Relazione anno 2006
Direttore:
Vicedirettore:
Segretario Amministrativo:
Prof. Federico Rapuano
Prof. Giorgio Sironi
Sig.a Anna Mangano
Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”
Piazza della Scienza n. 3 - 20126 Milano
www.unimib.it
http://fisica.bicocca.mi.infn.it
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
INDICE
pag.
Presentazione del Dipartimento
3-4
Attività amministrativo-contabile
4
Personale del Dipartimento
5-8
Attività didattica
9-10
Attività scientifica
11
Fisica teorica
Personale
Ricerca
1) Teorie dei campi e di stringa
2) Teoria dei campi del Modello Standard
3) Teoria dei campi non-perturbativa
4) Calcolo computazionale applicato a sistemi biologici complessi
5) Fisica computazionale e sviluppo di calcolatori
6) Meccanica statistica e sistemi complessi
Pubblicazioni
Fisica delle Particelle
Personale
Ricerca
1) Esperimento CMS
Pubblicazioni
2) Esperimento Delphi
Pubblicazioni
3) Esperimento LHCb
Pubblicazioni
4) Esperimento HARP e NUFACT/MICE
Pubblicazioni
5) Sviluppo di rivelatori di radiazioni di grandi superfici
Pubblicazioni
6) Esperimento L3
Pubblicazioni
7) Esperimento AMS
Pubblicazioni
8) Esperimento FOCUS
Pubblicazioni
9) Fisica dei Neutrini
Pubblicazioni
12
12
13
14
15
16
17
18-19
21
22-23
23
23
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26
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31
32-36
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Astrofisica
Personale
Ricerca
1) Cosmologia – Gruppo Radio
Pubblicazioni
2) Astrofisica e Cosmologia
Pubblicazioni
3) Cosmologia relativistica
Pubblicazioni
4) Galassie e oggetti compatti
Pubblicazioni
Plasmi
Personale
Ricerca
1) Turbolenza nei plasmi
2) Applicazioni industriali dei plasmi
3) Microscopia ed analisi dei materiali
4) Plasmi per la fusione termonucleare e spettroscopia neutronica
5) Progetto Ancient Charm
CENTRO PLASMA PROMETEO
Pubblicazioni
Laser e Plasmi
Personale
Ricerca
1) Idrodinamica in plasmi prodotti da laser, shock e fisica dei materiali
a fortissime pressioni
2) Interazione laser materia in regime relativistico
LABORATORI
Pubblicazioni
40
41
42
43
44
45-50
50-51
51-52
52-53
54
55
56
56
56
56-57
57
57-62
62-65
67
68-69
70-71
71-75
75-77
Biofisica
Personale
Ricerca
1) Studio della fotodinamica di proteine
2) Biofisica di singole molecole
3) Imaging cellulare di tessuti con tecniche ottiche non lineari
Pubblicazioni
80-81
81
81
82
Elettronica
Personale
Ricerca
Pubblicazioni
84
84-85
85-86
80
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
PRESENTAZIONE DEL DIPARTIMENTO
Il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Milano - Bicocca, attivato alla fine del 1997, è
intitolato a Giuseppe (Beppo) Occhialini, il grande fisico co-scopritore dell’antiparticella dell’elettrone e
del mesone fortemente interagente. Beppo è stato l’indimenticato maestro di molti dei fisici del
Dipartimento.
Il Dipartimento è costituito da 52 tra docenti, ricercatori e tecnici, attivi in molti dei principali settori della
moderna ricerca in Fisica; in collaborazione con 28 ricercatori, tecnologi e tecnici dell’Istituto Nazionale
di Fisica Nucleare, coadiuvati da dottorandi e borsisti, essi svolgono ricerche principalmente nei
seguenti settori:
1) Fisica teorica: teoria delle interazioni fondamentali, teoria delle stringhe, teoria di sistemi a infiniti
gradi di libertà e dei sistemi complessi, fisica computazionale e supercalcolo per lo studio di teorie
quantistiche di campo;
2) Fisica delle particelle elementari: esperimenti sulle interazioni fondamentali nei grandi laboratori
internazionali (collisore ad alte energie al CERN e fisica dei neutrini al Gran Sasso); misure di
fisica delle particelle rilevanti per l’astrofisica;
3) Astrofisica e cosmologia: astronomia galattica ed extragalattica, cosmologia teorica ed
osservativa; esperimenti sulla “radiazione fossile” diffusa e sulla distribuzione di antimateria nello
spazio; osservazioni a lunghezze d’onda millimetriche, submillimetriche e infrarosse da terra e
dallo spazio; teorie della materia oscura;
4) Biofisica: esperimenti sulla dinamica e conformazione di biomolecole, analisi di singole proteine e
DNA con microscopia ottica e a laser pulsato;
5) Fisica dei plasmi: esperimenti su fenomeni non lineari e caotici in plasmi, turbolenza e trasporto in
plasmi magnetizzati, plasmi prodotti da laser e fenomeni veloci, fusione magnetica e inerziale;
Inoltre, vi sono forti sviluppi di fisica applicata in tutti i settori di ricerca “fondamentale”:
•
•
•
•
•
•
calcolo parallelo e fisica computazionale
radioattività ambientale
applicazioni tecnologiche dei plasmi
spettroscopia neutronica
strumentazione criogenica e a basso rumore
applicazioni della fisica alla medicina
Le attività di ricerca si svolgono anche in collaborazione con altri Dipartimenti dell’Ateneo e con varie
Università e Laboratori italiani e stranieri. Tra questi ricordiamo: CERN, Gran Sasso, Laboratori
Nazionali di Frascati, Osservatorio INAF di Brera e Merate, Istituto IASF/INAF, DESY, Fermilab, MPI,
Efda-JET, CNRS, RAL, LULI, Auroral Observatory of Tromso.
I finanziamenti per le ricerche vengono da cofinanziamenti Università-MIUR, dagli Enti di ricerca
(INFN, INFM, CNR, ASI, INAF, PNRA/CSNA), dai contratti con l’Unione Europea e con le industrie.
I servizi per la ricerca sono anche in compartecipazione con gli Enti di ricerca che operano nel
Dipartimento. In particolare, grazie anche a finanziamenti INFN è allestita l’Officina Meccanica nei
locali dell’Edificio U9. L’INFN ha inoltre fornito il collegamento del Dipartimento alla rete nazionale
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
GarrB con accesso da ben 34Mb/s. Tale collegamento garantisce una connettività eccezionale ad
Internet, come richiesto dai moderni metodi per grandi esperimenti e per il calcolo distribuito su grandi
scale (progetto GRID).
