo con il quale si stimano i parametri superficiali a partire da misure effettuate con sensori
orbitanti è noto con il termine di inversione.
In questo contesto sono utilizzati principalmente due metodologie, una basata sull'utilizzo di reti
neurali e l'altra su un approccio di tipo statistico (approccio bayesiano).
Nella stima di parametri mediante reti neurali si utilizza una rete di tipo MLP (Multi Layer
Perceptron) con il modello e.m. IEM (Integral Equation Model) o altri modelli, che tengano in
conto una descrizione multiscala della superficie, implementati in modo da considerare valori
realistici riscontrabili in natura su suoli nudi.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 105
Per l'inversione del modello diretto, si utilizza una rete neurale in modo che, a partire dagli input
costituiti dai coefficienti di backscattering,possa calcolare i corrispondenti parametri in output.
Per le configurazioni più semplici, si attendono errori di inversione dei singoli parametri (rms)
anche maggiori dei passi usati per far variare gli stessi in fase di generazione dati. Una riduzione
degli errori si avrà con l'utilizzo di una configurazione più ricca di informazione come quella
contenente dati a doppia polarizzazione, doppio angolo. Verrà fatta una valutazione dell'approccio
seguito mediante studi di sensibilità,mentre l'addestramento della rete richiederà una scelta
ottimale dei pesi della rete.
Nell'approccio di tipo statistico, il processo di inversione viene sviluppato partendo da dati reali e
simulati e viene realizzato tramite una tecnica che sfrutta il teorema di Bayes, consentendo di
introdurre l'elemento rumore, presente nei dati reali, come probabilità condizionale.
Il vantaggio di tale tecnica è duplice, poiché considera sia modelli di scattering che dati reali.
Infatti, se si considerassero solo dati reali, l'algoritmo avrebbe il vantaggio di considerare la
variabilità dei dati ma sarebbe legato ad una specifica situazione. Al contrario considerando solo
dati simulati si coprirebbe un ampio spettro di situazioni, ma l'applicabilità della procedura sarebbe
difficilmente estendibile ai dati reali, che spesso si discostano dai rispettivi dati simulati.
Un ulteriore obiettivo, nel quale il gruppo si è impegnato, è stato quello di simulare la risposta
elettromagnetica degli scenari previsti per la superficie della maggiore luna del sistema saturniano,
Titano, che si otterranno con il Radar montato a bordo della navicella Cassini-Huygens. In questo
lavoro si è caratterizzato il coefficiente di backscattering, analizzandone le variazioni rispetto ai
parametri legati alle proprietà superficiali di tre diversi scenari superficiali ipotizzati per Titano,
ovvero: oceani o laghi di etano liquido; una superficie solida formata da ghiaccio d'acqua; una
superficie solida formata da ghiaccio misto (acqua più ammoniaca). Per superfici molto lisce
(etano liquido in assenza di vento) si ottengono valori molto più bassi del coefficiente di
backscattering (intorno ai -35 dB). Superfici liquide "calme" ci si aspetta che siano discriminate
grazie alla sensibilità del coefficiente di backscattering alla rugosità superficiale.
Attività svolta nell'anno precedente:
E' stato realizzato uno studio sull'inversione dei dati SAR telerilevati con lo scopo di stimare i
parametri geofisici dei suoli che possano essere utilizzati in un contesto di prevenzione e gestione
dei rischi ambientali.
Lo studio condotto tramite reti neurali è stato articolato in due fasi: dapprima è stato prodotto un
set di dati (coefficienti di backscattering) in simulazione, mediante il modello diretto di scattering
elettromagnetico IEM il cui impiego è relativo a suoli nudi.
Successivamente gli stessi dati sono stati impiegati per sperimentare un metodo di inversione
basato su una rete neurale di tipo multi-layer perceptron. Particolare cura è stata rivolta alla scelta
dell'architettura interna e all'adattamento dei parametri di addestramento della rete neurale in grado
di ottimizzare le condizioni per il conseguimento della minimizzazione dell'errore quadratico
medio sulla stima dei parametri caratteristici del suolo (deviazione standard delle altezze e
lunghezza di correlazione della superficie come parametri geometrici e costante dielettrica come
parametro fisico indice del contenuto di umidità del suolo).
Sono state analizzate diverse configurazioni radar multiangolo, multifrequenza e
multipolarizzazione in modo da valutare le diverse accuratezze con cui possono essere stimati i
parametri geofisici dei suoli. Particolare riguardo è stato mostrato all'analisi dei dati simulati
corrispondenti alle configurazioni dei dati SIR/C-X/SAR ed ERS-1/2.
Inoltre è stato affrontato lo studio della diffusione di microonde da superfici naturali, con il fine
applicativo di monitorare parametri fisico-morfologici della superficie terrestre mediante dati
telerilevati con sensori a microonde. Tale attività ha comportato lo svolgimento di misure in situ
mediante un radar scatterometro realizzato presso il laboratorio del gruppo, oltre a campagne di
misure in occasione dei passaggi dei sensori SAR montati su satelliti.
L'estrazione del valore di umidità dai coefficienti di backscattering, è stata analizzata
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 106
intensivamente mediante i dati provenienti da queste campagne scatterometriche, al fine di
individuare una correlazione fra i valori di umidità del suolo ed i coefficienti di backscattering. Per
superare le limitazioni imposte da questo tipo di tecnica, come risulta evidente da un'analisi già
effettuata, si sta studiando la emissione spontanea del suolo in termini di temperatura di brillanza
mediante radiometri a microonde.
Combinare misure simultanee di uno scatterometro a microonde e di un radiometro o un sensore
ad infrarosso potrebbe aiutare a risolvere le ambiguità legate all'impiego di un solo strumento nella
valutazione di un parametro di superficie.
Inoltre, si è stato implementato un modello idrologico del terreno, al fine di effettuare previsioni
temporali sull'andamento del parametro umidità. Tale strumento potrebbe risultare anche efficace
nel prevedere il profilo in profondità del suolo, laddove la penetrazione del fascio radar si limita ai
primi 4-5 centimetri.
Tutti questi strumenti concorrono alla possibilità di ottenere una stima affidabile del parametro
umidità.
Missione Cassini
Si è studiata la possibilità di discriminare tra tre diversi scenari superficiali ipotizzati per Titano,
ovvero: oceani o laghi di etano liquido; una superficie solida formata da ghiaccio d'acqua; una
superficie solida formata da ghiaccio misto (acqua più ammoniaca). La risposta e.m. di tali scenari
è stata simulata numericamente usando un modello frattale per la rugosità superficiale e
l'approssimazione di piano tangente di Kirchhoff per il calcolo del campo e.m. diffuso. I risultati
indicano una buona possibilità per la discriminazione tra i 3 scenari. Infatti l'alta sensibilità del
coefficiente di backscattering alle variazioni della costante dielettrica (per bassi valori della
stessa)permette la discriminazione tra superfici rugose costituite dai diversi composti.
In occasione del passaggio della sonda Cassini intorno alla Terra, è stato effettuato un confronto
fra i dati acquisiti sulla zona del Sud America e quelli rilevati in altre missioni come SIRC/X-SAR
del 1994 e altre come il SeaSat ed il QuickScat.
Piano dell'attività futura:
Nel prossimo anno, la nostra attenzione concentrerà maggiormente sull'umidità, sia superficiale
che di profondità, dei suoli nudi, ampliando tecniche della "data fusion". Nell'ambito di questa
tecnica, le informazioni utilizzate possono essere di varia natura da misure di energia fino ad
elementi simbolici e descrittivi.
Infatti, volendo superare le limitazioni imposte da ciascun strumento in termini di precisione e di
risultati, l'utilizzo simultaneo di più fonti consente di meglio individuare e caratterizzare i
parametri da estrarre dai dati telerilevati. Partendo da questa precisazione e muovendosi nella
direzione di una migliore qualità del parametro estratto, l'umidità dei suoli sarà analizzata per poter
ottenere un profilo del contenuto in acqua fino a profondità dell'ordine dei 50 cm, importanti per
comprendere fenomeni quali smottamenti e frane. Nello scorso anno si è già stata tentata la
combinazione di tecniche del telerilevamento e di modelli idrologici.
Tramite le misure radar di coefficienti di backscattering si dovrebbe fornire una stima dell'umidità
superficiale, mentre il modello idrologico può adoperare l'informazione superficiale per stimare il
valore di umidità a profondità maggiori di quelle consentite dal radar (da 2 a 5 cm).
Studi effettuati su data sets sperimentali, che comprendono ad esempio differenti dati telerilevati
come coefficienti di backscattering e temperature di brillanza, indicano che l'uso simultaneo di
queste misure fornisce stime affidabili dell'umidità dei suoli con un intervallo di valori vicini
rispetto alla misura del parametro di circa 10%. L'estrazione dei parametri è stata effettuata con un
algoritmo basata su tecniche bayesiane.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 107
Nel prossimo anno ci si interesserà sempre della stima dell'umidità superficiale svolgendo altre
campagne scatterometriche tese ad ampliare il nostro data set sperimentale. Le campagne finora
svolte sono illustrate brevemente nel seguente sito:
http://climate.envsci.rutgers.edu/soil_moisture/italy.html).
In particolare si intende ripetere l'esperimento del 2001, dove dopo un'irrigazione del suolo, si è
potuto seguire l'evoluzione temporale dell'umidità superficiale dalla relativa variazione dei
coefficienti di backscattering ottenuti con un radar scatterometro. Si prevede, altresì, l'utilizzo di
un altro strumento come una camera ad infrarossi per la stima della temperatura di brillanza.
Queste misure serviranno per affinare l'algoritmo di inversione, sia esso con reti neurali o
approccio bayesiano, in modo da fornirgli una casistica sempre più ampia di misure di verità a
terra e di dati telerilevati.
Missione Cassini
Si intende implementare il metodo delle equazioni integrali (IEM) di Fung per superfici frattali nei
casi degli scenari possibili previsti per Titano.
Questo consentirà di considerare superfici con valori di rugosità più elevata rispetto al caso in cui
si adoperi l'approssimazione di piano tangente del metodo di Kirchhoff e la possibilità di ottenere
simulazioni per le acquisizioni previste dalla sonda Cassini ad alti angoli di incidenza.
Queste simulazioni forniranno una migliore discriminazione fra i differenti scenari.
Pubblicazioni: Dalla 6.7 alla 6.8
Telerilevamento con microonde (sezione strumentale)
Altri enti coinvolti: Politecnico di Bari
Responsabile della ricerca: F. Posa
Ricercatori MIUR: N. Mirizzi, F. Posa
Altri ricercatori coinvolti:
Dottorato di Ricerca in Fisica: A. C. D'Alessio
Altro (specificare): G.Paparella (coll. esterno)
Altro (specificare): V. Sabatelli (E.N.E.A)
Altro (specificare): C. Notarnicola (Co.Co.Co)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Lo scopo fondamentale dell'attività inerente alla sezione strumentale del telerilevamento attivo con
microonde, è incentrato sulla realizzazione di dispositivi hardware in grado di acquisire dati utili
per la misura "in situ" di sezioni d'urto di target estesi (aree della superficie terrestre).
Il motivo principale di questo è da ricercarsi nelle notevoli potenzialità applicative che questi
offrono sia nel settore militare sia in quello civile. Tali applicazioni hanno fatto sì che la ricerca
fosse spinta verso la realizzazione di sensori che a prestazioni più elevate associassero dimensioni
e peso contenuti, in modo da poter essere facilmente alloggiati su piattaforme aerospaziali o su gru
mobili. Si vuole sottolineare la crescente importanza dei sistemi scatterometrici e radiometrici che
pur non essendo sensori in grado di produrre immagini vengono utilizzati in applicazioni più
specialistiche e soprattutto per acquisire dati da utilizzare in supporto all'operato di altri sistemi
radar. In particolare lo scatterometro è un sistema radar atto alla misura indiretta della sezione
d'urto radar (Radar Cross Section = RCS), mediante il confronto tra l'energia trasportata dalla
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 108
radiazione intercettata dal ricevitore con quella inviata verso il bersaglio. Come tale, la RCS è una
misura della potenza diffusa da un bersaglio, in una data direzione, normalizzata rispetto alla
densità di potenza del campo incidente. Il proposito di tale normalizzazione è quello di rimuovere
l'effetto della distanza (R), per giungere ad una definizione formale della RCS che sia indipendente
dalla distanza tra bersaglio e radar.
Tale strumento, già realizzato ed in fase di test e affinamento, è in grado di misurare sezioni d'urto
radar per vari stati di polarizzazione lineare dell'onda trasmessa e ricevuta. Il dispositivo utilizza
come segnale in trasmissione un'onda continua, modulata linearmente in frequenza (schema
FM-CW) entro una banda di 300 MHz attorno alla frequenza centrale. Tale configurazione
permette di misurare la distanza tra antenna e bersaglio e risolvere più campioni indipendenti
all'interno dell'impronta a terra dell'antenna, permettendo così di rivelare bersagli puntuali e
migliorare la statistica della sezione d'urto dei target estesi. L'obiettivo di tale strumento é quello di
fornire misure di sezioni d'urto radar su aree localizzate del territorio. In tal modo si é in grado di
acquisire dati sufficientemente precisi ed accurati di tale fondamentale parametro fisico, necessari
a quelle discipline afferenti il telerilevamento che più propriamente li utilizzano (modellistica,
oceanografia, geofisica).
Attività svolta nell'anno precedente:
Si è perseguito l'intento di passare dall'utilizzo di un sistema radar scatterometro ad uno
scatterometro polarimetrico configurato per determinare in modulo i quattro elementi della matrice
di backscattering di un bersaglio (S) mediante la misura del campo elettrico diffuso per tutte le
possibili combinazioni di polarizzazione dei campi incidenti e diffusi.
Il vantaggio dell'approccio polarimetrico è proprio quello che una volta calcolati, in modulo, i
quattro coefficienti della matrice di diffusione (Svv, Shh, Shv, Svh) si può utilizzare la tecnica
della "sintesi di polarizzazione" per il calcolo dei coefficienti di backscattering del bersaglio per
ogni possibile configurazione delle polarizzazioni dell'antenna ricevente e trasmittente.
Per il fine suddetto si è proceduto ad apportare modifiche migliorative al nuovo scatterometro
polarimetrico in modo che potesse configurarsi come strumento più versatile in una campagna di
misura.
Si è progettato e realizzato un nuovo sistema di movimentazione delle antenne implementato
mediante un attuatore il cui moto è controllato a software mediante la tecnica del controllo on-off e
con l'ausilio di un inclinometro digitale. La progettazione e la realizzazione di questo nuovo
sistema di movimentazione ha conferito allo scatterometro maggiore versatilità nell'effettuare le
misure, in quanto la piattaforma aerea non deve essere più riportata a terra per modificare
l'inclinazione delle antenne e ciò conduce ad una riduzione sia del tempo occorrente per effettuare
una misura sia della variabilità della quota operativa della piattaforma che risultava essere un
parametro critico in ogni acquisizione.
Si è sperimentato l'impiego di un nuovo sistema di controllo remoto (PXI) per il pilotaggio del
sistema e l'elaborazione dei dati. Infatti, ha permesso di utilizzare una maggiore risoluzione
nell'elaborazione dei segnali acquisiti (campionamento a 16 bit) e soprattutto grazie alla sua
modularità ha favorito l'impiego di una seconda scheda di acquisizione utilizzata per generare i
segnali di comando per il circuito di pilotaggio dell'attuatore lineare, che controlla l'assetto delle
antenne, per acquisire i dati forniti dall'inclinometro digitale solidale alle antenne e per monitorare
la temperatura della linea di ritardo. Inoltre si è implementato un monitoraggio della temperatura
di alcuni componenti acquisendo la tensione fornita da sensori termici posti nei punti ritenuti
critici per il dispositivo in esame.
Per testare il nuovo scatterometro e soprattutto per osservarne il suo comportamento in un più
vasto periodo temporale lo si è impiegato in una campagna di misura al fine di determinare il
coefficiente di backscattering dell'asfalto. I risultati ottenuti possono ritenersi soddisfacenti.
Piano dell'attività futura:
Le linee di sviluppo riguardano l'impiego del nuovo strumento in varie campagne di misura su
target differenti. Inoltre se ne prevede il contemporaneo utilizzo con lo scatterometro non
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 109
polarimetrico al fine di valutare meglio le prestazioni e i vantaggi della tecnica polarimetrica.
Entrambi gli strumenti saranno utilizzati in campagne di misura su siti selezionati anche in
concomitanza con le missioni ERS-2, ENVISAT e SRTM2. I dati scatterometrici ottenuti saranno
utilizzati per la validazione della descrizione elettromagnetica e lo studio dell'inversione di dati
multi-polarizzazione e multi-angolo con reti neurali.
Le linee di sviluppo riguardano, inoltre, il potenziamento del sistema di controllo remoto modo da
raggiungere il giusto compromesso tra la misura sperimentale in oggetto e le soluzioni
tecnologiche utilizzate e l'impiego di antenne planari che ridurranno notevolmente la massa e
l'ingombro dello strumento, in vista del suo impiego su velivolo od elicottero.
Applicazioni del Telerilevamento da satellite per lo studio di acque costiere in aree ad
alto rischio ambientale
Altri enti coinvolti: ASI, CNR, Planetek
Responsabile della ricerca: M.T. Chiaradia
Ricercatori MIUR: L. Guerriero, M.T. Chiaradia
Altri ricercatori coinvolti:
Assegno di ricerca Politecnico: F. Bovenga
Altro (specificare): D Lincesso, A. Morea (contratto di collaborazione)
,
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Le regione costiere sono tra le regioni più popolate del mondo ed assumono in generale una
notevole importanza eco-nomica. Esse sono spesso caratterizzate da un elevato grado di
inquinamento dovuto ad una serie di fattori antropici che hanno un notevole impatto sulla pesca,
sulle attività di itticoltura, ed in generale sul livello di salute delle popola-zioni. A causa della
molteplicità di tali fattori, i processi di degrado sono caratterizzati da una notevole complessità,
con variazioni su scala temporale e spaziale anche rapide. In questo contesto, per quel che riguarda
il monitoraggio di una serie di parametri quali la crescita eccessiva di masse algali, i processi di
erosione costiera, gli scarichi fluviali, la diffusione di inquinanti, il Telerilevamento da satellite
può svolgere un ruolo fondamentale grazie alla possibilità di integrare dati da sensori/piattaforme
differenti (sia per caratteristiche spettrali che spaziali) con dati tradizionali di de-scrizione
dell’ambiente marino costiero, quali i dati cartografici e quelli provenienti da campagne di verità a
mare.
I dati provenienti dai sensori oggi disponibili e progettati per lo studio delle acque marine, non
soddisfano pienamente l’obiettivo per lo studio delle aree costiere, in quanto si richiedono
risoluzioni spaziali più spinte e diverse risoluzioni spettrali. Grande attesa c’è quindi per i nuovi
sensori che saranno resi disponibili con il lancio di ENVISAT, in particolare il MERIS le cui
caratteristiche spaziali e spettrali sembrano ben adeguate alle problematiche delle aree costiere.
Nell’ambito del progetto Spicamar coordinato dal prof. Angelo Tursi del dipartimento di Zoologia,
la responsabilità del Work package n.5, per la verifica dell’applicabilità del Telerilevamento da
satellite per lo studio di acque costiere, è stata affidata dal CONISMA al gruppo Telerilevamento
del Dipartimento di Fisica.
Obiettivo del presente progetto è quello di verificare le potenzialità dei dati dei sensori (in
particolare MERIS, A-ATSR) del futuro satellite ENVISAT confrontati con quelli già disponibili
ed in nostro possesso (quali SeaWiFS, Lan-dsat TM) su un’area ad alto rischio ambientale come il
Golfo di Taranto.
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 110
Piano dell'attività futura:
L’area di studio (Bacino del Mar Piccolo e Mar Grande, Golfo di Taranto) è di particolare
interesse per lo sviluppo di un’efficiente metodologia per il monitoraggio di aree costiere, per la
particolare situazione di degrado che la caratte-rizza. In tale area sono state già condotte, da parte
del gruppo proponente, periodiche campagne a mare (con una fre-quenza bimensile). Tali
campagne saranno condotte anche in coincidenza del passaggio del satellite ENVISAT e
servi-ranno per acquisire un insieme di parametri importanti per la caratterizzazione ecologica
dell’area da integrare e con-frontare con i dati satellitari.
Lo sviluppo temporale del progetto prevede un’articolazione in tre anni le cui principali attività
possono essere rias-sunte come segue:
- acquisizione di dati di verità a mare;
- acquisizione, correzione e georeferenziazione di dati telerilevati (MERIS e SeaWifs);
- sviluppo del modello idrodinamico dell’area Golfo di Taranto;
- validazione dei prodotti derivati dai dati satellitari.
I principali output del progetto di ricerca sono i seguenti:
- Database geografico relativo alla evoluzione temporale dei parametri chimici, biologici e fisici
rilevanti.
- Modello idrodinamico dei bacini del Mar Piccolo e Mar Grande di Taranto.
- Modello dell’evoluzione chimico-biologica dei due bacini.
- Analisi della correlazione tra parametri derivati dai sensori di ENVISAT e parametri
corrispondenti rilevati da mi-sure dirette.
- Validazione dei sensori di ENVISAT per il monitoraggio di fenomeni evolutivi delle aree
costiere.
Misure di Relatività Generale nel campo gravitazionale terrestre con la tecnica del
Satellite Laser Ranging
Altri enti coinvolti: Department of Physics of Missouri-Columbia University (USA), NASA
Goddard Space Flight Center (USA), Institut fuer Weltraumforshung
(Austria), Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione dell' Università di
Lecce
Responsabile della ricerca: L Guerriero
Ricercatori MIUR: L. Guerriero
Altri ricercatori coinvolti:
Borsista post-doc Università: L. Iorio
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Studio della possibilità di effettuare misure precise di Relatività Generale nel campo gravitazionale
terrestre mediante l'inseguimento via laser di satelliti artificiali passivi per usi geodinamici e
geodetici.
Studio degli effetti perturbativi gravitazionali e non-gravitazionali sul
moto dei predetti satelliti e valutazione del loro impatto sulle misure relativistiche in esame.
Attività svolta nell'anno precedente:
Studio della possibilità di migliorare la precisione dell'attuale esperimento LAGEOS-LAGEOS II
per la misura dell'effetto Lense-Thirring
mediante l'impiego di altri satelliti geodinamici. Studio della fattibilità della misura del
Gravitomagnetic Clock Effect.
Piano dell'attività futura:
Estensione del concetto di coppia di satelliti gemelli in orbite supplementari e ricerca di nuove
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 111
osservabili per la misura dell'effetto Lense-Thirring. Connessioni con il Gravitomagnetic Clock
Effect
Determinazione dei moti crostali a scala locale e regionale, con la tecnica spaziale GPS
nell'area del Mediterraneo.
Responsabile della ricerca: G. Verrone
Ricercatori MIUR: G. Verrone
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Le tecniche spaziali (VLBI, interferometria radio a base molto lunga, GPS, sistema satellitare
statunitense), consentono misure di linee di base di grande precisione (VLBI: 1x10-9 m,
GPS:1x10-8 m). Il problema della misura dei moti crostali recenti con tecniche spaziali (VLBI,
SLR, GPS), è parte integrante di una serie di progetti nazionali e internazionali oltre che locali
(Placca Apula). Tutti i progetti prevedono campagne di misura, analisi dei dati, interpretazione dei
risultati, integrazione con dati geologici e geofisici, su reti di stazioni predefinite. In particolare, le
campagne di misura GPS (scala locale e regionale) vengono condotte in modo coordinato ed in
tempi definiti, occupando i siti della rete con i ricevitori, mentre le osservazioni VLBI (scala
intracontinentale e intercontinentale) sono condotte dalle stazioni interessate sulla base di
tempificazioni concordate a livello internazionale. Le misure geodetiche locali, con tecnica GPS,
sono integrate con quelle della rete italiana di stazioni fisse dell'ASI.Il promontorio del Gargano, si
ipotizza che sia in moto relativo rispetto alla Placca Apula e frazionato in blocchi.Obiettivo della
ricerca è la determinazione dei moti crostali nel Gargano relativamente alla placca Apula.Le
misure geodetiche,tuttavia, sono influenzate dagli effetti dell'atmosfera ed una modellizzazione
adeguata rimane un problema aperto.