E’ possibile consultare il sito Web del Dipartimento all’indirizzo:
http://fisica.bicocca.mi.infn.it/it/
ATTIVITÀ AMMINISTRATIVO-CONTABILE
L’attività amministrativo-contabile del Dipartimento nel corso dell’anno 2006 può essere riassunta come
segue:
Tabella sintetica dell’attività amministrativo-contabile 2006
Mandati
1193
€ 2.417.599,00
Impegni
1016
€ 2.663.048,00
Reversali
64
€ 2.221.64,00
Accertamenti
82
€ 2.782.972,00
Missioni
445
€ 160.000,00
Pagamenti verso l’estero
46
€ 278.899,00
Registrazioni Materiali inventariati
221
€ 1.338.163,00
Variazioni di bilancio
148
€ 3.811.629,00
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PERSONALE DEL DIPARTIMENTO
Professori Ordinari
Baldini Giancarlo
Boella Giuliano
Bonometto Silvio
Chincarini Guido
Chirico Gilberto
Destri Claudio
Fiorini Ettore
Fontanesi Marcello
Girardello Luciano
Marchesini Giuseppe
Negri Pietro
Pullia Antonio
Rapuano Federico
Sironi Giorgio
Professori Associati
Batani Dimitri
Brofferio Chiara
Calvi Marta
Colpi Monica
Enriotti Mirella
Gavazzi Giuseppe
Gervasi Massimo
Gorini Giuseppe
Paganoni Marco
Penati Silvia
Ragazzi Stefano
Riccardi Claudia
Sassi Giandomenico
Tabarelli de Fatis Tommaso
Zaffaroni Alberto
Zanotti Luigi
Ricercatori
Barni Ruggero
Collini Maddalena
D’Alfonso Laura
Lucchini Gianni
Nucciotti Angelo
Oleari Carlo
Pavan Maura
Pensotti Simonetta
Zannoni Mario
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Personale Amministrativo
Branzoni Lorella
De Vita Stefania
Fornari Paola
Galimberti Stefano
Mangano Anna
Mormile Bruno
Venditti Ciro
Personale Tecnico
Banfi Stefano
Baù Sandro
Benocci Roberto
Boncristiano Antonello
Callegaro Cristiano
De Lucia Antonio
Galassi Alessandro
Govoni Pietro
Mietner Alessandro
Milani Roberto
Passerini Andrea
Piselli Moreno
Sisti Monica
Assegnisti e Borsisti
Antonicci Anna
Arnaboldi Claudio
Banfi Andrea
Bellunato Tito
Cannone Fabio
Capelli Silvia
Casarini Luciano
Cattaneo Roberta
Colombo Loris
Croccolo Fabrizio
Esena Paola
Guidorzi Cristiano
La Parola Valentina
Mainini Roberto
Mapelli Michela
Moroni Elisabetta
Perelli Enrico
Romagnoni Alberto
Roman Eduardo
Sartirana Andrea
Tartari Andrea
Udai Kumar
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Venkatakrishnan Narayanan
Dottorandi
XIX Ciclo
Butti Agostino
Dezulian Riccardo
Fugazza Dino Pierluigi
Mariotti Alberto
Mazzanti Liuba
Miccio Concetta
Romano Antonio Enea
Salerno Roberto
Tartaglino M. Gabriele
XX Ciclo
Caccia Michele
Citterio Alessandro
Cucciati Olga
Malberti Martina
Mariotti Alberto
Mattana Fabio
Nobile Andrea
Nones Claudia
Pirrone Marco
Siliprandi Riccardo
Viganò Sara
XXI Ciclo
Bosisio Chiara
Cerati Giuseppe
De Vecchi Bernadetta
Grossetti Giovanni
Moro Alessandro
Ognissanto Flora
Proverbio Luca
Quercioli Valentina
Ricci Daria
Sala Leonardo
Tancini Valentina
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All’attività di ricerca del Dipartimento collabora anche il seguente personale dell’Istituto Nazionale di
Fisica Nucleare:
Ricercatori
Bonesini Maurizio
Butera Paolo
Carbone Luca (tecnologo)
Cattadori Carla Maria
Cremonesi Oliviero
D’Angelo Pasquale
Dini Paolo (tecnologo)
Magni Stefano (tecnologo)
Malvezzi Sandra
Matteuzzi Clara
Menasce Dario
Moroni Luigi
Nason Paolo
Pedrini Daniele
Pepe Michele
Pessina Gianluigi (tecnologo)
Pirro Stefano
Previtali Ezio
Rancoita Pier Giorgio
Redaelli Nicola
Sala Silvano
Tecnici
Bertoni Roberto
Ceruti Giancarlo
Chignoli Francesco
Gaigher Roberto
Galotta Giulio
Mazza Roberto
Perego Maurizio
Amministrativi
Cucchiarini Annalisa
Perrone Marilena
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ATTIVITÀ DIDATTICA
I compiti didattici dei docenti e dei ricercatori del Dipartimento riguardano gli insegnamenti del
Corso di laurea in Fisica e dei Corsi di laurea specialistica in Fisica ed in Astrofisica e Fisica dello
Spazio; riguardano inoltre gli insegnamenti della Fisica in altri Corsi di laurea dell’Ateneo: Matematica,
Informatica, Scienze e Tecnologie Geologiche, Scienze e Tecnologie per l’Ambiente, Scienze
Biologiche, Biotecnologie, Scienza dei Materiali e Scienze della Formazione Primaria.
Il Corso di Laurea di primo livello in Fisica è strutturato con l’obiettivo principale di assicurare allo
studente un’adeguata padronanza sia di metodi e contenuti scientifici generali che di specifiche
conoscenze professionali nei settori della fisica fondamentale e della fisica applicata e consiste di:
•
•
un primo biennio rivolto ad un’ampia formazione di base,
un terzo anno dedicato all'approfondimento di alcune tematiche specifiche nell’ambito dei
seguenti curricula:
a) Astrofisica
b) Biofisica e fisica medica
c) Elettronica dei sistemi digitali
d) Fisica ambientale
e) Particelle elementari
f) Struttura della materia
g) Fisica dello stato solido
h) Fisica dei plasmi
i) Teorico generale
Il Corso di laurea specialistica in Fisica si propone come obiettivo di completare la formazione
del fisico iniziata con la laurea di primo livello in Fisica portando lo studente a raggiungere completa
padronanza di metodi e contenuti scientifici generali e conoscenze specifiche professionali nei settori
della fisica fondamentale e della fisica applicata.
Il piano degli studi è organizzato per aree tematiche cui corrispondono altrettanti curricula:
a) Biofisica, Fisica medica e ambientale
b) Fisica delle particelle elementari
c) Fisica dei plasmi
d) Fisica dello stato solido
e) Fisica teorica generale
Il Corso di laurea specialistica in Astrofisica e Fisica dello Spazio si propone come obiettivo di
completare la formazione iniziata con la laurea di primo livello, portando lo studente a raggiungere una
completa padronanza di metodi e contenuti scientifici generali e conoscenze specifiche professionali
nei settori della fisica fondamentale, della fisica applicata, dell’astrofisica, della fisica dello spazio e di
altri settori interdisciplinari della fisica e dell’astrofisica.
Prospettive occupazionali dei nostri laureati, la cui preparazione è ampiamente riconosciuta ed
apprezzata anche a livello internazionale, si hanno attualmente nell'industria (ad es. settori elettronico,
informatico e biomedico), nel mondo della ricerca scientifica (enti di ricerca, imprese, università,
osservatori astronomici e enti di ricerca spaziale), dell’istruzione (scuola) e in aree particolari in cui è
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
richiesta la capacità di costruire modelli di realtà complesse non necessariamente fisiche (ad es.
banche, imprese finanziarie, società di consulenza).
E’ attivo inoltre il Dottorato in Fisica ed Astronomia, coordinato dal Prof. Claudio Destri.
Il Dipartimento organizza e collabora a varie attività per la divulgazione della Fisica: per gli studenti dei
Corsi di laurea e delle Scuole Medie Superiori il Dipartimento organizza cicli di seminari generali, visite
ai propri gruppi di ricerca e laboratori, nonchè corsi in settori della Fisica moderna direttamente presso
le Scuole.
Nell’ambito del Progetto Lauree Scientifiche del Ministero, è stato realizzato LABEX, Laboratorio di
Fisica a disposizione di studenti di Scuole Medie Superiori guidati da propri insegnanti con l’assistenza
di personale docente e tecnico del Dipartimento.
In collaborazione con l’Associazione Italiana per la Fisica, sono state svolte le gare di II livello della
Lombardia per le OLIMPIADI DELLA FISICA e sono stati organizzati corsi di preparazione per le prove
pratiche e scritte.
Nell’ambito dell’iniziativa “Il Bello della Fisica” sono stati svolti corsi d’introduzione alla Fisica Avanzata
per studenti delle Scuole Medie Superiori.
Sono stati svolti corsi introduttivi alla Meccanica Quantistica ed alla Relatività Speciale.
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ATTIVITÀ SCIENTIFICA
FISICA TEORICA
Teorie dei campi e di stringa, teorie dei campi del modello standard, fisica computazionale e sviluppo
di calcolatori.
FISICA DELLE PARTICELLE
Fisica subnucleare presso i grandi acceleratori, Fisica dei neutrini senza acceleratori, ricerca di
antimateria nello spazio, misure dirette della massa del neutrino.
ASTROFISICA
Modelli e teorie cosmologiche, studio sperimentale della radiazione cosmica di fondo, rivelazione di
antimateria nello spazio, galassie, astrofisica delle alte energie.
Sviluppo di strumentazione avanzata, a basso rumore, per osservazioni a varie lunghezze d’onda dal
cm, al mm al sub-mm.
FISICA DEI PLASMI
Plasmi a confinamento magnetico, plasmi termonucleari, plasmi prodotti da laser, applicazioni
industriali dei plasmi.
BIOFISICA
Studio sperimentale della dinamica e della conformazione di biomolecole, proteine e DNA.
FISICA APPLICATA
Fisica computazionale e sviluppo di calcolatori, laboratorio di radioattività ambientale, laboratorio per
lo studio del danno da radiazione in semiconduttori, applicazioni industriali dei plasmi.
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FISICA TEORICA
Personale
Destri Claudio
Girardello Luciano
Marchesini Giuseppe
Rapuano Federico
Enriotti Mirella
Penati Silvia
Zaffaroni Alberto
Oleari Carlo
Simma Hubert
Professore Ordinario
Professore Ordinario
Professore Ordinario
Professore Ordinario
Professore Associato
Professore Associato
Professore Associato
Ricercatore
Professore a contratto
Nason Paolo
Butera Paolo
Pepe Michele
Dirigente di ricerca INFN
Primo ricercatore INFN
Ricercatore (art. 23) INFN
Dottorandi:
- Butti Agostino, Mazzanti Liuba, Miccio Concetta, Nobile Andrea, Tartaglino Mazzucchelli Gabriele
(XIX ciclo); Mariotti Alberto, Pirrone Marco (XX ciclo); Alioli Simone, Amariti Antonio, Ratti Carlo
Alberto, Re Emanuele (XXII ciclo)
Assegnisti, borsisti:
Banfi Andrea, McReynolds Sean, Moroni Elisabetta, Orlando Domenico, Romagnoni Alberto, Sartirana
Andrea
Ricerca
1) Teorie dei campi e di stringa
L. Girardello, S. Penati, A. Zaffaroni, S. McReynolds, D. Orlando, A. Romagnoni, A. Butti, L.
Mazzanti, G. Tartaglino Mazzucchelli, A. Mariotti, M. Pirrone, C.A. Ratti
L'interesse principale del gruppo è lo studio dei meccanismi di base delle interazioni
fondamentali. Le maggiori attività coinvolgono la teoria quantistica dei campi, la gravità quantistica, le
teorie di gauge, la supersimmetria e la teoria delle stringhe.