Attività svolta nell'anno precedente:
Nell'ambito del progetto locale "Determinazione del moto della microplacca Garganica con la
tecnica GPS" si è condotta l'analisi preliminare dei dati raccolti nelle campagne di misura, svolte
negli anni precedenti.
I risultati ottenuti sono da considerarsi parziali sia perchè la rete di punti misurata finora non
comprende tutti i punti significativi per una descrizione dettagliata e coerente del comportamento
cinematico della microplacca Garganica, sia perchè la serie temporale dei dati non consente ancora
di trarre conclusioni attendibili.
Piano dell'attività futura:
Per una descrizione accurata dei moti del Gargano è necessario densificare la rete di punti
scegliendo opportunamente, cioè in base ad un preciso modello strutturale, altri siti da misurare.
Ciò al fine di fornire dei constraints ai modelli geologici. L'ampliamento della rete del Gargano è
possibile con la connessione della rete locale alla rete permanente GPS istituita dalla Agenzia
Spaziale Italiana. Sarà condotta una campagna di misura secondo i criteri esposti precedentemente
e le misure saranno ripetute nel 2003. La rete GPS misurata nel Gargano e connessa alla rete ASI
consente inoltre di determinare lunghezze di base fra stazioni che appartengono alla placca
Adriatica, di cui non sono ancora ben noti i confini e se è parte della Placca Africana.
Sarà inoltre condotta l'analisi dei dati di tutte le campagne al fine di ottenere stime attendibili dei
moti crostali nel Gargano.
Al fine di modellare gli effetti dell'atmosfera sulle misure GPS, si continuerà lo studio di un
modello di atmosfera a scala locale.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 112
7. Didattica e storia della fisica
Didattica della Fisica
Responsabile della ricerca: V. Picciarelli
Ricercatori MIUR: M. Di Gennaro, C. Evangelista, E. Fiore, V. Picciarelli e R. Stella
Ricercatori INFN:
G. Zito
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): R. Martongelli (docente scuola)
Altro (specificare): D. Schirinzi (docente scuola)
Altro (specificare): G. Mortato (docente scuola)
Altro (specificare): R. Battisti (docente scuola)
Altro (specificare): R. Celiku (Borsista)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
- Sviluppare e sperimentare percorsi didattici nelle attività di formazione degli insegnanti.
- Sviluppare e sperimentare con la collaborazione di un gruppo di insegnanti di Scuola Media
Superiore materiale didattico a basso costo.
- Progettare, sviluppare e sperimentare un curriculum per l'insegnamento dell fisica nella scuola
media inferiore.
- Sperimentare a livello universitario o post-laurea attività formativa a distanza.
-Sperimentare sistemi interattivi in classe per aumentare la partecipazione degli studenti.
- Introdurre in modo sistematico in corsi di laboratori di fisica l'uso di mappe concettuali e
diagrammi di Gowin per il monitoraggio dell'apprendimento e della riflessione critica su quanto
appreso da parte degli studenti.
- Incentivare le attività di laboratorio in corsi universitari per non-fisici.
- Creare un data base di esperimenti.
- Realizzare dei moduli didattici su fenomeni ottici e meccanica quantistica sotto forma di ipertesti
interattivi, con l'uso di Java e HTML dinamico, che permettano di:
1. valutare il reale apprendimento degli studenti tramite un questionario;
2. memorizzare le risposte, tramite un data-base collegato all'ipertesto, in modo da poter ricavare
una statistica adeguata;
3. far osservare le animazioni relative al fenomeno fisico considerato, in modo che possa esserne
facilitata la comprensione;
4.verificare se si è ottenuto un corretto apprendimento.
Attività svolta nell'anno precedente:
- Nell'ambito del Corso di Preparazione di Esperienze Didattiche e del Progetto SET è stata
sperimentata con successo la possibilità di fare svolgere esperimenti sui circuiti elettrici basati
sull'uso di materiale a basso costo.
- Nell'ambito del Gruppo di Didattica sono sorti interessi per lo sviluppo di software in rete con
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 113
l'uso di Javascript e di animazione Java al fine:
a) migliorare la comprensione delle leggi fisiche;
b) sviluppare la capacità di analisi critica dei concetti acquisiti;
c) favorire il superamento dei pre-concetti;
d) simulare esperimenti non sempre realizzabili in laboratorio;
e) favorire l'acquisizione di nuove competenze di programmazione utilizzabili anche in altri settori.
Piano dell'attività futura:
Le tematiche affrontate durante questo anno saranno oggetto di ulteriore approfondimento per una
sperimentazione più diffusa.
Tecniche di scrittura delle scienze fisiche nell’era della comunicazione multimediale
Responsabile della ricerca: M. Tarantino
Ricercatori MIUR: M. Tarantino,Carlo De Marzo
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Individuare i possibili mutamenti indotti dall’uso dei mezzi elettronici nella comunicazione scritta
con particolare riferimento al rapporto scientifico. Si analizzeranno aspetti qualitativi e quantitativi
di tale evoluzione per inquadrare il fenomeno in modo sistematico e per comprendere le
innovazioni avvenute e la loro influenza sulla chiarezza espositiva e sulle strutture
sintattico-grammaticali. I risultati ottenuti verranno utilizzati per implementare strategie didattiche
e scelte operative consone per fornire agli studenti gli strumenti linguistici e stilistici necessari per
lo studio e per la presentazione, in lingua, del loro lavoro professionale e per un loro adeguato
inserimento nel mondo della ricerca.
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano dell'attività futura:
Pubblicazioni: Dalla 7.1 alla 7.1
Storia della fisica teorica italiana dal '45 al '65
Costituzione di un sistema integrato dei musei scientifici di Ateneo
Altri enti coinvolti: Univ. di Pavia; CISMUS - Univ.di Bari
Responsabile della ricerca: A. Garuccio
Ricercatori MIUR: A. Garuccio
Altri ricercatori coinvolti:
Altro (specificare): M. Leone (Dottorando in Storia della Scienza)
Altro (specificare): M. Nigro (Dottoranda in Storia della Scienza)
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Lo scopo dela ricerca e' quello di ricostruire lo sviluppo storico della fisica teorica italiana nel
ventennio dalla fine della guerra alla meta' degli anni '60. Tale ricerca si inquadra in un progetto
nazionale, coordinato dal prof. Guliani di Pavia, teso a ricostruire tutta la storia della fisica italiana
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 114
di quel periodo.
Si procedera' inoltre alla costituzione di un sisterma integrato di catalogazione dei musei scientifici
dell'Universita' di Bari nell'ambito di un progamma nazionale mirante a costituire e valorizzare un
sistema nazionale di musei scientifici.
Attività svolta nell'anno precedente:
Per quanto riguarda il progetto di storia della Fisca moderna italiana, dopo la definizione, in
accordo con il responsabile nazionale, della procedura e una metodologia di intervento e raccolta
dei dati storici ed alla effettuazione di alcune interviste campione a ricercatori teorici italiani attivi
in quel periodo, si è proceduto
alla messa a punto di un modulo-intervista che è stato inviato a tutti coloro che sono stati attivi
ricercatori o allievi di importanti fisici teorici in quel periodo. L'elenco di tali ricercatori è stato
tratto consultando l'archivio de IL Nuovo Cimento e analizzando tutti i lvori di impostazione
teorica contenuti in esso.
E' stato quindi costituito un data-base di circa 100 fisici e tale elenco è stato integrato con
un'indagine simile condotta su riviste straniere importanti a quel tempo.
E' stato inviato a ciascuno dei fisci teorici nel nostro data-base un questionario per raccogliere dati,
informazioni, commenti sulla sua attività in quegli anni. E' stata iniziata l'analisi dei questionari
compilati e l'individuazione dei rapporti e relazioni tra i vari fisici del tempo, per poter ricostruire
il processo di formazione delle scuole locali.
Si è anche proceduto ad effettuare alcune interviste a fisici teorici significativi per lo sviluppo di
questa settore in Italia.
Inparticolare si è ricostruita la storia della fisica teorica a Pavia e Milano in quegli anni.
Per quanto riguarda il sistema museale di Ateneo, il data-base in Access è stato arricchito con
l'inserimento, per ogni scheda, di uno o più campi fotografici. E' iniziata la sua parziale
trasformazione in html (sito: http://cismus.uniba.it).
A livello nazionale, all'interno di una commissione della CRUI sulla museologia scientifica
universitaria, si è giunti all'elaborazione di un'organico progetto di intervento in tale settore che
vede nella catalogazione di salvaguardia di tutto il patrimonio e nella costituzione di un portale
museale universitario i suoi due punti di forza.
Piano dell'attività futura:
Nel 2003 si concluderà la sistematica analisi dei questionari ritornati compilati e l'integrazione di
queste informazioni con quelle ottenute con le interviste mirate.
Si completerà la trasformazione del materiale del data-base sull collezione del Dipartimento in
html per l'immissione in rete. Si procederà inoltre all'adattamento del nostro data-base per il
progetto di catalogazione di salvaguardia che si intende estendere, a livello nazionale, a tutte le
strutture culturali.SF
Storia della Scienza
Altri enti coinvolti: Dipartimento di Matematica
Responsabile della ricerca: V. Augelli
Ricercatori MIUR: V. Augelli
Scopo ed obiettivi della ricerca:
Scopo della ricerca è quello di ricercare quanta influenza le convinzioni filosofiche-religiose degli
scienziati hanno avuto sullo sviluppo della scienza stessa. La ricerca si svilupperà su due periodi: I
periodo: I - XV ; II periodo: XV - oggi e prenderà in considerazione scienziati che hanno
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 115
contribuito alle discipline fisico-matematiche.
Attività svolta nell'anno precedente:
Piano dell'attività futura:
Verranno presi in considerazione i contributi alle scienze fisico-matematiche di studiosi vissuti nei
primi secoli dopo Cristo e valutata l'influenza delle loro convinzioni filosofiche-religiose sul loro
contributo alla conoscenza scientifica.
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 116
Pubblicazioni
1A Esperimenti con acceleratori e bersagli fissi
1-
Eskut E et al. - (6/131 autori) [Armenise N, Catanesi MG, De Serio M, Muciaccia MT, Radicioni E, Simone S]
"Observation of weak neutral current neutrino production of J/psi"
PHYSICS LETTERS B 503 (2001) 1-9
2-
Buontempo S et al. - (4/30 autori) [Catanesi MG, Muciaccia MT, Radicioni E, Simone S]
"The compact emulsion spectrometer"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 457 (2001) 464-470
A-
ACCELERATORS
3-
Eskut E et al. - (6/130 autori) [Armenise N, Catanesi MG, De Serio M, Muciaccia MT, Radicioni E, Simone S]
"New results from a search for v(mu) -> v(tau) and v(e) -> v(tau) oscillation"
PHYSICS LETTERS B 497 (2001) 8-22
4-
Muciaccia MT et al. - (2/2 autori) [De Serio M, Muciaccia MT]
"Neutrino Oscillations in the CNGS beam: the OPERA experiment"
Neutrino Oscillations in Venice (2001) 197-201
5-
Catanesi MG - (1/1 autore)
"HARP: a hadron production experiment for the neutrino factory and for the atmospheric neutrino flux"
NUCLEAR PHYSICS B-PROCEEDINGS SUPPLEMENTS 100 (2001) 130-132
1B Esperimenti con acceleratori con fasci collidenti
1-
Heister A et al. - (13/283 autori) [Colaleo A, Creanza D, De Palma M, Iaselli G, Maggi G, Maggi M, Nuzzo S, Ranieri A,
Ruggieri F, Selvaggi G, Silvestris L, Tempesta P, Zito G]
"Measurement of the Michel parameters and the nu(tau) helicity in tau lepton decays"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C 22 (2001) 217-230
2-
Heister A et al. - (13/284 autori) [Colaleo A, Creanza D, De Palma M, Iaselli G, Maggi G, Maggi M, Nuzzo S, Ranieri A,
Ruggieri F, Selvaggi G, Silvestris L, Tempesta P, Zito G]
"Measurement of A(FB)(b) using inclusive b-hadron decays"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C 22 (2001) 201-215
3-
Heister A et al. - (13/284 autori) [Colaleo A, Creanza D, De Palma M, Iaselli G, Maggi G, Maggi M, Nuzzo S, Ranieri A,
Ruggieri F, Selvaggi G, Silvestris L, Tempesta P, Zito G]
"Study of the fragmentation of b quarks into B mesons at the Z peak"
PHYSICS LETTERS B 512 (2001) 30-48
4-
Heister A et al. - (14/333 autori) [Colaleo A, Creanza D, De Filippis N, De Palma M, Iaselli G, Maggi G, Maggi M, Nuzzo
S, Ranieri A, Ruggieri F, Selvaggi G, Silvestris L, Tempesta P, Zito G]
"Measurement of triple gauge-boson couplings at LEP energies up to 189 GeV"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C 21 (2001) 423-441
5-
Heister A et al. - (13/290 autori) [Colaleo A, Creanza D, De Palma M, Iaselli G, Maggi G, Maggi M, Nuzzo S, Ranieri A,
Ruggieri F, Selvaggi G, Silvestris L, Tempesta P, Zito G]
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 117
"Measurement of the Tau Polarisation at LEP"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C 20 (2001) 401-430
6-
Barate R et al. - (13/300 autori) [Colaleo A, Creanza D, De Palma M, Iaselli G, Maggi G, Maggi M, Nuzzo S, Ranieri A,
Ruggieri F, Selvaggi G, Silvestris L, Tempesta P, Zito G]
"Investigation of inclusive CP asymmetries in B-0 decays"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C 20 (2001) 431-443
7-
Barate R et al. - (14/332 autori) [Colaleo A, Creanza D, De Filippis N, De Palma M, Iaselli G, Maggi G, Maggi M, Nuzzo S,
Ranieri A, Ruggieri F, Selvaggi G, Silvestris L, Tempesta P, Zito G]
"Search for R-parity violating decays of supersymmetric particles in e(+)e(-) collisions at centre-of-mass energies from 189
GeV to 202 GeV"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C 19 (2001) 415-428
8-
Barate R et al. - (14/331 autori) [Colaleo A, Creanza D, De Filippis N, De Palma M, Iaselli G, Maggi G, Maggi M, Nuzzo S,
Ranieri A, Ruggieri F, Selvaggi G, Silvestris L, Tempesta P, Zito G]
"Searches for neutral Higgs bosons in e(+)e(-) collisions at centre-of-mass energies from 192 to 202 GeV"
PHYSICS LETTERS B 499 (2001) 53-66
9-
Barate R et al. - (14/319 autori) [Colaleo A, Creanza D, De Filippis N, De Palma M, Iaselli G, Maggi G, Maggi M, Nuzzo S,
Ranieri A, Ruggieri F, Selvaggi G, Silvestris L, Tempesta P, Zito G]
"Search for supersymmetric particles in e(+)e(-) collisions at root s up to 202 GeV and mass limit for the lightest neutralino"
PHYSICS LETTERS B 499 (2001) 67-84
10 -
Barate R et al. - (13/300 autori) [Colaleo A, Creanza D, De Palma M, Iaselli G, Maggi G, Maggi M, Nuzzo S, Ranieri A,
Ruggieri F, Selvaggi G, Silvestris L, Tempesta P, Zito G]
"Measurements of BR(b ->tau(-)(nu)over-bar(tau)X) and BR(b - >tau(-)(nu)over-bar(tau)D(*+/-)X) and upper limits on
BR(B-- >tau(-)(nu)over-bar(tau)) and BR(b -> s nu(nu)over-bar)"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C 19 (2001) 213-227
11 -
Fiore L - (1/1 autore)
"The role of automation in the construction of the CMS silicon strip detector"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 473 (2001) 39-43
A-
ACCELERATORS
12 -
Altieri S et al. - (11/20 autori) [Abbrescia M, Colaleo A, Iaselli G, Loddo F, Maggi M, Marangelli B, Natali S, Nuzzo S,
Pugliese G, Ranieri A, Romano F]
"Recent experimental results and developments on the Resistive Plate Chambers for the CMS experiment"
INTERNATIONAL JOURNAL OF MODERN PHYSICS A 16 (2001) 1135-1138
13 -
Innocente V et al. - (1/3 autori) [Silvestris L]
"CMS software architecture - Software framework, services and persistency in high level trigger, reconstruction and analysis"
COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS 140 (2001) 31-44
14 -
Abbrescia M et al. - (11/20 autori) [Abbrescia M, Colaleo A, Iaselli G, Loddo F, Maggi M, Marangelli B, Natali S, Nuzzo S,
Pugliese G, Ranieri A, Romano F]
"The resistive plate chambers for CMS and their simulation"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 471 (2001) 55-59
15 -
Albergo S et al. - (9/113 autori) [Creanza D, De Palma M, Fiore L, Maggi G, My S, Radicci V, Selvaggi G, Silvestris L,
Tempesta P]
"Optimization of the silicon sensors for the CMS tracker"
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 118
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 466 (2001) 300-307
A-
ACCELERATORS
16 -
Altieri S et al. - (11/19 autori) [Abbrescia M, Colaleo A, Iaselli G, Loddo F, Maggi M, Marangelli B, Natali S, Nuzzo S,
Pugliese G, Ranieri A, Romano F]
"Simulation of resistive plate chamber sensitivity to neutrons"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 461 (2001) 57-59
17 -
Altieri S et al. - (11/20 autori) [Abbrescia M, Colaleo A, Iaselli G, Loddo F, Maggi M, Marangelli B, Natali S, Nuzzo S,
Pugliese G, Ranieri A, Romano F]
"Results from a complete simulation study of the RPC based muon trigger system for the CMS experiment"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 461 (2001) 483-485
18 -
Aubert B et al. - (2/613 autori) [Palano A, Pompili A]
"Search for the decay B-0 ->gamma gamma - art. no. 241803"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8724 (2001) 1803-+
19 -
Aubert B et al. - (2/613 autori) [Palano A, Pompili A]
"Search for the decay B-0 ->gamma gamma"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8724 (2001) art. no.-241803
20 -
Aubert B et al. - (2/610 autori) [Palano A, Pompili A]
"Measurement of the B -> J/psi K*(892) decay amplitudes - art. no. 241801"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8724 (2001) 1801-+
21 -
Aubert B et al. - (2/610 autori) [Palano A, Pompili A]
"Measurement of the B -> J/psi K*(892) decay amplitudes"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8724 (2001) art. no.-241801
22 -
Aubert B et al. - (2/609 autori) [Palano A, Pompili A]
"Measurements of the branching fractions of exclusive charmless B meson decays with eta ' or omega mesons - art. no.
221802"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8722 (2001) 1802-+
23 -
Aubert B et al. - (2/608 autori) [Palano A, Pompili A]
"Measurement of the B-0 and B+ meson lifetimes with fully reconstructed hadronic final states - art. no. 201803"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8720 (2001) 1803-+
24 -
Aubert B et al. - (2/625 autori) [Palano A, Pompili A]
"Measurement of the decays B ->phi K and B ->phi K - 151801"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8715 (2001) 1801-+
25 -
Aubert B et al. - (2/628 autori) [Palano A, Pompili A]
"Measurement of J/psi production in continuum e(+)e(-) annihilations near root s=10.6 GeV - art. no. 162002"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8716 (2001) 2002-+
26 -
Aubert B et al. - (2/627 autori) [Palano A, Pompili A]
"Measurement of branching fractions and search for CP-violating charge asymmetries in charmless two-body B decays into
pions and kaons - art. no. 151802"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8715 (2001) 1802-+
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 119
27 -
Aubert B et al. - (2/620 autori) [Palano A, Pompili A]
"Observation of CP violation in the B-0 meson system - art. no. 091801"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8709 (2001) 1801-+
28 -
Aubert B et al. - (2/620 autori) [Palano A, Pompili A]
"Observation of CP violation in the B-0 meson system"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8709 (2001) art. no.-091801
29 -
Aubert B et al. - (2/743 autori) [Palano A, Pompili A]
"Measurement of CP-violating asymmetries in B-0 decays to CP eigenstates"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 86 (2001) 2515-2522
30 -
Adinolfi M et al. - (3/140 autori) [De Robertis G, Erriquez O, Ruggieri F]
"The KLOE trigger system"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 461 (2001) 465-469
31 -
32 -
Adinolfi M et al. - (3/141 autori) [De Robertis G, Erriquez O, Ruggieri F]
"The KLOE drift chamber"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 461 (2001) 25-28
Adinolfi M et al. - (3/142 autori) [De Robertis G, Erriquez O, Ruggieri F]
"Calibration and reconstruction performances of the KLOE electromagnetic calorimeter"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 461 (2001) 344-347
33 -
Pasqualucci E et al. - (3/139 autori) [De Robertis G, Erriquez O, Ruggieri F]
"Process and data flow control in KLOE"
Computer Physics Communications 140 (2001) 139-
34 -
Scuri F et al. - (3/143 autori) [De Robertis G, Erriquez O, Ruggieri F]
"Results from KLOE and DA Phi NE"
Acta Physica Polonica B. vol.32, no.6, June 2001, p.1983 97 32 (2001) 1983-
A-
ACCELERATORS
A-
ACCELERATORS
A-
ACCELERATORS
1C Esperimenti su particelle di origine cosmica
1-
Ambrosio M et al. - (15/117 autori) [Bellotti R, Brigida M, Cafagna F, Calicchio M, De Cataldo G, De Marzo C, Erriquez O,
Favuzzi C, Fusco P, Giglietto N, Loparco F, Mazziotta MN, Montaruli T, Raino A, Spinelli P]
"Matter effects in upward-going muons and sterile neutrino oscillations"
PHYSICS LETTERS B 517 (2001) 59-66
2-
Ambrosio M et al. - (15/118 autori) [Bellotti R, Brigida M, Cafagna F, Calicchio M, De Cataldo G, De Marzo C, Erriquez O,
Favuzzi C, Fusco P, Giglietto N, Loparco F, Mazziotta MN, Montaruli T, Raino A, Spinelli P]
"Neutrino astronomy with the MACRO detector"
ASTROPHYSICAL JOURNAL 546 (2001) 1038-1054
3-
Boezio M et al. - (5/38 autori) [Ambriola M, Bellotti R, Cafagna F, Circella M, De Marzo C]
"The cosmic-ray antiproton flux between 3 and 49 GeV"
ASTROPHYSICAL JOURNAL 561 (2001) 787-799
4-
Circella M - (1/1 autore)
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 120
"Primary cosmic ray and muon measurements with CAPRICE"
NUCLEAR PHYSICS B-PROCEEDINGS SUPPLEMENTS 100 (2001) 127-129
5-
Bergstrom D et al. - (5/40 autori) [Ambriola M, Bellotti R, Cafagna F, Circella M, De Marzo C]
"Performance of the CAPRICE98 balloon-borne gas-RICH detector"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 463 (2001) 161-174
A-
ACCELERATORS
6-
Barbiellini G et al. - (4/40 autori) [Bellotti R, Cafagna F, Circella M, De Marzo C]
"CAPRICE98: a balloon-borne magnetic spectrometer equipped with a gas RICH and a silicon calorimeter to study cosmic