Uno dei problemi più importanti della fisica teorica contemporanea è la ricerca di una
formulazione quantistica consistente nella teoria della gravitazione che mette in luce la sua relazione
con le altre interazioni fondamentali (unificazione). La teoria delle stringhe ha vari requisiti per essere
considerata la teoria definitiva.
La teoria delle stringhe è un modello i cui gradi di libertà fondamentali sono associati ad oggetti
monodimensionali estesi, le stringhe, anzichè ad oggetti puntiformi come in teoria dei campi. Tale
sostituzione introduce una lunghezza elementare, la lunghezza della stringa appunto, che mitica le
divergenze ad alte energie della teoria dei campi dovute alla località delle interazioni. Come tale,
quindi, la stringa permette una descrizione consistente della gravità quantistica nonchè una descrizione
unificata delle quattro forze fondamentali in natura (interazione elettromagnetica, forte, debole e
gravitazionale).
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
La stringa suggerisce l’esistenza di uno spazio-tempo dieci o undici dimensionale da cui
l’ordinario universo in quattro dimensioni emerge come teoria effettiva attraverso vari meccanismi
(compattificazione delle dimensioni extra o confinamento su iperpiani detti D-brane).
Uno degli aspetti più interessanti della teoria delle stringhe è la congetturata dualità tra la teoria
delle stringhe come teoria di supergravità e teorie di gauge (corrispondenza AdS/CFT). Questa dualità
potrebbe avere delle importanti ricadute nella descrizione di processi non perturbativi in QCD
(Quantum-Chromo-Dynamics, la teoria che descrive le interazioni forti) in termini di una teoria di gravità
perturbativa in dimensioni maggiori di quattro.
In questo ambito le principali attività del gruppo riguardano:
- La corrispondenza AdS/CFT, con particolare riguardo alla descrizione duale di teorie di gauge con
supersimmetria ridotta in regime di accoppiamento forte in termini di teorie di stringa/supergravità in
dimensioni più alte.
- Lo studio di teorie di gauge supersimmetriche in regime non perturbativo con rottura soffice della
supersimmetria, rottura dinamica della supersimmetria e vuoti metastabili.
- Calcolo perturbativo di quantità di interesse fisico (funzioni di correlazione, dimensioni anomale di
operatori composti) in teorie di gauge supersimmetriche.
- Soluzioni esatte delle equazioni di stringa, con particolare riguardo a backgrounds con proprietà di
integrabilità.
- Teorie di campo supersimmetriche e supergravità in dimensione maggiore di quattro di interesse per
modelli di compattificazione di stringa, modelli con dimensioni extra e corrispondenza olografica tra
teorie di supergravità nel bulk e teorie di gauge su D-brane.
- Teorie di campo supersimmetriche definite in superspazio non(anti)commutativo ottenute, nel limite a
basse energie, da backgrounds di stringa con forme di RR accese.
2) Teoria dei campi del Modello Standard
G. Marchesini, P. Nason, C.Oleari, S. Alioli, A. Banfi, E. Re
Il Modello Standard è la teoria di campo effettiva che descrive le interazioni elettrodeboli e forti
alle scale di energia oggi accessibili sperimentalmente.
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Il gruppo di Milano - Bicocca studia vari aspetti del Modello Standard e dei fenomeni cui dà
luogo. Nell'imminente partenza del collisore di protoni LHC al CERN di Ginevra, si studiano vari
fenomeni di produzione rilevanti per la scoperta di nuove particelle e per la stima dei backgrounds in
collisioni adroniche.
Poichè la fisica dei collisori adronici è dominata dalle interazioni forti, gran parte dell'attività del
gruppo è volta allo studio e alla simulazione di effetti forti in fenomeni di alta energia, come:
a) Calcolo di processi di alta energia, con l'inclusione delle correzioni radiative di QCD (QuantumChromo-Dynamics) al primo ordine sottodominante.
b) Studio di effetti forti dominanti in certe regioni cinematiche, che richiedono la risommazione della
serie perturbativa di QCD a tutti gli ordini, legati alla emissione di gluoni soffici.
c) Simulazione dei fenomeni adronici nell'ambito degli algoritmi di Parton Shower, nuovi algoritmi di
simulazione più accurati nelle emissioni soffici, e inclusione di correzioni di QCD all'ordine
sottodominante.
Si studiano in particolare fenomeni di produzione di getti adronici, di quark pesanti (charm, bottom,
top), del bosone di Higgs in collisioni effettive di bosoni W, di produzione di coppie di W e Z, anche
nell'ambito della collisione effettiva di coppie di W/Z.
3) Teoria dei campi non-perturbativa
G. Marchesini, M. Pepe, H. Simma
Quantum-Chromo-Dynamics è la teoria quantistica dei costituenti (quark e gluoni) delle
particelle con interazione forte. Molte osservabili della QCD non possono essere calcolate con metodi
perturbativi o analitici a causa della natura complessa delle interazioni forti, in particolare a basse
energie.
Esempi di tali osservabili sono le masse degli adroni (cioè particelle composte da quark e
gluoni, come protone o pione) o gli elementi di matrice dell'Hamiltoniana effettiva, che in molti processi
elettrodeboli (come decadimenti o mescolamenti di mesoni D o B) servono per calcolare le quantità
che si misurano negli esperimenti.
Per poter calcolare quantità non-perturbative in QCD da principi primi con metodi numerici, la
teoria dei campi è studiata su uno spazio-tempo discretizzato.
Queste simulazioni su "reticolo" richiedono una potenza di calcolo enorme e quindi l'uso di
supercalcolatori.
Per esempio, per determinare i parametri fondamentali della QCD (la costante di
accoppiamento e le masse dei quark) in regime non-perturbativo, la teoria è simulata su reticoli con
estensioni diverse. Solo cosi è possibile estrapolare con alta precisione i risultati al limite del continuo e
calcolare anche il "running" non-perturbativo, cioè la variazione dei parametri rinormalizzati con
l'energia.
In questo ambito l’attività del gruppo riguarda in particolare:
- Simulazioni numeriche a grande scala su computer parallelo apeNEXT, sviluppato nel progetto
speciale APE dell’INFN, per determinare la scala di riferimento per la costante d’accoppiamento
“running” in QCD e per studiare lo spettro dei mesoni nel limite di “quenching”.
- Numerical Stochastic Perturbation Theory (NSPT) per calcoli perturbativi a ordini alti in teorie di
gauge.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
4) Calcolo computazionale applicato a sistemi biologici complessi
C. Destri, F. Rapuano, C. Miccio, E. Moroni, A. Nobile
I sistemi biologici sono in generale dei sistemi complessi, ovvero sistemi costituiti da un grande
numero di unità molto interdipendenti e interagenti tra loro in maniera non lineare. Per descrivere il
comportamento di un sistema biologico è quindi necessario comprendere come queste parti
interagiscano tra loro e con l'ambiente circostante. Da un punto di vista metodologico lo studio dei
sistemi biologici complessi richiede l'applicazione di nuovi approcci che, diversamente da quelli
tradizionali, tengono conto di tale complessità. Negli ultimi 10-15 anni lo studio dei sistemi biologici
complessi ha attirato l'attenzione di fisici, matematici e informatici che, in collaborazione con i biologi,
hanno adattato a questo ambito e combinato insieme metodi d'indagine sviluppati originariamente nelle
rispettive discipline.
In questo ambito, l'attività del gruppo riguarda:
- Lo studio dell'interazione DNA-proteina
Nelle cellule esistono diversi meccanismi che operano per selezionare i geni che devono
essere espressi o che devono rimanere silenti. Uno di questi meccanismi è il controllo della trascrizione
genica. La trascrizione genica è il processo di trasferimento dell'informazione contenuta nel DNA
all'RNA. Questo processo è promosso o inibito tramite l'azione coordinata di proteine regolatrici che si
legano a particolari regioni di controllo del DNA. L'interazione DNA-proteina può essere studiata con
metodi computazionali che offrono diversi vantaggi rispetto ai metodi sperimentali tradizionali. In
questo ambito l'attività del gruppo è focalizzata nello studio di potenziali fisici che approssimano
l'affinità di legame DNA-proteina allo scopo di identificare siti di legame nel DNA per proteine regolatrici
a partire dalla loro struttura tridimensionale.
Simulazione di interazione Proteina - DNA
- Lo studio della rete di omologia e di modelli evolutivi delle proteine.
Dal livello di similarità di due sequenze proteiche è possibile avere un'indicazione del loro grado di
omologia, ovvero della loro distanza evolutiva. Questa informazione è oggi disponibile per un numero
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elevatissimo di proteine appartenenti a differenti specie di organismi. Applicando tecniche proprie della
teoria dei grafi, studiamo la rete di omologia di proteine i cui nodi rappresentano le sequenze proteiche
e i lati la relazione di omologia. Dall'analisi della topologia locale e globale del grafo e dalla
organizzazione spaziale dei suoi clusters, si potrebbe sia predire la funzione biologica (ancora ignota)
di una proteina sia individuare quali siano le relazioni biologiche tra gruppi di proteine evolutivamente
sempre più distanti, ricavando informazioni essenziali sul processo evolutivo delle proteine. Il processo
biologico di evoluzione delle sequenze proteiche è inoltre modellizzato teoricamente, facendo ricorso a
tecniche e idee fondamentali della meccanica statistica, in particolare attraverso processi stocastici che
tentano di riprodurre le proprietà generali della distribuzione reale di proteine.
L'immagine raffigura un network di omologia di proteine costruito a partire da più di 42 miliardi
di allineamenti tra 289069 sequenze proteiche provenienti da circa 90 genomi. Il grafo è formato da
27325 componenti connesse con un totale di lati 7940873. Ogni lato è colorato di blu se connette due
proteine della stessa specie, di rosso se le due proteine connesse sono di due differenti specie.
5) Fisica computazionale e sviluppo di calcolatori
P. Butera, C. Destri, G. Marchesini, F. Rapuano, H. Simma
Le simulazioni large-scale per la QCD sul reticolo, per la meccanica statistica e per altri
problemi del calcolo scientifico richiedono algoritmi numerici efficienti ed una potenza di calcolo
enorme che può essere raggiunta solo con supercalcolatori paralleli.
Per questo motivo il gruppo svolge ricerca sia su algoritmi (per la QCD e problemi generali
come la FFT su macchine parallele) sia su architetture e tecnologie dei calcolatori paralleli. In
particolare, il gruppo partecipa nell'ambito del progetto APE allo sviluppo di macchine "custom" con alta
prestazione ed efficienza per la QCD. La generazione più recente di questa linea è apeNEXT. Dopo
l'assemblaggio di varie installazioni di apeNEXT in Europa con un totale di più di 12000 processori, nel
gruppo a Milano continuano attività per l'ottimizzazione del software di compilazione e l'integrazione di
un linker.
Con l'installazione di un terzo cluster Linux da Eurotech, il nostro Laboratorio di Calcolo
Parallelo ha a disposizione una prestazione di 400 Gflops con processori standard. Inoltre, per
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
simulazioni di QCD una potenza di calcolo di 700 Gflops peak è fornita da un sistema locale di 256
nodi APEmille e tramite accesso remoto a 512 nodi apeNEXT dell'installazione centrale nella sezione
INFN di Roma.
Una scheda con il nodo base di apeNEXT
Poichè fra pochi anni anche la potenza di apeNEXT non sarà più sufficiente per simulazioni
competitive a livello mondiale, abbiamo iniziato a studiare architetture e tecnologie per un futuro
calcolatore ad altissima prestazione. Una soluzione interessante sono processori multi-core come il
Cell di Soni-Toshiba-IBM. Il suo potenziale è analizzato tramite benchmark dettagliati e modelli teorici.
Una macchina QCD basata su processori standard richiede però lo sviluppo di una rete di
comunicazione veloce e semplice, simile a quella di APE. Un punto chiave degli studi è quindi la
possibilità di agganciare la rete custom in modo diretto ed efficiente a un tale processore commerciale.
6) Meccanica statistica e sistemi complessi
P. Butera, C. Destri, C. Miccio, M. Pepe
Si studiano sistemi di spin classici e quantistici su reticolo mediante sviluppi in serie della
temperatura inversa (nel linguaggio della teoria dei campi, mediante sviluppi in accoppiamento forte).
Si studiano forze a lungo range tra buche in modelli ferromagnetici che sono i precursori dei
superconduttori ad alte temperature. Un’azione effettiva a basse energie per il sistema magnoni-buche
è stata costruita.
Si studiano proprietà di rinormalizzabilità e aspetti di universalità mediante modelli statistici su
strutture disordinate. Si applicano tecniche di calcolo allo studio della teoria dei campi classica e
quantistica fuori dell’equilibrio. Lo scopo principale è quello di chiarire i processi di termalizzazione che
trovano applicazioni nella cosmologia primordiale e negli attuali esperimenti sulla collisione di ioni
pesanti.
Collaborazioni con Enti esterni:
- In Italia: INFN, Università degli studi di Milano, Pisa, Padova, Genova, Firenze, Verona, Torino,
Parma, Roma La Sapienza, Roma Tor Vergata, Ferrara.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
- All'estero: New York University; Ecole Polytechnique (Parigi); CERN; LPTHE; Universitè Pierre et
Marie Curie, Paris VI; Denis Diderot, Paris VII; University of Pittsburgh; McGill University, Montreal;
LAPTH, Annecy; Max Planck Institute, Potsdam; Saclay; Duhram; DESY-Zeuthen (Germania); DESYHamburg (Germania); Univ. of Muenster (Germania); Nikheff; Fermilab; Melbourne Univ. (Australia);
Landau Institute, Chernogolovka (Russia); Univ. H. Poincarè, Nancy (Francia); Cambridge (UK);
Sanpietroburgo (Russia); Southhampton (UK); Notre Dame (USA); University of Maryland (USA);
Patras Univ. (Greece); Bern Univ. (Svizzera).
Pubblicazioni:
1. A. Amariti, L. Girardello, A. Mariotti, “NON-SUPERSYMMETRIC META-STABLE VACUA IN SU(N)
SQCD WITH ADJOINT MATTER”- JHEP 0612:058, 2006
2. A. Butti, “DEFORMATIONS OF TORIC SINGULARITIES AND FRACTIONAL BRANES” - JHEP
0610:080, 2006
3. S.J. Gates Jr., S. Penati, G. Tartaglino-Mazzucchelli, “6D SUPERSYMMETRIC NONLINEAR
SIGMA-MODELS IN 4D, N=1 SUPERSPACE” - JHEP 0609:006, 2006
4. S.J. Gates Jr., S. Penati, G. Tartaglino-Mazzucchelli, “6D SUPERSYMMETRY, PROJECTIVE
SUPERSPACE AND 4D, N=1 SUPERFIELDS” - JHEP 0605:051, 2006
5. L. Girardello, A. Mariotti, G. Tartaglino-Mazzucchelli, “ON SUPERSYMMETRY BREAKING AND
THE DIJKGRAAF-VAFA CONJECTURE”- JHEP 0603:104, 2006
6. M.T. Grisaru, S. Penati, A. Romagnoni, “NON(ANTI)COMMUTATIVE SYM THEORY:
RENORMALIZATION IN SUPERSPACE” - JHEP 0602:043, 2006
7. A. Mauri, S. Penati, M. Pirrone, A. Santambrogio, D. Zanon, “ON THE PERTURBATIVE CHIRAL
RING FOR MARGINALLY DEFORMED N=4 SYM THEORIES” - JHEP 0608:072, 2006
8. M. Gunaydin, S. McReynolds, M. Zagermann, “THE R-MAP AND THE COUPLING OF N=2
TENSOR MULTIPLETS IN 5 AND 4 DIMENSIONS” - JHEP 0601:168, 2006
9. S. McReynolds, “FIVE-DIMENSIONAL YANG-MILLS-EINSTEIN SUPERGRAVITY ON ORBIFOLDS:
PARITY ASSIGNMENTS” Phys. Rev. D73:065025, 2006
10. R. Minasian, M. Petrini, A. Zaffaroni, “GRAVITY DUALS TO DEFORMED SYM THEORIES AND
GENERALIZED COMPLEX GEOMETRY”' - JHEP 0612:055, 2006
11. D. Orlando, P.M. Petropoulos, “CORFU 05 LECTURES. PART I. STRINGS ON CURVED
BACKGROUNDS” J. Phys. Conf. Ser. 53:551, 2006.