rays"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 461 (2001) 269-271
7-
Circella M et al. - (5/42 autori) [Ambriola M, Bellotti R, Cafagna F, Circella M, De Marzo C]
"Measurements of primary cosmic-ray hydrogen and helium by the wizard collaboration"
ORIGIN AND ACCELERATION OF COSMIC RAYS 27 (2001) 755-760
8-
Boezio M et al. - (5/40 autori) [Ambriola M, Bellotti R, Cafagna F, Circella M, De Marzo C]
"Measurements of cosmic-ray electrons and positrons by the WiZard/CAPRICE collaboration"
ORIGIN AND ACCELERATION OF COSMIC RAYS 27 (2001) 669-674
9-
Bonvicini V et al. - (9/79 autori) [Ambriola M, Bellotti R, Cafagna F, Circella M, De Marzo C, Giglietto N, Marangelli B,
Mirizzi N, Spinelli P]
"The PAMELA experiment in space"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 461 (2001) 262-268
10 -
Bidoli V et al. - (5/38 autori) [Ambriola M, Bellotti R, Cafagna F, Circella M, De Marzo C]
"In-orbit performance of the space telescope NINA and Galactic cosmic-ray flux measurements"
ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES 132 (2001) 365-375
11 -
Barbarino GC et al. - (11/30 autori) [Brigida M, Favuzzi C, Fusco P, Gargano F, Giglietto N, Giordano F, Loparco F,
Mazziotta MN, Raino A, Raino S, Spinelli P]
"Performance of a magnetized calorimeter for a long baseline neutrino oscillation experiment"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 474 (2001) 224-237
12 -
Armstrong TA et al. - (3/58 autori) [De Cataldo G, Giglietto N, Spinelli P]
"Search for strange quark matter produced in relativistic heavy ion collisions - art. no. 054903"
PHYSICAL REVIEW C 6305 (2001) 4903-+
13 -
Caliandro R et al. - (7/8 autori) [De Cataldo G, Favuzzi C, Fusco P, Ghidini B, Giglietto N, Mazziotta MN, Spinelli P]
"A fast transition radiation detector for first-level triggering"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 461 (2001) 556-559
14 -
Alexandrov KV et al. - (11/46 autori) [Brigida M, De Cataldo G, Favuzzi C, Fusco P, Gargano F, Giglietto N, Giordano F,
Loparco F, Mazziotta MN, Raino A, Spinelli P]
"R&D results from the NOE scintillating fiber calorimeter"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 459 (2001) 123-134
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 121
15 -
Alexandrov KV et al. - (11/46 autori) [Brigida M, De Cataldo G, Favuzzi C, Fusco P, Gargano F, Giglietto N, Giordano F,
Loparco F, Mazziotta MN, Raino A, Spinelli P]
"A transition radiation detector interleaved with low-density targets for the NOE experiment"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 459 (2001) 108-122
16 -
Alexandrov KV et al. - (11/46 autori) [Brigida M, De Cataldo G, Favuzzi C, Fusco P, Gargano F, Giglietto N, Giordano F,
Loparco F, Mazziotta MN, Raino A, Spinelli P]
"The NOE scintillating fiber calorimeter prototype test results"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 456 (2001) 259-271
17 -
Favuzzi C et al. - (4/4 autori) [Favuzzi C, Giglietto N, Mazziotta MN, Spinelli P]
"Transition radiation detectors for particle physics and astrophysics"
RIVISTA DEL NUOVO CIMENTO 24 (2001) 1-172
2 Fisica del nucleo
1-
Caliandro R et al. - (3/6 autori) [Fini RA, Ghidini B, Manzari V]
"Simulation of the response of the NA57 silicon pixel detector"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 465 (2001) 135-139
A-
ACCELERATORS
2-
Antinori F et al. - (7/49 autori) [Bruno G, Di Bari D, Elia D, Fini RA, Ghidini B, Lenti V, Manzari V]
"Centrality dependence of the expansion dynamics in Pb-Pb collisions at 158 A GeV c(-1)"
JOURNAL OF PHYSICS G-NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS 27 (2001) 2325-2344
3-
Manzari V - (1/1 autore)
"Status of the NA57 experiment at CERN SPS"
JOURNAL OF PHYSICS G-NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS 27 (2001) 383-390
4-
Fini RA - (1/1 autore)
"Strange baryon production in Pb-Pb collisions at 158 A GeV/c"
JOURNAL OF PHYSICS G-NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS 27 (2001) 375-381
5-
Virgili T et al. - (9/91 autori) [Di Bari D, Elia D, Fini RA, Ghidini B, Lenti V, Manzari V, Nappi E, Navach F, Posa F]
"Study of the production of strange and multi-strange particles in lead-lead interactions at the CERN SPS: the NA57
experiment"
NUCLEAR PHYSICS A 681 (2001) 165C-173C
6-
Fini RA et al. - (6/51 autori) [Di Bari D, Elia D, Fini RA, Ghidini B, Lenti V, Manzari V]
"Strange particle production in p-Be, p-Pb, Pb-Pb at 158 A GeV/c (WA97 experiment)"
NUCLEAR PHYSICS A 681 (2001) 141C-148C
7-
Antinori F et al. - (11/93 autori) [Bruno G, Di Bari D, Elia D, Fini RA, Ghidini B, Kravcakova A, Lenti V, Manzari V,
Nappi E, Navach F, Posa F]
"Results on hyperon production from CERN NA57 experiment"
AIP Conference Proceedings. 602 (2001) 299-306
8-
Carrer N et al. - (10/98 autori) [Bruno G, Di Bari D, Elia D, Fini RA, Ghidini B, Lenti V, Manzari V, Nappi E, Navach F,
Posa F]
"Determination of the event centrality in the WA97 and NA57 experiments"
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 122
Journal of Physics G (Nuclear and Particle Physics) 27 (2001) 3919-
Antinori F et al. - (6/52 autori) [Di Bari D, Elia D, Fini RA, Ghidini B, Lenti V, Manzari V]
" Multistrange baryon production in heavy ion reactions at the SPS"
Nuclear Physics A. (2001) 407-
10 -
Fini RA et al. - (6/52 autori) [Di Bari D, Elia D, Fini RA, Ghidini B, Lenti V, Manzari V]
"Strange baryon production in Pb Pb collisions at 158 A GeV/c"
Journal of Physics G (Nuclear and Particle Physics) 27 (2001) 375-
11 -
Nappi E - (1/1 autore)
"CsI RICH detectors in high energy physics experiments"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 471 (2001) 18-24
A-
ACCELERATORS
12 -
Ghetti R et al. - (9/29 autori) [Colonna N, D'Erasmo G, Di Santo D, Fiore EM, Marrone S, Palomba M, Pantaleo A,
Paticchio V, Tagliente G]
"Possibility to deduce the emission time sequence of neutrons and protons from the neutron-proton correlation function - art.
no. 102701"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8710 (2001) 2701-+
13 -
Ghetti R et al. - (9/32 autori) [Colonna N, D'Erasmo G, Di Santo D, Fiore EM, Marrone S, Palomba M, Pantaleo A,
Paticchio V, Tagliente G]
"Influence of multiple sources on the two-neutron correlation function in Ni-induced, intermediate energy, heavy ion
reactions - art. no. 017602"
PHYSICAL REVIEW C 6401 (2001) 7602-+
14 -
Pop A et al. - (3/17 autori) [Colonna N, D'Erasmo G, Pantaleo A]
"Global features of dissipative processes in light heavy-ion collisions"
NUCLEAR PHYSICS A 679 (2001) 793-823
15 -
Paticchio V - (1/1 autore)
"The challenge of neutron-rich Lambda hypernuclei in FINUDA"
NUCLEAR PHYSICS A 691 (2001) 119C-122C
16 -
Moroni A et al. - (1/32 autori) [Colonna N]
"Nuclear detecting systems at LNL and LNS: foreseen experiments to provide basic data for heavy-ion risk assessment"
PHYSICA MEDICA 17 (2001) 124-127
17 -
Colonna N et al. - (3/9 autori) [Colangelo P, Colonna N, Tagliente G]
"Studies of Neutron Production in (p,n) and (d,n) reactions for BNCT"
AIP Conference Proceedings 610 (2001) 320-323
18 -
Aniol KA et al. - (1/115 autori) [De Leo R]
"New measurement of parity violation in elastic electron-proton scattering and implications for strange form factors"
PHYSICS LETTERS B 509 (2001) 211-216
19 -
Liyanage N et al. - (1/141 autori) [De Leo R]
"Dynamics of the O-16(e,e(l)p) reaction at high missing energies"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 86 (2001) 5670-5674
20 -
Urciuoli GM et al. - (1/15 autori) [De Leo R]
"Electroproduction of hypernuclei: an experimental challenge"
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 123
NUCLEAR PHYSICS A 691 (2001) 43C-50C
21 -
Airapetian A et al. - (3/187 autori) [De Leo R, Lagamba L, Nappi E]
"Single-spin azimuthal asymmetries in electroproduction of neutral pions in semi-inclusive deep-inelastic scattering - art. no.
097101"
PHYSICAL REVIEW D 6409 (2001) 7101-+
22 -
Lagamba L et al. - (3/19 autori) [De Leo R, Lagamba L, Nappi E]
"Silica aerogel threshold Cherenkov counters for the JLab Hall A spectrometers: improvements and proposed modifications"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 471 (2001) 325-332
23 -
Airapetian A et al. - (3/186 autori) [De Leo R, Lagamba L, Nappi E]
"Measurement of the beam-spin azimuthal asymmetry associated with deeply-virtual Compton scattering - art. no. 182001"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8718 (2001) 2001-+
24 -
Airapetian A et al. - (3/193 autori) [De Leo R, Lagamba L, Nappi E]
"Double-spin asymmetry in the cross section for exclusive rho(0) production in lepton-proton scattering"
PHYSICS LETTERS B 513 (2001) 301-310
25 -
Airapetian A et al. - (3/190 autori) [De Leo R, Lagamba L, Nappi E]
"Multiplicity of charged and neutral pions in deep-inelastic scattering of 27.5 GeV positrons on hydrogen"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C 21 (2001) 599-606
26 -
Airapetian A et al. - (3/192 autori) [De Leo R, Lagamba L, Nappi E]
"Hadron formation in deep-inelastic positron scattering in a nuclear environment"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C 20 (2001) 479-486
27 -
Perrino R et al. - (3/19 autori) [De Leo R, Lagamba L, Nappi E]
"Performances of the aerogel threshold Cherenkov counter for the Jefferson Lab Hall A spectrometers in the 1-4 GeV/c
momentum range"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 457 (2001) 571-580
28 -
Groep DL et al. - (1/28 autori) [De Leo R]
"Investigation of the exclusive He-3(e,e ' pp)n reaction"
PHYSICAL REVIEW C 6301 (2001) art. no.-014005
29 -
De Leo R et al. - (5/12 autori) [Capozzi V, De Leo R, Lagamba L, Nappi E, Perna G]
"Chromatic aberration and forward scattering of light in silica aerogel"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 457 (2001) 52-63
A-
ACCELERATORS
3 Fisica della materia condensata
1-
Scamarcio G et al. - (2/6 autori) [Scamarcio G, Troccoli M]
"High peak power (2.2W) superlattice quantum cascade laser"
ELECTRONICS LETTERS 37 (2001) 295-296
2-
Ancona A et al. - (4/4 autori) [Ancona A, Ferrara M, Lugara PM, Spagnolo V]
"Optical sensor for real-time monitoring of CO2 laser welding process"
APPLIED OPTICS 40 (2001) 6019-6025
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 124
3-
Troccoli M et al. - (3/5 autori) [Scamarcio G, Troccoli M, Valentini A]
"Hot electron distribution in quantum cascade and single stage GaAs/AlGaAs periodic superlattice structures"
OPTICAL MATERIALS 17 (2001) 223-225
4-
Spagnolo V et al. - (3/6 autori) [Scamarcio G, Spagnolo V, Troccoli M]
"Facet temperature mapping of GaAs/AlGaAs quantum cascade lasers by photoluminescence microprobe"
OPTICAL MATERIALS 17 (2001) 219-222
5-
Spagnolo V et al. - (3/10 autori) [Scamarcio G, Spagnolo V, Troccoli M]
"Temperature profile of GaInAs/AlInAs/InP quantum cascade-laser facets measured by microprobe photoluminescence"
APPLIED PHYSICS LETTERS 78 (2001) 2095-2097
6-
Spagnolo V et al. - (3/6 autori) [Scamarcio G, Spagnolo V, Troccoli M]
"Thermal resistance and temperature characteristics of GaAs/Al0.33Ga0.67As quantum-cascade lasers"
APPLIED PHYSICS LETTERS 78 (2001) 1177-1179
7-
Troccoli M et al. - (2/6 autori) [Scamarcio G, Troccoli M]
"Mid-infrared (3.5 mu m) electroluminescence from heavily Fe2+ ion-implanted semi-insulating InP"
OPTICAL MATERIALS 17 (2001) 189-191
8-
Fraboni B et al. - (1/4 autori) [Scamarcio G]
"High Fe2+/3+ trap concentration in heavily compensated implanted InP"
APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING 73 (2001) 35-38
9-
Fraboni B et al. - (2/7 autori) [Scamarcio G, Troccoli M]
"High Fe solubility in InP by high temperature ion implantation"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION B- BEAM INTERACTIONS WITH
MATERIALS AND ATOMS 178 (2001) 275-278
10 -
Gasparotto A et al. - (2/8 autori) [Scamarcio G, Troccoli M]
"Assessment of electrical and optical properties of heavily Fe- implanted semi-insulating InP"
MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B-SOLID STATE MATERIALS FOR ADVANCED TECHNOLOGY 80
(2001) 202-205
11 -
Troccoli M et al. - (2/5 autori) [Scamarcio G, Troccoli M]
"Deep-level electroluminescence at 3.5 mu m from semi-insulating InP layers ion implanted with Fe"
SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY 16 (2001) L1-L3
12 -
Babudri F et al. - (1/7 autori) [Scamarcio G]
"Synthesis and characterization of poly(2,3,5,6-tetrafluoro-1,4- phenylenevinylene)"
CHEMICAL COMMUNICATIONS (2001) 1940-1941
13 -
Cioffi N et al. - (1/10 autori) [Scamarcio G]
"Electrosynthesis and analytical characterisation of polypyrrole thin films modified with copper nanoparticles"
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 11 (2001) 1434-1440
14 -
Scamarcio G et al. - (3/3 autori) [Scamarcio G, Spagnolo V, Troccoli M]
"Peak optical power and thermal performance of quantum cascade lasers"
Proceedings of th SPIE - The International Society for Optical Engineering 4453 (2001) 81-92
15 -
Stagira S et al. - (2/9 autori) [Cassano T, Tommasi R]
"Intrachain charge generation and recombination in alkoxy- substituted poly-(p-phenylenevinylene) films - art. no. 205205"
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 125
PHYSICAL REVIEW B 6420 (2001) 5205-+
16 -
Cassano T et al. - (3/6 autori) [Cassano T, Ferrara M, Tommasi R]
"Substituent-dependence of the optical nonlinearities in poly(2,5-dialkoxy-p-phenylenevinylene) polymers investigated by
the Z-scan technique"
CHEMICAL PHYSICS 272 (2001) 111-118
17 -
Vilaseca R et al. - (1/5 autori) [Brambilla M]
"Two-photon cavity solitons in active optical media"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8708 (2001) art. no.-083902
18 -
Vilaseca R et al. - (1/5 autori) [Brambilla M]
"Two-photon cavity solitons in active optical media - art. no. 083902"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 8708 (2001) 3902-+
19 -
Spinelli L et al. - (1/4 autori) [Brambilla M]
"First principle theory for cavity solitons in semiconductor microresonators"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL D 15 (2001) 257-266
20 -
Kim YH et al. - (1/4 autori) [Berardi V]
"Anticorrelation effect in femtosecond-pulse pumped type-II spontaneous parametric down-conversion - art. no. 011801"
PHYSICAL REVIEW A 6401 (2001) 1801-+
21 -
Augelli V et al. - (4/6 autori) [Augelli V, Ligonzo T, Schiavulli L, Valentini A]
"Electrical properties of gold-polymer composite films"
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 90 (2001) 1362-1367
22 -
Perna G et al. - (5/10 autori) [Augelli V, Capozzi V, Ligonzo T, Perna G, Schiavulli L]
"Luminescence study of the disorder in polycrystalline InP thin films"
SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY 16 (2001) 377-385
23 -
Perna G et al. - (2/5 autori) [Capozzi V, Perna G]
"Reflectance and photoluminescence characterization of CdS and CdSe heteroepitaxial films deposited by laser ablation
technique"
THIN SOLID FILMS 387 (2001) 208-211
24 -
Lindstrom G et al. - (6/141 autori) [Augelli V, Creanza D, De Palma M, Ligonzo T, Radicci V, Schiavulli L]
"Developments for radiation hard silicon detectors by defect engineering - results by the CERN RD48 (ROSE)
Collaboration"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A- ACCELERATORS
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 465 (2001) 60-69
25 -
Lindstrom G et al. - (5/140 autori) [Augelli V, Creanza D, De Palma M, Ligonzo T, Schiavulli L]
"Radiation hard silicon detectors - developments by the RD48 (ROSE) collaboration"
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION
SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT 466 (2001) 308-326
A-
ACCELERATORS
26 -
Kingsley SP et al. - (3/7 autori) [Biagi PF, Capozzi V, Piccolo R]
"Hydrogeochemical precursors of strong earthquakes: A realistic possibility in Kamchatka"
PHYSICS AND CHEMISTRY OF THE EARTH PART C-SOLAR-TERRESTIAL AND PLANETARY SCIENCE 26
(2001) 769-774
27 -
Biagi PF et al. - (1/5 autori) [Biagi PF]
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 126
"Difficulties with interpreting changes in groundwater gas content as earthquake precursors in Kamchatka, Russia"
JOURNAL OF SEISMOLOGY 5 (2001) 487-497
28 -
Biagi PF et al. - (2/7 autori) [Biagi PF, Piccolo R]
"Hydrogeochemical precursors of strong earthquakes in Kamchatka: further analysis"
Natural Hazards and Earth System Sciences 1 (2001) 9-14
29 -
Biagi PF et al. - (2/7 autori) [Biagi PF, Piccolo R]
"Disturbances in LF radio-signals as seismic precursors"
ANNALI DI GEOFISICA 44 (2001) 1011-1019
30 -
Biagi PF et al. - (1/3 autori) [Biagi PF]
"Disturbances in LF radio signals and the Umbria-Marche (Italy) seismic sequence in 1997-1998"
PHYSICS AND CHEMISTRY OF THE EARTH PART C-SOLAR-TERRESTIAL AND PLANETARY SCIENCE 26
(2001) 755-759
31 -
Fukumoto Y et al. - (1/3 autori) [Biagi PF]
"Seismic effect on the propagation pf subionospheric LF radio Waves in Italy"
Journal of Atmospheric Electricity 21 (2001) 1-7
32 -
Biagi PF et al. - (3/8 autori) [Biagi PF, Capozzi V, Piccolo R]
"Possible earthquake precursors revealed by LF radio signals"
Natural Hazards and Earth System Sciences (2001) 99-104
4 Fisica teorica
1-
De Fazio F et al. - (1/2 autori) [De Fazio F]
"Probing the structure of f(0)(980) through radiative phi decays"
PHYSICS LETTERS B 521 (2001) 15-21
2-
Colangelo P et al. - (2/2 autori) [Colangelo P, De Fazio F]
"D-s decays to eta and eta ' final states: a phenomenological analysis"
PHYSICS LETTERS B 520 (2001) 78-86
3-
Casalbuoni R et al. - (1/3 autori) [Nardulli G]
"Dispersion laws for in-medium fermions and gluons in the CFL phase of QCD (vol 498, pg 179, 2001)"
PHYSICS LETTERS B 517 (2001) 483-483
4-
Isola C et al. - (1/5 autori) [Nardulli G]
"Charming penguin contributions to B -> K pi"
PHYSICAL REVIEW D 6401 (2001) art. no.-014029
5-
Isola C et al. - (1/5 autori) [Nardulli G]
"Charming penguin contributions to B -> K pi - art. no. 014029"
PHYSICAL REVIEW D 6401 (2001) 4029-+
6-
Casalbuoni R et al. - (2/4 autori) [Mannarelli M, Nardulli G]
"Effective field theory for the crystalline colour superconductive phase of QCD"
PHYSICS LETTERS B 511 (2001) 218-228
7-
Deandrea A et al. - (1/5 autori) [Nardulli G]
"The s(s)over-bar and K(K)over-bar nature of f(0)(980) in D-s decays"
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 127
PHYSICS LETTERS B 502 (2001) 79-86
8-
Casalbuoni R et al. - (1/3 autori) [Nardulli G]
"Dispersion laws for in-medium fermions and gluons in the CFL phase of QCD"
PHYSICS LETTERS B 498 (2001) 179-188
9-
Fogli GL et al. - (3/4 autori) [Fogli GL, Lisi E, Palazzo A]
"Solar neutrino event spectra: Tuning SNO to equalize Super- Kamiokande - art. no. 113016"
PHYSICAL REVIEW D 6311 (2001) 3016-+
10 -
Fogli GL et al. - (3/3 autori) [Fogli GL, Lisi E, Marrone A]
"Super-Kamiokande atmospheric neutrinos: Status of subdominant oscillations - art. no. 093005"
PHYSICAL REVIEW D 6409 (2001) 3005-+
11 -
Fogli GL et al. - (3/4 autori) [Fogli GL, Lisi E, Palazzo A]
"Model-dependent and -independent implications of the first Sudbury Neutrino Observatory results - art. no. 093007"
PHYSICAL REVIEW D 6409 (2001) 3007-+
12 -
Lisi E - (1/1 autore)
"Status of 3 nu and 4 nu scenarios"
NUCLEAR PHYSICS B-PROCEEDINGS SUPPLEMENTS 100 (2001) 185-187
13 -
Lisi E et al. - (3/5 autori) [Lisi E, Marrone A, Palazzo A]
"Analytical description of quasivacuum oscillations of solar neutrinos - art. no. 093002"
PHYSICAL REVIEW D 6309 (2001) 3002-+
14 -
Fogli GL et al. - (3/3 autori) [Fogli GL, Lisi E, Marrone A]
"Four-neutrino oscillation solutions of the atmospheric neutrino anomaly - art. no. 053008"
PHYSICAL REVIEW D 6305 (2001) 3008-+
15 -
Fogli GL et al. - (3/4 autori) [Fogli GL, Lisi E, Marrone A]
"Analysis of oscillations of atmospheric neutrinos"
NUCLEAR PHYSICS B-PROCEEDINGS SUPPLEMENTS 91 (2001) 167-173
16 -
Marrone A - (1/1 autore)
"Four neutrino mixing solutions of the atmospheric neutrino anomaly"
Nuclear Physics B, Proceedings Supplements. 100 (2001) 264-
17 -
Palazzo A - (1/1 autore)
"Testing large mixing MSW solutions of the solar neutrino problem through Earth regeneration effects"
Nuclear Physics B, Proceedings Supplements. 100 (2001) 55-
18 -
Angelini L et al. - (3/3 autori) [Angelini L, Pellicoro M, Stramaglia S]
"Phase ordering in chaotic map lattices with additive noise"
PHYSICS LETTERS A 285 (2001) 293-300
19 -
Lamura A et al. - (1/3 autori) [Gonnella G]
"The segregation of sheared binary fluids in the Bray-Humayun model"
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL B 24 (2001) 251-259
20 -
Lamura A et al. - (1/2 autori) [Gonnella G]
"Lattice Boltzmann simulations of segregating binary fluid mixtures in shear flow"
PHYSICA A 294 (2001) 295-312
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 128
21 -
Corberi F et al. - (1/3 autori) [Gonnella G]
"Steady state of microemulsions in shear flow - art. no. 040501"
PHYSICAL REVIEW E 6304 (2001) 0501-+
22 -
Corberi F et al. - (1/3 autori) [Gonnella G]
"Steady state of microemulsions in shear flow"
PHYSICAL REVIEW E 6304 (2001) art. no.-040501
23 -
Facchi P et al. - (2/2 autori) [Facchi P, Pascazio S]
"Van Hove's "lambda(2)t" limit in nonrelativistic and relativistic field-theoretical models"
CHAOS SOLITONS & FRACTALS 12 (2001) 2777-2787
24 -
Rehacek J et al. - (2/5 autori) [Facchi P, Pascazio S]
"Quantum Zeno effect in a nonlinear coupler"
OPTICS AND SPECTROSCOPY 91 (2001) 501-507
25 -
Facchi P et al. - (3/3 autori) [Facchi P, Mariano A, Pascazio S]
"Decoherence versus entropy in neutron interferometry"
PHYSICAL REVIEW A 6305 (2001) art. no.-052108
26 -
Facchi P et al. - (3/3 autori) [Facchi P, Mariano A, Pascazio S]
"Decoherence versus entropy in neutron interferometry - art. no. 052108"
PHYSICAL REVIEW A 6305 (2001) 2108-+
27 -
Facchi P et al. - (2/3 autori) [Facchi P, Pascazio S]
"From the quantum zeno to the inverse quantum zeno effect"
PHYSICAL REVIEW LETTERS 86 (2001) 2699-2703
28 -
Facchi P et al. - (2/5 autori) [Facchi P, Pascazio S]
"Stability and instability in parametric resonance and quantum Zeno effect"
PHYSICS LETTERS A 279 (2001) 117-122
29 -
Pascazio S et al. - (2/5 autori) [Facchi P, Pascazio S]
"Quantum zeno tomography"
FORTSCHRITTE DER PHYSIK-PROGRESS OF PHYSICS 49 (2001) 1071-1076
30 -
Facchi P et al. - (2/2 autori) [Facchi P, Pascazio S]
"Quantum zeno phenomena: Pulsed versus continuous measurement"
FORTSCHRITTE DER PHYSIK-PROGRESS OF PHYSICS 49 (2001) 941-947
31 -
Mariano A et al. - (3/3 autori) [Facchi P, Mariano A, Pascazio S]
"Decoherence and fluctuations in quantum interference experiments"
FORTSCHRITTE DER PHYSIK-PROGRESS OF PHYSICS 49 (2001) 1033-1039
32 -
Facchi P et al. - (2/2 autori) [Facchi P, Pascazio S]
"Quantum Zeno and inverse quantum Zeno effects"
Progress in Optics 42 (2001) 147-
33 -
Cufaro Petroni N et al. - (1/2 autori) [Cufaro Petroni N]
"Remarks on observed superluminal light propagation"
FOUNDATIONS OF PHYSICS LETTERS 14 (2001) 395-400
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 129
34 -
Cufaro Petroni N et al. - (1/4 autori) [Cufaro Petroni N]
"Stochastic collective dynamics of charged-particle beams in the stability regime - art. no. 016501"
PHYSICAL REVIEW E 6302 (2001) 6501-+
35 -
Bozza V et al. - (1/3 autori) [Gasperini M]
"Localization of scalar fluctuations in a dilatonic brane-world scenario"
NUCLEAR PHYSICS B 619 (2001) 191-210
36 -
De Risi G et al. - (1/2 autori) [Gasperini M]
"Low-energy graceful exit in anisotropic string cosmology backgrounds"
PHYSICS LETTERS B 521 (2001) 335-342
37 -
Gasperini M et al. - (1/2 autori) [Gasperini M]
"Detecting a relic background of scalar waves with LIGO - art. no. 064009"
PHYSICAL REVIEW D 6406 (2001) 4009-+
38 -
Gasperini M - (1/1 autore)
"Dilatonic interpretation of quintessence?"