12. D. Orlando, P.M. Petropoulos, K. Sfetsos, “RENORMALIZATION-GROUP FLOWS AND CHARGE
TRANSMUTATION IN STRING THEORY” Talk given at 8th Hellenic School on Elementary Particle
Physics (CORFU2005), Corfu, Greece, 4-26 Sep 2005. Fortsch. Phys. 54:453-461, 2006
13. D. Orlando, “COSET MODELS AND D-BRANES IN GROUP MANIFOLDS” Phys. Lett. B643:290293, 2006
14. M. Pirrone, “GIANTS ON DEFORMED BACKGROUNDS” - JHEP 0612:064, 2006
15. Small x Collaboration (Jeppe R. Andersen et al.) (G. Marchesini), “SMALL X PHENOMENOLOGY:
SUMMARY OF THE 3RD LUND SMALL X WORKSHOP IN 2004” EUR. PHYS. J. C 48:53-105, 2006
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
16. A. Banfi, G.P. Salam, G. Zanderighi, “INFRARED SAFE DEFINITION OF JET FLAVOR” EUR.
PHYS. J. C 47:113-124, 2006
17. M. Cacciari, P. Nason, C. Oleari, “A STUDY OF HEAVY FLAVORED MESON FRAGMENTATION
FUNCTIONS IN E+ E- ANNIHILATION” - JHEP 0604:006, 2006
18. Y. Delenda, R. Appleby, M. Dasgupta, A. Banfi, “ON QCD RESUMMATION WITH K(T)
CLUSTERING” - JHEP 0612:044, 2006
19. Yu.L. Dokshitzer, G. Marchesini, G.P. Salam, “REVISITING PARTON EVOLUTION AND THE
LARGE-X LIMIT” PHYS. LETT. B 634:504-507, 2006
20. Yu.L. Dokshitzer, G. Marchesini, “SOFT GLUONS AT LARGE ANGLES IN HADRON
COLLISIONS” - JHEP 0601:007, 2006
21. B. Jager, C. Oleari, D. Zeppenfeld, “NEXT-TO-LEADING ORDER QCD CORRECTIONS TO Z
BOSON PAIR PRODUCTION VIA VECTOR-BOSON FUSION” PHYS. REV. D 73:113006, 2006
22. B. Jager, C. Oleari, D. Zeppenfeld, “NEXT-TO-LEADING ORDER QCD CORRECTIONS TO W+WPRODUCTION VIA VECTOR-BOSON FUSION” - JHEP 0607:015, 2006
23. P. Nason, G. Ridolfi, “A POSITIVE-WEIGHT NEXT-TO-LEADING-ORDER MONTE CARLO FOR Z
PAIR HADROPRODUCTION” - JHEP 0608:077, 2006
24. Particle Data Group (W.-M. Yao et al.)(P. Nason), “SECTION ON FRAGMENTATION
FUNCTIONS, REVIEW OF PARTICLE PHYSICS” J. PHYS. - G - 33:1-1232, 2006
25. A. Nobile, F. Rapuano, “STUDY OF A MODEL FOR THE FOLDING OF A SMALL PROTEIN” J.
PHYS. COND. MATT. 18, 5687, 2006
26. apeNEXT Collaboration (F. Belletti et al., H. Simma), “THE APENEXT PROJECT” Prepared for
10th International Workshop on Advanced Computing and Analysis Techniques in Physics Research
(ACAT 05), Zeuthen, Germany, 22-27 May 2005. Nucl. Instrum. Meth. A559:90-94, 2006
27. B.B Beard, M. Pepe, S. Riederer, U.J. Wiese, “EFFICIENT CLUSTER ALGORITHM FOR CP(N-1)
MODELS” Comput. Phys. Commun. 175 (2006) 629
28. C. Brügger, F. Kämpfer, M. Pepe, U.J. Wiese, “MAGNON-MEDIATED BINDING BETWEEN
HOLES IN AN ANTIFERROMAGNET” EUR. J. PHYS. 53 (2006) 433
29. C. Brügger, F. Kämpfer, M. Moser, M. Pepe, U.J. Wiese, “TWO-HOLE BOUND STATES FROM A
SYSTEMATIC LOW-ENERGY EFFECTIVE FIELD THEORY FOR MAGNONS AND HOLES IN AN
ANTIFERROMAGNET” Phys. Rev. B 74, (2006) 224432
30. C. Destri, A. Sartirana, “IMPROVED HARTREE-FOCK RESUMMATIONS AND SPONTANEOUS
SYMMETRY BREAKING” Phys. Rev. D 73:025012, (2006)
31. C. Destri, H.J. de Vega, “ULTRAVIOLET CASCADE IN THE THERMALIZATION OF THE
CLASSICAL \PHI^4 THEORY IN 3+1 DIMENSIONS” Phys. Rev. D 73, 025014 (2006)
32. F. Rapuano et al. (the APE Collaboration), “COMPUTING FOR LATTICE QUANTUM CHROMO
DYNAMICS: APENEXT” IEEE CISE Vol. 8, No. 1, (2006)
Progetti finanziati:
a) PRIN (Cofinanziamento MIUR):
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
TEORIE DI GAUGE E DI STRINGA - Anno 2005 - Coordinatore locale: L. Girardello
(Cofinanziamenti precedenti: 1997, 1999, 2001, 2003)
STUDI PERTURBATIVI E NON PERTURBATIVI IN TEORIE QUANTISTICHE DEI CAMPI PER LE
INTERAZIONI FONDAMENTALI - Anno 2004 Prot. 2004023950 - Coordinatore locale e nazionale: G. Marchesini
b) Iniziative specifiche INFN:
MI12 - Coordinatore locale (e nazionale) L. Girardello
MI11 - Coordinatore locale G. Marchesini
PR21 - Coordinatore locale P. Nason
TO61 - Coordinatore locale C. Destri
c) Progetto speciale APE (INFN)
d) Contratti CEE:
"Constituents, Fundamental Forces and Symmetries of the Universe" (contract MRTN-CT-2004005104) - Coordinatore locale: L. Girardello
"Small-x physics: Interface between perturbative and non-perturbative QCD dynamics", CEE INTAS 00
00366 - Coordinatore locale: G. Marchesini
Laboratori del Gruppo:
- Laboratorio di calcolo parallelo
- Laboratorio didattico di calcolo avanzato
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
FISICA DELLE PARTICELLE
Personale
Fiorini Ettore
Negri Pietro
Pullia Antonino
Brofferio Chiara
Calvi Marta
Paganoni Marco
Ragazzi Stefano
Tabarelli de Fatis Tommaso
Zanotti Luigi
Nucciotti Angelo
Pavan Maura
Pensotti Simonetta
Bellunato Tito
Capelli Silvia
Ghezzi Alessio
Callegaro Cristiano
De Lucia Antonio
Govoni Pietro
Sisti Monica
Professore Ordinario
Professore Ordinario
Professore Ordinario
Professore Associato
Professore Associato
Professore Associato
Professore Associato
Professore Associato
Professore Associato
Ricercatore
Ricercatore
Ricercatore
Assegnista
Assegnista
Assegnista
Tecnico
Tecnico
Tecnico Laureato
Tecnico Laureato
Collaborano anche il Prof. Giuliano Boella, ordinario, e il Prof. Massimo Gervasi, associato.
Personale INFN:
Ricercatori: M. Bonesini, C.M. Cattadori, O. Cremonesi, P. D'angelo, S. Malvezzi, C. Matteuzzi, D.
Menasce, L. Moroni, D. Pedrini, S. Pirro, E. Previtali, P.G. Rancoita, N. Redaelli, S. Sala
Tecnologi: C. Arnaboldi, L. Carbone, P. Dini, G.L. Pessina
Dottorandi:
G. Cerati, C. Nones, M. Malberti, R. Salerno, L. Sala, V. Tancini
Ricerca
1) Ricerca del bosone di Higgs con il rivelatore CMS ad LHC
2) Fisica elettrodebole con il rivelatore DELPHI al LEP
3) Studio di violazione di CP nel settore del b con il rivelatore LHCb ad LHC
4) Esperimenti HARP e NUFACT/MICE
5) Sviluppo di rivelatori di radiazioni di grandi superfici
6) Studio di risonanze mesoniche con il rivelatore L3 al LEP
7) Studi di astroparticelle con l’esperimento AMS
8) Fisica del charm con l’esperimento FOCUS
9) Fisica dei Neutrini
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
1) Esperimento CMS
Convenzione INFN
M. Bonesini, P. D’Angelo, A. Ghezzi, S. Magni, S. Malvezzi, D. Menasce, L. Moroni, P. Negri, M.
Paganoni, D. Pedrini, A. Pullia, S. Ragazzi, N. Redaelli, S. Sala, T. Tabarelli de Fatis, G. Cerati, P.
Dini, P. Govoni, F. Ferri, M. Malberti, M. Rovere, L. Sala, R. Salerno, S. Taroni
Tecnici: R. Bertoni, F. Chignoli, R. Mazza
Temi di ricerca:
CMS (Compact Muon Solenoid) è un esperimento multipurpose che opererà all’acceleratore
LHC. Suoi obbiettivi principali sono la ricerca dell’Higgs e l’esplorazione di possibile nuova fisica alla
scala del TeV (supersimmetrie, extradimensioni, nuove interazioni forti, ecc.).
Il gruppo di Milano è coinvolto nella costruzione del calorimetro elettromagnetico e del
rivelatore a pixel. Il calorimetro elettromagnetico, costituito da 80000 cristalli di PbWO4 , è stato scelto
per la sua eccezionale risoluzione energetica (termine costante inferiore allo 0.5%), cruciale per la
scoperta di bosoni di Higgs leggeri, nel canale di decadimento H γ γ. Per garantire queste
prestazioni il calorimetro deve operare ad una temperatura stabilizzata con una precisione pari a 0.05
°C. A Milano è stata affidata la responsabilità della progettazione e della costruzione del sistema di
raffreddamento.
L’esperimento CMS (Compact Muon Solenoid) che opererà all'acceleratore LHC (Large Hadron
Collider) del CERN (foto copyright CERN)
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Milano partecipa, con ruoli di coordinamento, ai test su fascio per lo studio dettagliato della
risposta del calorimetro e a tutte le fasi del suo assemblaggio e della sua calibrazione prima
dell’installazione in situ. E’ parte attiva nella progettazione del software dell’esperimento, in particolare
per la ricostruzione di elettroni e fotoni e la calibrazione in situ del calorimetro.
Il rivelatore a pixel di silicio costituisce la parte più interna del sistema di tracciamento
dell’esperimento. Grazie alla sua elevata granularità, 100×150 µm2, permette di ricostruire le tracce
cariche nelle immediate vicinanze della zona d’interazione fra i due fasci di protoni e quindi di
riconoscere la presenza di eventuali vertici di decadimento di adroni contenenti il quark b (b-tagging).
Risulta in tal modo fondamentale per l’individuazione e ricostruzione degli eventi più interessanti, quali
quelli con top, W, Z e H, che tipicamente decadono in b.
Il gruppo di Milano partecipa alla costruzione della parte in avanti del rivelatore a pixel ed è
responsabile della sua installazione e messa in funzione finale. Ne ha curato i test su fascio, quelli per
la caratterizzazione delle varie componenti durante la fase di costruzione e sta ora sviluppando il
software necessario per verificare il corretto funzionamento del rivelatore durante le future fasi di
presa-dati. E’ coinvolto negli sviluppi del programma di ricostruzione delle tracce ed in quelli per
l’allineamento del rivelatore a pixel.
Oltre a queste attività di carattere più strumentale, il gruppo sta studiando le potenzialità di CMS
in diversi canali di fisica, quali la ricerca di Higgs nel decadimento in 2 bosoni, quella dello Higgs in due
leptoni τ, lo studio della produzione e delle proprietà dei bosoni W e la ricerca di processi non
standard. E’ stata installata una farm di computer che opererà all’interno del progetto GRID.
Pubblicazioni:
1. P. Adzic at al., the CMS Collaboration “RESULTS OF THE FIRST PERFORMANCE TESTS OF THE
CMS ELECTROMAGNETIC CALORIMETER” Eur. Phys.J.C44S1:1-10, 2006
2. A. Ghezzi for the CMS ECAL Collaboration “RECENT TESTBEAM RESULTS OF THE CMS
ELECTROMAGNETIC CALORIMETER” Nucl. Phys. Proc. Suppl.150:93-97, 2006.
2) Esperimento DELPHI
Convenzione INFN
M. Bonesini, M. Calvi, C. Matteuzzi, P. Negri, M. Paganoni, A. Pullia, N. Redaelli, S. Ragazzi, T.
Tabarelli de Fatis
Temi di ricerca:
La presa dati dell’esperimento al LEP è ormai conclusa, ma è continuata l’analisi dei dati
raccolti.
Sono state portate a termine pubblicazioni di risultati ottenuti in diversi campi concernenti la
fisica elettromagnetica e adronica; in particolare la fisica del quark b e la ricerca di fisica oltre il Modello
Standard.
Pubblicazioni:
1. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) “STUDY OF LEADING HADRONS IN GLUON AND
QUARK FRAGMENTATION “ Phys. Lett. B643 (2006) 147-157
2. ALEPH, DELPHI, L3 and OPAL Collaborations and LEP Working Group for Higgs Boson Searches
(S. Schael et al.) “SEARCH FOR NEUTRAL MSSM HIGGS BOSONS AT LEP“ Eur. Phys. J. C47
(2006) 547-587
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
3. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) “EVIDENCE FOR AN EXCESS OF SOFT PHOTONS IN
HADRONIC DECAYS OF Z0” Eur. Phys. J. C47 (2006) 273-294
4. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) “A DETERMINATION OF THE CENTRE-OF-MASS
ENERGY AT LEP2 USING RADIATIVE 2-FERMION EVENTS” Eur. Phys. J. C46 (2006) 295-305
5. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) “STUDY OF DOUBLE-TAGGED GAMMA GAMMA
EVENTS AT LEPII” Eur. Phys. J. C46 (2006) 559-568
6. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) “DETERMINATION OF THE B QUARK MASS AT THE
M(Z) SCALE WITH THE DELPHI DETECTOR AT LEP” Eur. Phys. J. C46 (2006) 569-583
7. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) “SEARCH FOR ETA(B) IN TWO-PHOTON COLLISIONS
AT LEP II WITH THE DELPHI DETECTOR “ Phys. Lett. B634 (2006) 340-346
8. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) “DETERMINATION OF HEAVY QUARK NONPERTURBATIVE PARAMETERS FROM SPECTRAL MOMENTS IN SEMILEPTONIC B” Eur. Phys. J.
C45 (2006) 35-59
9. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) ”SINGLE INTERMEDIATE VECTOR BOSON
PRODUCTION IN E+E- COLLISIONS AT SQRT(S) = 183 - 209 GEV” Eur. Phys. J. C45 (2006) 273289
10. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al) “SEARCH FOR EXCITED LEPTONS IN E+ ECOLLISIONS AT SQRT(S)=189-209 GEV” Eur. Phys. J. C46 (2006) 277-293
11. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) “MEASUREMENT AND INTERPRETATION OF
FERMION-PAIR PRODUCTION AT LEP ENERGIES ABOVE THE Z0 RESONANCE” Eur. Phys. J.
C45 (2006) 589-632
12. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) “A MEASUREMENT OF THE TAU HADRONIC
BRANCHING RATIOS” E. Phys. J. C46 (2006) 1-26
13. ALEPH, DELPHI, L3, OPAL and SLD Collaborations LEP and SLD Electroweak Working Group
and SLD Heavy Flavour Group, “PRECISION ELECTROWEAK MEASUREMENTS ON THE Z
RESONANCE“ Physics Reports 427 (2006) 257-454
14. DELPHI Collaboration (J. Abdallah et al.) “MASSES, LIFETIMES AND PRODUCTION RATES OF
XI- AND ANTI-XI+ AT LEP 1” Phy. Lett. B639 (2006) 179-191
3) Esperimento LHCb
Convenzione INFN
C. Arnaboldi, T. Bellunato, M. Calvi, C. Matteuzzi, M. Musy, E. Panzeri, D. Perego, G. Pessina
Tecnici: F. Chignoli, R. Mazza, R. Bertoni
Temi di ricerca:
L'esperimento LHCb (Large Hadron Collider Beauty Experiment) presso LHC effettuerà misure
di violazione di CP nei mesoni B che renderanno possibile una determinazione precisa degli elementi
della matrice CKM e la messa in evidenza di eventuali contributi di fisica oltre il Modello Standard.
Un aspetto cruciale nello studio dei decadimenti dei mesoni B è l'identificazione degli adroni
per mezzo dei rivelatori RICH (Ring Imaging CHerenkov). Il gruppo di Milano ha la responsabilità del
rivelatore in aerogel. Il progetto finale comporta l’uso di mattonelle di aerogel di grandi dimensioni
(20x20x5 cm3) prodotte nei laboratori Boreskov di Novosibirsk, sviluppate nell’ambito dei progetti
INTAS cui il gruppo partecipa. Nel laboratorio in Dipartimento vengono fatte misure ottiche su campioni
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
di aerogel di diverso tipo, volte alla caratterizzazione e monitoraggio delle loro proprietà. Nell’autunno
2006 è stato effettuato un test al CERN usando il fascio H6 estratto dall’SPS di adroni di 80 GeV/c di
momento e distanza tra i bunchs di 25 ns (uguale a quella di LHC). Il prototipo di RICH era
equipaggiato con 48 fotorivelatori ibridi HPD e la corrispondente catena completa di alimentazione,
controllo e lettura. Il sistema di LV e di HV dei fotorivelatori è responsabilità di Milano che ha sviluppato
entrambe le schede. I risultati del test, in corso di analisi, dimostrano l’ottimo funzionamento dei
fotorivelatori.
Il gruppo di Milano è coinvolto negli studi sul flavour tagging (identificazione del sapore dei
mesoni B), indispensabile per poter effettuare le misure di mixing e per gran parte delle ricerche di
violazione di CP. Inoltre, partecipa agli studi per la misura delle oscillazioni del mesone Bs, di
decadimenti rari del Bs e agli studi sulla ricerca del bosone di Higgs.