PHYSICAL REVIEW D 6404 (2001) art. no.-043510
39 -
Gasperini M - (1/1 autore)
"Elementary introduction to pre-big bang cosmology and to the relic graviton background"
Graviatational Waves (2001) 280-337
40 -
Cartier C et al. - (1/3 autori) [Gasperini M]
"Gravitational waves in non-singular string cosmologies"
NUCLEAR PHYSICS B 607 (2001) 406-428
41 -
De Risi G et al. - (1/2 autori) [Gasperini M]
"A diagrammatic approach to the spectrum of cosmological perturbations"
PHYSICS LETTERS B 503 (2001) 140-146
42 -
Gasperini M - (1/1 autore)
"New mechanism for the generation of primordial seeds for the cosmic magnetic fields - art. no. 047301"
PHYSICAL REVIEW D 6304 (2001) 7301-+
43 -
Gasperini M - (1/1 autore)
"Birth of the universe as antitunnelling from the string perturbative vacuum"
INTERNATIONAL JOURNAL OF MODERN PHYSICS D 10 (2001) 15-23
44 -
Paiano G et al. - (2/2 autori) [Paiano G, Pellicoro M]
"Propagation constant of weakly guiding optical fibers: A new eigenvalue condition"
JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY 19 (2001) 1592-1597
45 -
Paiano G et al. - (2/2 autori) [Paiano G, Pellicoro M]
"Propagation Constant of Weakly Guiding Optical Fibers: A New Eigenvalue Condition"
JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY 19 (2001) 1592-1597
46 -
Pompili A et al. - (2/2 autori) [Pompili A, Selleri F]
"Possible EPR experiment with K°K° and B°B° pairs in: KAON 2001 International Conference on CP violation, Frascati
"
Physics Series XXVI (2001) 329-340
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 130
47 -
Pompili A et al. - (2/2 autori) [Pompili A, Selleri F]
"Possible EPR experiment with neutral pseudoscalar meson-antimeson correlated pairs, Proceedings of the 10th Lomonosov
Conference on Elementary Particle Physics, 23-29 August, 2001 at the Moscow State University, Moscow, Russia"
(2001) -
48 -
Selleri F - (1/1 autore)
"Weak and strong Bell type inequalities"
C. Mataix eA. Rivadulla eds., FISICA CUANTICA Y REALIDAD - QUANTUM PHYSICS AND REALITY (2001)
233-250
49 -
Selleri F - (1/1 autore)
"LA FISICA FRA PARADOSSI E REALTÀ"
Progedit/Bari (2001) -
50 -
Selleri F - (1/1 autore)
"LE FORME DELL'ENERGIA"
Dedalo, Bari (2001) -
51 -
Selleri F - (1/1 autore)
"Space and Time are better than Spacetime - I"
REDSHIFT AND GRAVITATION IN A RELATIVISTIC UNIVERSE (a c. di K. Rudnicki) (2001) 57-72
52 -
Selleri F - (1/1 autore)
"On the anisotropy of light propagation observed by Miller and by Kennedy & Thorndike"
RECENT ADVANCES IN RELATIVITY THEORY 2: MATERIAL INTERPRETATIONS
(2001) 281-283
53 -
Selleri F - (1/1 autore)
"Space and Time are better than Spacetime - II"
REDSHIFT AND GRAVITATION IN A RELATIVISTIC UNIVERSE (a c. di K. Rudnicki) (2001) 73-86
54 -
Selleri F - (1/1 autore)
"The Lorentz contraction implies the existence of a privileged inertial system"
Journal of New Energy 5 (2001) 32-44
5 Ricerche tecnologiche
1-
Mannarelli M et al. - (3/3 autori) [Mannarelli M, Nardulli G, Stramaglia S]
"Diluted neural networks with adapting and correlated synapses - art. no. 052904"
PHYSICAL REVIEW E 6405 (2001) 2904-+
2-
Caroppo D et al. - (4/4 autori) [Caroppo D, Mannarelli M, Nardulli G, Stramaglia S]
"Chaos in diluted networks with continuous neurons"
MODERN PHYSICS LETTERS B 15 (2001) 1-9
3-
Angelini L et al. - (6/8 autori) [Angelini L, De Carlo F, Mannarelli M, Nardulli G, Pellicoro M, Stramaglia S]
"Chaotic neural network clustering: an application to landmine detection by dynamic infrared imaging"
OPTICAL ENGINEERING 40 (2001) 2878-2884
4-
Angelini L et al. - (4/4 autori) [Angelini L, Nitti L, Pellicoro M, Stramaglia S]
"Cost functions for pairwise data clustering"
PHYSICS LETTERS A 285 (2001) 279-285
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 131
5-
Aderholz M et al. - (2/70 autori) [D'Amato M, Silvestris L]
"Validation of the MONARC simulation tools"
COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS 140 (2001) 153-161
6-
Aderholz M et al. - (2/70 autori) [D'Amato M, Silvestris L]
"Distributed applications monitoring at system and network level"
COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS 140 (2001) 219-225
7-
Castellano M et al. - (1/3 autori) [Di Bari D]
"Guida di riferimento per lo sviluppo della GRID-Farm dedicata all’esperimento ALICE- INFN, Sez. di Bari"
INFN/TC 01/19 (2001) -
6 Fisica planetaria con tecniche spaziali
1-
Iorio L - (1/1 autore)
"SATELLITE GRAVITATIONAL ORBITAL PERTURBATIONS AND THE GRAVITOMAGNETIC CLOCK EFFECT"
International Journal of Modern Physics D 10 (2001) 465-476
2-
Mashhoon B et al. - (1/3 autori) [Iorio L]
"On the gravitomagnetic clock effect"
Physics Letters A 292 (2001) 49-57
3-
Iorio L - (1/1 autore)
"An alternative derivation of the Lensa-Thirring drag on the orbit of a test body"
IL NUOVO CIMENTO 116 (2001) 777-789
4-
Iorio L - (1/1 autore)
"EARTH TIDES AND LENSE-THIRRING EFFECT"
Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy 79 (2001) 201-230
5-
Iorio L et al. - (1/2 autori) [Iorio L]
"Tidal Satellite Perturbations and the Lerns-Thirring Effect"
Juornal of the Geodetic Society of Japan 47 (2001) 169-173
6-
Guerriero L et al. - (3/8 autori) [Chiaradia MT, Guerriero L, Stramaglia S]
"Global approaches and local strategies for phase unwrapping"
NUOVO CIMENTO DELLA SOCIETA ITALIANA DI FISICA C-GEOPHYSICS AND SPACE PHYSICS 24 (2001)
205-222
7-
Lorenz RD et al. - (1/14 autori) [Posa F]
"Cassini Radio Detection and Ranging (RADAR): Earth and Venus observations"
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SPACE PHYSICS 106 (2001) 30271-30279
8-
Casarano D et al. - (2/9 autori) [Notarnicola C, Posa F]
"SIR-C/X-SAR data calibration and ground truth campaign over the NASA-CB1 test-site"
NUOVO CIMENTO DELLA SOCIETA ITALIANA DI FISICA C-GEOPHYSICS AND SPACE PHYSICS 24 (2001)
11-23
7 Didattica e storia della fisica
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 132
1-
Tarantino M - (1/1 autore)
"Heuristic approach to knowledge, language and meaning advancement: the conceptualization of light and the identification
of HIV/AIDS."