Pubblicazioni:
1. T. Bellunato et al. "REFRACTIVE INDEX INHOMOGENEITY WITHIN AN AEROGEL BLOCK" Nucl.
Instrum. Methods Phys. Res., A 556, Issue 1 (2006) 140-145
2. A. Yu. Barnyakov et al. "DEVELOPMENT OF AEROGEL CHERENKOV COUNTERS AT
NOVOSIBIRSK" Radiation Physics and Chemistry 75 (2006) 862-867
3. C. Arnaboldi et al. “THE HIGH VOLTAGE DISTRIBUTION SYSTEM FOR THE HYBRID
PHOTODETECTOR ARRAYS OF RICH1 AND RICH2 AT LHCB” in IEEE Trans. Nucl. Sci. 53:13971402, 2006
4. T. Bellunato et al. "THE RICH WITH AEROGEL FOR THE LHCB EXPERIMENT" Nuclear Physics B
(Proc. Suppl.) 150 (2006) 281-284
5. D.L. Perego "LHCB RICH DETECTORS" Springer Proceedings in Physics 108 (2006) 348-349
6. G. Aglieri Rinella et al. "TEST-BEAM RESULTS FROM A RICH DETECTOR PROTOTYPE USING
AEROGEL RADIATOR AND PIXEL HYBRID PHOTON DETECTORS" LHCb 2006-006, Cern, Geneva
4) Esperimenti HARP e NUFACT/MICE
Convenzione INFN
HARP: M. Bonesini, A. De Min, F. Ferri, M. Paganoni, F. Paleari
NUFACT/MICE : D. Batani, M. Bonesini, F. Strati
Temi di ricerca:
L’esperimento HARP ha preso dati al Protosincrotone del CERN per lo studio sistematico della
adroproduzione con fasci di energia da 1.5 a 15 GeV/c con bersagli nucleari di vari elementi.
L’apparato sperimentale è a geometria aperta e la ricostruzione delle particelle è sull’intero
angolo solido.
Il gruppo di Milano ha costruito, in collaborazione con un gruppo INFN di Padova, il muro di
tempo di volo in avanti, che copre un area di circa 7 x 2.5 m2, con una risoluzione inferiore a 200 ps per
l’identificazione di particelle a bassa energia. In particolare, si è occupato della messa a punto del
sistema di monitor temporale, basato su un laser Nd-Yag ultraveloce, in collaborazione con membri
della unità INFM di Como.
Le attività del Working Group NUFACT (sponsorizzato dall’ECFA) hanno riguardato invece gli
studi di fisica connessi col progetto di neutrino factory ed il relativo R&D.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
E’ iniziata la partecipazione all’esperimento di R&D MICE per lo studio del problema del
cooling dei muoni, essenziale nel progetto di neutrino factory, sviluppando un rivelatore a tempo di volo
ultraveloce (risoluzione 50 ps) in collaborazione con la sezione INFN di Pavia, il DPNC della Università
di Ginevra e il Dipartimento di Fisica della Università di Sofia sotto la responsabilità del gruppo di
Milano - Bicocca. Alcuni prototipi di rivelatori sono stati testati alla BTF dei LNF di Frascati.
E' in corso la costruzione di questi rivelatori e del loro sistema di calibrazione laser.
Pubblicazioni:
1. M. Bonesini, A. Guglielmi “HADROPRODUCTION EXPERIMENTS FOR PRECISE NEUTRINO
BEAM CALCULATIONS” Physics Reports 433 (2006) 65
2. M. Bonesini “HADROPRODUCTION DATA PARAMETRIZATIONS FOR FAST NEUTRINO BEAM
CALCULATIONS”, Nucl. Phys. Proc. Suppl. 155 (2006) 193
3. M.G. Catanesi et al. HARP Collaboration “MEASUREMENT OF THE PRODUCTION CROSSSECTION OF POSITIVE PIONS IN P-AL COLLISIONS AT 12.9-GEV/C” Nucl. Phys. B372 (2006) 1
4. M. Bonesini et al., Proceedings 9th ICATPP Conference, Villa Erba, World Scientific p. 26-30 (2006)
5. M. Bonesini “THE MICE DETECTOR INSTRUMENTATION” Nucl. Phys. Proc. Suppl. 155 (2006)
339
6. M. Bonesini et al. “BEHAVIOUR IN HIGH MAGNETIC FIELDS OF FINE-MESH PHOTO
DETECTORS FOR FAST TIME-OF-FLIGHT DETECTORS” Nucl. Instr. Methods A567 (2006) 200
7. F. Arneodo et al. ICARUS Milano Collaboration “PERFORMANCE OF A LIQUID ARGON TIME
PROJECTION CHAMBER EXPOSED TO THE WANF NEUTRINO BEAM” Phys. Rev. D74:112001
(2006)
5) Sviluppo di rivelatori di radiazioni di grandi superfici
Convenzione INFN
T. Bellunato, N. Redaelli, T. Tabarelli de Fatis
Tecnici: R. Bertoni
Temi di ricerca:
Si sviluppano rivelatori di radiazioni ionizzanti RPC (Resistive Plate Chambers) con elettrodi in
vetro float per applicazioni in fisica delle alte energie.
L’attività si è concentrata sulla realizzazione di prototipi di nuova concezione, nei quali la
funzione di controllo del processo di moltiplicazione di carica nel gas, materiale sensibile del rivelatore,
usualmente assolta da fluorocarburi, è svolta da una struttura passiva a nido d'ape inserita tra gli
elettrodi.
Questo accorgimento consente di ridurre l’instabilità di lungo termine dei rivelatori, associata alla
corrosione degli elettrodi per opera di acido fluoridrico prodotto nella decomposizione dei fluorocarburi.
Si sono inoltre affrontati studi concettuali relativi all’impiego di questi rivelatori in esperimenti
futuri.
I risultati conseguiti, non ancora conclusivi, sono stati oggetto di comunicazione a congressi
internazionali e sono stati in parte pubblicati su rivista.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Pubblicazioni:
1. A. Calcaterra, R. De Sangro, G. Mannochi, P. Patteri, P. Picchi, M. Piccolo, N. Redaelli, T. Tabarelli
de Fatis, G.C. Trinchero “A NEW CONCEPT FOR STREAMER QUENCHING IN RESISTIVE PLATE
CHAMBERS”, Nucl. Instrum. Meth. A565:444-449, 2006
2. A. Calcaterra, R. De Sangro, G. Mannochi, P. Patteri, P. Picchi, M. Piccolo, N. Redaelli, T. Tabarelli
de Fatis, G.C. Trinchero “NEW LARGE AREA GLASS RPC: DEVELOPMENT, PRODUCTION AND
PERFORMANCES”, IEEE Trans. Nucl. Sci.53:341-345, 2006
3. A. Donini, E. Fernandez-Martinez, P. Migliozzi, S. Rigolin, L. Scotto Lavina, T. Tabarelli de Fatis, F.
Terranova “A BETA BEAM COMPLEX BASED ON THE MACHINE UPGRADES OF THE LHC” Eur.
Phys. J.C48:787-796, 2006
6) Esperimento L3
Convenzione INFN
S. Pensotti, P.G. Rancoita
Temi di ricerca:
L’esperimento L3 è stato portato a termine presso il collisore elettroni-positroni LEP al CERN di
Ginevra. La presa dati dell’esperimento è attualmente conclusa, mentre continua l’attività di analisi dei
dati raccolti. Le interazioni ad alta energia di coppie e+e- possono avvenire anche attraverso la
collisione di due fotoni virtuali che danno origine a risonanze mesoniche. In questo modo è possibile,
tra l'altro, determinare la larghezza radiativa, ηγγ, del mesone e la dipendenza da Q2 della sezione
d'urto di formazione.
A Milano sono state studiate le risonanze ηb ed ηc. Per quest’ultima particella, che è uno stato
legato cc‾ con jpc= 0-+, sono stati utilizzati i dati raccolti fino ad un’energia di 183 GeV nel centro di
massa ed una luminosità integrata di 140 pb-1. Attualmente è stato completato lo studio della particella
ηc estendendolo a tutti i dati raccolti ad energie nel centro di massa fino a 209 GeV, corrispondenti ad
oltre 610 pb-1.
Inoltre sono state ricercate risonanze a massa maggiore utilizzando dati corrispondenti alla
luminosità integrata di circa 610 pb-1. In particolare sono stati selezionati dei possibili candidati per la
particella ηb, che è uno stato legato bb‾.