Approaches to the Pragmatics of Scientific Discourse. A Kertész (ed.). Frankfurt: Peter Lang. (2001) 159-197
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 133
Elenco dei Ricercatori afferenti al Dipartimento
Personale MIUR
Professori di I fascia
Armenise Nicola
Brautti Giulio
De Leo Raffaele
De Palma Mauro
Ferrara Michele
Gasperini Maurizio
Guerriero Luciano
Lugarà Pietro Mario
Marangelli Bartolomeo
Muciaccia Maria Teresa
Natali Sergio
Picciarelli Vittorio
Romano Francesco
Selleri Franco
Villani Matteo
Professori di II fascia
Adduci Franco
Baldassarre Luigi
Brambilla Massimo
Cea Paolo
Clauser Tarcisio
D'Erasmo Ginevra
Garuccio Augusto
Maggipinto Giuseppe
Mirizzi Nicola
Paiano Giulio
Pascazio Saverio
Piccolo Roberto
Selvaggi Giovanna
Tarantino Maria
Ricercatori Universitari
Abbrescia Marcello
Berardi Vincenzo
Dabbicco Maurizio
Di Gennaro Menina
Fiore Enrichetta Maria
Gonnella Giuseppe
Montaruli Teresa
Schiavulli Luigi
Stella Rosa
Verrone Grazia
Altro personale Ricercatore
Picca Domenico
Dottorandi di Ricerca
Amato Francesco
Bruno Giuseppe
Carrone Enzo
D'Alessio Carlo Canio
De Serio Marilisa
Ieva Michela
Piano delle Ricerche 2003
Biagi Pierfrancesco
Catalano Ida Maria
De Marzo Carlo
Erriquez Onofrio
Fogli Gianluigi
Ghidini Bruno
Iaselli Giseppe
Maggi Giorgio Pietro
Minafra Antonio
Nardulli Giuseppe
Nuzzo Salvatore
Posa Francesco
Scamarcio Gaetano
Spinelli Paolo
Augelli Vincenzo
Bellotti Roberto
Calicchio Maria
Chiaradia Maria Teresa
Creanza Donato
Favuzzi Cecilia
Giglietto Nicola
Massaro Pietro Adriano
Navach Franco
Palano Antimo
Pellicoro Mario
Rainò Antonio
Simone Saverio
Valentini Antonio
Angelini Leonardo
Cufaro Petroni Nicola
Di Bari Domenico
Evangelista Chiara
Fusco Piergiorgio
Ligonzo Teresa
My Salvatore
Scrimieri Egidio
Stramaglia Sebastiano
Siciliano Antonio
Brigida Monica
Campanelli Leonardo
Cavallo Emanuela
De Carlo Francesco
Giordano Domenico
Intini Francesca
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 134
Lagamba Luigi
Mannarelli Massimo
Marrone Stefano
Nitti Maria Angela
Perrini Ida Maria
Rizzi Francesco
Simonetti Giuseppe
Volpe Francesca
Borsisti
Cassano Tiziana
Terlizzi Rita
Assegnisti
Ambriola Marialuigia
Bonvenga Fabio
Cozza Daniela
Di Santo Daniela
Gargano Fabio
Loparco Francesco
Marrone Antonio
Palomba Maurizio
Pugliese Gabriella
Spagnolo Vincenzo
Altre forme di collaborazione
Caroppo Dino
Lepore Vito Luigi
Notarnicola Claudia
Tedesco Andrea
Vitellio Miriam Serena
Docenti di altre Facoltà
Capozzi Vito
Tommasi Raffaele
Lettera Giuseppe
Mariano Angelo
Mennea Maria Santa
Pastore Cosimo
Rainò Silvia
Ruggieri Marco
Tangaro Sabina Sonia
Zanolli Zeila
Iorio Lorenzo
Trentadue Raffaello
Ancona Antonio
Colaleo Anna
De Filippis Nicola
Facchi Paolo
Giordano Francesco
Maggipinto Tommaso
Palazzo Antonio
Pompili Alexis
Radicci Valeria
D'Amato Maria
Mazziotta Mario Nicola
Perna Giuseppe
Troccoli Mariano
Nitti Luigi
Personale INFM
Borsisti
Ottonelli Fabio Pasquale
Personale INFN
Dirigenti di Ricerca
Pantaleo Ambrogio
Ruggieri Federico
Primi Ricercatori
Catanesi Maria Gabriella
Lisi Egidio
Paticchio Vincenzo
Ricercatori
Cafagna FrancescoSaverio
Colangelo Pietro
Cosmai Leonardo
De Fazio Fulvia
Fini Rosa Anna
Maggi Marcello
Silvestris Lucia
Variale Vincenzo
Piano delle Ricerche 2003
Ranieri Aantonio
Lenti Vito
Nappi Eugenio
Sokalski Igor
Circella Marco
Colonna Nicola
De Cataldo Giuseppe
Elia Domenico
Fiore Luigi
Manzari Vito
Tagliente Giuseppe
Zito Giuseppe
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 135
Tecnologi
De Robertis Giuseppe
Loddo Flavio
Tempesta Paolo
Borsisti
Caselle Michele
Dalessandro Antonio
Majewski Pavel
Singh Barthendu
Piano delle Ricerche 2003
Lamanna Giuseppe Valeriano
Radicioni Emilio
Dalena Barbara
Kravcakova Adela
Scardicchio Antonello
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 136
Sommario
Il Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari
Presentazione
Organi del Dipartimento
3
6
Attivita' di ricerca
1A Esperimenti con acceleratori e bersagli fissi
Ricerca di oscillazioni di neutrino (esp. CHORUS).
Ricerca di oscillazioni di neutrino con rivelatori a grande distanza (LBL)
Studio della produzione adronica per la "neutrino factory" e per il
flusso dei neutrini atmosferici
8
9
9
1B Esperimenti con acceleratori con fasci collidenti
Annichilazione e+e- all'energia della Z° ed oltre, a LEP (esper. ALEPH).
Fisica delle Alte Energie a LHC (Large Hadron Collider) con l'apparato CMS (Compact Muon Solenoid).
Studio della violazione di CP e fisica dei quark pesanti alla B-factory di SLAC (esperimento BABAR)
Studio della violazione di CP nei decadimenti del K° (esp. KLOE)
11
11
14
16
1C Esperimenti su particelle di origine cosmica
Studi sulla radiazione cosmica in laboratori sotterranei
WIZARD: Misura dei flussi di antimateria nei raggi cosmici primari (voli con pallone del 1991, 1993, 1994, 1997,
1998) (esperimento WIZARD).
Esperimenti NINA e PAMELA: Flussi di raggi cosmici e di antimateria fuori dell'atmosfera.
NEMO Fase 1: Realizzazione di un prototipo del Progetto NEMO
Costruzione di un telescopio per neutrini astrofisici alla scala di 0.1 km2 (ANTARES)
Studio di raggi gamma cosmici di alta energia (GLAST)
17
17
19
20
23
24
2 Fisica del nucleo
Ricerca di Plasma di Quark e Gluoni (esp. CERN WA97,NA57)
Interazioni fra nuclei pesanti ultra-relativistici ad LHC (esp. ALICE)
Reazioni Nucleari indotte da ioni pesanti
Fisica degli ipernuclei a DAFNE (Esp. FINUDA)
Misure di sezioni d'urto neutroniche di interesse per l'Astrofisica e per applicazioni medico-industriali.
SOurce of LOw-energy NEutrons: produzione di neutroni di bassa energia per terapia oncologica
Spettroscopia nucleare di ipernuclei eccitati da reazioni (e,e'k+)
Studio del Deep Inelastic Scattering presso lo spettrometro HERMES del laboratorio DESY di Amburgo (exp.
HERMES)
28
29
34
36
37
38
39
40
3 Fisica della materia condensata
Tecniche ottiche innovative per applicazioni ambientali: "Sensori fotoacustici per il controllo ambientale" ( Progetti
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 137
Sud-FESR/INFM , ASI/INFM ; sez. A INFM; Centro di Eccellenza TIRES ).
Tecniche ottiche innovative per biomedicina: "Sensori ottici non invasivi e tecniche di fluorescenza" (Progetto
Sud-FESR/INFM ; sez. A INFM ; Centro di Eccellenza TIRES ).
Tecniche ottiche innovative per applicazioni industriali: "Sensori per saldatura e lavorazioni laser" (Progetti
Sud-FESR/INFM , FRA-WEST INFM ; sez. A INFM ; Centro di Eccellenza TIRES ).
Long wavelength infrared superlattice lasers. Progetto di Ricerca Avanzato INFM.
Emissione laser nel medio infrarosso in semiconduttori drogati con ioni di metalli di transizione (Progetto Integrato
CNR).
Azione laser in microstrutture a polimeri coniugati pompate otticamente. Progetto PAIS INFM.
Fabbricazione di laser a cascata quantica
THz Radiation: Generation, Detection, and Applications
Proprietà ottiche lineari e nonlineari di molecole inorganiche: dipendenza dalla natura dei gruppi sostituenti
Studio delle proprietà ottiche lineari e non-lineari di materiali nanostrutturati
Mappatura termica di microcavità laser ad emissione verticale
Tecnologia del Quasi-Phase-Matching in guida d'onda di LiNbO3 per processi di chi(2) in cascata, e generazione di
fotoni correlati (Progetto Finalizzato CNR "MADESS").
Studio delle proprietà ottiche nonlineari di materiali organici
Studio sperimentale e teorico di configurazioni modali bistabili in microcalaser a semiconduttore
Solitoni Spaziali in semiconduttori per la trattazione ottica dell'informazione.
Sorgenti Entangled in Interferometria a Coniugazione Ottica di Fase
Studio delle proprietà ottiche, elettriche e composizionali di nanocompositi metallo-fluoropolimero.
Effetti di localizzazione in Superreticoli di semiconduttori III-V.
Films di Semiconduttori II-VI depositati con la tecnica "laser ablation".
Passivazione di superfici di film di GaAs (Arseniuro di Gallio).
Studio del danneggiamento da radiazione di rivelatori al Silicio.
Contenuto gassoso e ionico in acque sotterranee.
Emissioni elettromagnetiche e acustiche naturali
Disturbi nella propagazione delle onde radio LF e VLF
Fotorivelatori e sistemi di acquisizione per gamma astronomia
41
42
42
44
46
46
47
49
49
50
51
52
52
53
54
55
57
58
59
60
62
62
63
64
64
4 Fisica teorica
Fenomenologia delle teorie di campo
Fisica astroparticellare
Approcci non perturbativi per sistemi con un numero infinito di gradi di libertà. Applicazioni a modelli di Meccanica
Statistica.
Meccanica statistica di sistemi complessi: aspetti dinamici e di equilibrio.
Comportamento temporale dei sistemi quantistici, fisica dei neutroni e caos.
Meccanica Stocastica
Stati entangled e disuguaglianze di tipo Bell per osservabili tricotomiche
Cosmologia di stringa
Teorie di Campo non Perturbative
Algoritmo di calcolo di integrali funzionali
Equazione di Helmholtz
Paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen in fisica delle particelle
Fondamenti di fisica relativistica
La meccanica di BOHM
66
67
69
70
70
72
73
74
74
74
75
75
77
79
5 Ricerche tecnologiche
Reti neurali artificiali per la rivelazione e l'elaborazione del segnale (TIRES)
Algoritmi per la rivelazione e l'elaborazione del segnale (TIRES)
RPC come rivelatori di neutroni termici
Piano delle Ricerche 2003
81
82
83
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 138
Centro di eccellenza 4 - Determinazione del flusso e dello spettro
di fasci terapeudici con rivelatori a stato solido.
Centro di eccellenza 5 : "Sensori per il monitoraggio ambientale e di processo; sensori ottici non invasivi per
biomedicina" ( TIRES )
Ricerche ed applicazioni di tecnologie di calcolo distribuito
Sviluppo di tecnologie GRID per l'analisi dei dati e la simulazione di esperimenti ad LHC ed in fisica teorica
Centro sperimentale di Nowcasting
Reazioni Nucleari indotte da neutroni su nuclei leggeri (C,N,O,H) - In situ Gamma-ray spectroscopy (Esp.
EXPLODET)
Controllo della dinamica dei fasci di particelle negli acceleratori.
Sorgente laser di ioni
Rilevamento di campi elettromagnetici e loro interazione con materiali biologici
Post-acceleratore lineare compatto di protoni
Test di alimentazione dello stato di carica di ioni radioattivi
Studio di tecnologie per la trasmutazione di scorie radioattive
Sviluppo di un TRD a silicio per identificazione di particelle prodotte con acceleratori o in processi astrofisici
Sviluppo di rivelatori a silicio per misura di direzione ed energia
di raggi gamma provenienti dallo spazio
Sviluppo di materiali e tecnologie per fotorivelatori
Sviluppo di una bilancia per la misura di campi gravitazionali quadrupolari di bassissima frequenza.
84
85
85
86
87
89
91
92
92
93
94
95
95
96
98
100
6 Fisica planetaria con tecniche spaziali
Interferometria Radar per osservazioni planetarie
Impiego di dati da sensori orbitanti per l'estrazione di parametri ambientali
Telerilevamento con microonde (sezione strumentale)
Applicazioni del Telerilevamento da satellite per lo studio di acque costiere in aree ad alto rischio ambientale
Misure di Relatività Generale nel campo gravitazionale terrestre con la tecnica del Satellite Laser Ranging
Determinazione dei moti crostali a scala locale e regionale, con la tecnica spaziale GPS nell'area del Mediterraneo.
101
105
108
110
111
112
7 Didattica e storia della fisica
Didattica della Fisica
Tecniche di scrittura delle scienze fisiche nell’era della comunicazione multimediale
Storia della fisica teorica italiana dal '45 al '65
Costituzione di un sistema integrato dei musei scientifici di Ateneo
Storia della Scienza
113
114
114
115
Pubblicazioni
1A. Ricerche Sperimentali in Fisica delle Particelle. Esperimenti con Acceleratori e bersagli fissi
1B. Ricerche Sperimentali in Fisica delle Particelle. Esperimenti con acceleratori con fasci collidenti
1C. Ricerche Sperimentali in Fisica delle Particelle. Esperimenti su particelle di origine cosmica
Fisica del Nucleo
Fisica della Materia Condensata
Fisica Teorica
Ricerche tecnologie
Fisica Planetaria con tecniche spaziali
Didattica e storia della Fisica
117
117
120
122
124
127
131
132
132
Elenco dei Ricercatori afferenti al Dipartimento
134
Piano delle Ricerche 2003
Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari - 139