Pubblicazioni:
S. Pensotti, P.G. Rancoita et al.:
1. “SEARCH FOR NEUTRAL MSSM HIGGS BOSONS AT LEP” Eur. Phys. J C 47 (2006), 547
2. “MEASUREMENT OF HADRON AND LEPTON-PAIR PRODUCTION IN E+E- COLLISIONS AT √S
= 192-208 GEV AT LEP” Eur. Phys. J C 47 (2006), 1
3. MEASUREMENT OF THE MASS AND WIDTH OF THE W BOSON AT LEP, Eur. Phys. J C 45
(2006), 569
4. “ANALYSIS OF THE π+π-π+π- AND π+π0π –π0 FINAL STATES IN QUASI-REAL TWO-PHOTON
COLLISIONS AT LEP” Phys. Lett. B 638 (2006), 128
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
7) Esperimento AMS
Convenzione INFN
P. Bobik, D. Brogioli, G. Boella, M. Boschini, C. Consolandi, D. Grandi, M. Gervasi, S. Pensotti, P.G.
Rancoita, M. Tacconi, G. Volpini
Temi di ricerca:
L’attività svolta per l’esperimento AMS nel campo delle Astroparticelle è volta alla ricerca
dell’antimateria nei raggi cosmici a bordo dello Space Shuttle (volo STS-91) e della Stazione Spaziale
Internazionale Alpha (ISSA). Il responsabile delle collaborazioni internazionali di entrambi gli
esperimenti è il prof. S.C.C. Ting (MIT, Boston USA), premio Nobel per la Fisica nel 1976.
a) Nell’anno 2006 l’attività di ricerca nel campo delle astroparticelle ha principalmente
riguardato lo studio di effetti relativi alla propagazione dei raggi cosmici nella cavità solare e nella
magnetosfera terrestre utilizzando anche i dati raccolti durante il volo STS-91 (AMS-01).
Tracciamento di particelle cariche nella magnetosfera terrestre
Il codice di tracciamento, sviluppato a Milano e utilizzato prevalentemente sulla farm Linux
dedicata allo scopo, ha richiesto l’ottimizzazione di algoritmici basati su modelli sviluppati dalla NASA.
Inoltre, sarà in grado di tracciare, in tempo quasi reale, le particelle misurate sulla Stazione Spaziale da
AMS-02.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
•
•
•
•
•
I risultati più recenti sono i seguenti:
È stato ultimato il lavoro sulla funzione di trasferimento (TF) che descrive la permeabilità della
magnetosfera ai raggi cosmici.
Lo studio della TF è stato esteso agli ioni di elio attraverso una simulazione isotropa di eventi
con un metodo Monte Carlo. Il risultato è stato confrontato con i dati sperimentali di AMS-01.
È stato fatto lo studio della TF anche per ioni più pesanti (Carbonio e Ferro). In questo caso i
risultati sono stati confrontati con i dati sperimentali del satellite HEAO-3.
È stato calcolato il flusso dei RC nel periodo di inizio dell’attività di AMS-02, ovvero il 2009.
Questo è stato possibile a partire dal modello di campo magnetico terrestre IGRF ed
estrapolando l’attività solare dai dati misurati negli ultimi 4 cicli solari.
Si sta inoltre studiando un approccio alternativo che utilizza il forward tracing. Il problema è
evitare un uso abnorme di cpu.
Studio della modulazione solare sui raggi cosmici galattici
E’ stato sviluppato un modello bidimensionale di modulazione solare attraverso la simulazione
stocastica di eventi. Questo nuovo modello ci consente di tenere conto di effetti dipendenti dal tempo e
dal segno della carica, quindi con una maggiore complessità della modellizzazione ed una
conseguente maggiore necessità di CPU per la simulazione. La farm Linux attuale è stata in parte
utilizzata per questo scopo.
I principali risultati ottenuti sono i seguenti:
• È stata completata la modellizzazione del campo magnetico interplanetario e la sua
interazione con i RCG. È stato incluso anche l’effetto della deriva di carica che dipende dalla
polarità del campo magnetico solare.
• Sono stati prodotti i primi spettri che abbiamo confrontato con i dati sperimentali, ottenendo
risultati incoraggianti, se pur preliminari e limitati al periodo di presa dati di AMS-01. Questo ci
consentirà di mettere a punto un modello accurato quando si avranno dei dati accurati al
variare delle fasi di attività solare, come avverrà con AMS-02.
• È stato inoltre studiato l’andamento della modulazione solare a diverse distanze dal sole, in
particolare nella posizione dei pianeti.
• Si è cominciato a studiare l’effetto del bordo esterno dell’eliosfera l’interazione con il campo
magnetico interstellare. Vi è la possibilità che una frazione di particelle uscenti dall’eliosfera
possa rientrarvi e contribuire al flusso totale.
Abbondanze isotopiche
Abbiamo iniziato a valutare le abbondanze delle varie specie chimiche presenti nei raggi
cosmici. In particolare stiamo lavorando sugli effetti della magnetosfera e quindi sulle abbondanze
misurate in orbita vicino alla Terra.
I primi risultati ottenuti sono i seguenti:
• È stato prodotto lo studio della TF anche per Carbonio e Ferro.
• Sono stati calcolati i flussi in magnetosfera nelle diverse zone geomagnetiche.
• Sono state valutate le abbondanze, in magnetosfera, di He, C, e Fe riferite ai protoni, mettendo
in evidenza che queste sono diverse da quelle calcolate al di fuori a causa del taglio
geomagnetico che agisce sulla rigidità.
b) Presso il Dipartimento è stato potenziato il “Data Centre” di AMS nel quale è mantenuto
l’intero archivio dei dati di AMS-01 organizzato con una struttura di data-catalog. E’ in fase di avanzato
sviluppo il sistema di trasferimento dati che potrà essere usato per il trasferimento da/per il Data
Repository relativo alla raccolta dati su ISSA. Tale sistema deve, da un lato, trasferire dati di
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
produzione MonteCarlo dai siti remoti al Science Operation Center (SOC) presso il CERN, e dall'altro
trasferire da esso verso l'Italian Ground Segment (IGS), installato presso il CNAF, tutti i dati di
MonteCarlo e calibrazione del 2005 e del 2006. Il sistema si appoggia, presso il SOC (CERN), ad un
complesso di servers e di storage gestiti e mantenuti dal gruppo di Milano. I due sistemi, basati sulla
stessa architettura client/server e RDBMS, sono stati ottimizzati per le diverse finalità: semplicità di
installazione e monitoraggio per il sistema di trasferimento MonteCarlo e robustezza e alta efficienza
per il sistema di trasferimento verso IGS. In particolare, quest'ultimo ha visto anche l'integrazione con
le librerie di storage di massa CASTOR per realizzare ed ottimizzare l'uso delle risorse dell'IGS.
Parallelamente, al fine di garantire la consistenza dei diversi campioni di dati, è in funzione a Milano il
sistema di DT Management and Survey in grado di rivelare, notificare e correggere eventuali
inconsistenze (attualmente attestate intorno al 0.03 % del campione).
Infine, per poter mantenere e aggiornare il sistema di trasferimento, è in produzione a Milano
un cluster di macchine ad architettura x86 Gnu/Linux per la produzione di dati MonteCarlo, il cui
campione è usato per testare e migliorare le nuove versioni del software di DT.
Inoltre, il centro CNAF costituisce, dopo l’approvazione alla fine del 2003 da parte della
Commissione II nazionale, il data-depository per i dati Monte Carlo e costituirà la “master copy” dei dati
raw dell’esperimento raccolti su ISSA. Il CNAF assieme al laboratorio di Milano, che ha la funzione di
Data-Transfer Management and Survey (DTMS), costituiscono il ground-segment italiano integrato nel
complesso del ground segment della collaborazione AMS2.
c) Per l’applicazione in campo spaziale di dispositivi su tecnologia HF2CMOS è stata
completata un’attività volta alla qualificazione spaziale. In particolare sono stati studiati gli effetti dovuti
alla dose totale depositata dalla radiazione. I transistori bipolari usati sono stati irraggiati
complessivamente con neutroni, ioni di C, Ar, Kr ed elettroni.
I risultati sperimentali mostrano che, per le dosi previste su ISSA, le variazioni dei guadagni
sono risultate inferiori alle fluttuazioni legate alla tecnologia tra i componenti non irraggiati anche per
correnti di collettore dell’ordine del µA. In questo tipo di studio si è potuto evidenziare che la riduzione
del guadagno dei transistori dipende dalle coppie di Frenkel generate, ma non (in prima
approssimazione) dalla particella incidente. Le tensioni di soglia della componentistica MOS è stata
investigata utilizzando ioni di Ar e Kr e seguendo le specifiche ESA. Le soglie si sono spostate entro i
limiti accettabili ai fini funzionali dopo irraggiamenti equivalenti a circa due ordini di grandezza superiori
a quelli previsti in un anno di operazione presso ISSA. E’ attualmente in fase di prova una nuova
tecnologia di tipo SOI con caratteristiche più avanzate di quella già esaminata.
Pubblicazioni:
P. Bobik, D. Brogioli, G. Boella, M. Boschini, C. Consolandi, D. Grandi, M. Gervasi, S. Pensotti, P.G.
Rancoita, M. Tacconi, G. Volpini
1. “MAGNETOSPHERIC TRANSMISSION FUNCTION APPROACH TO DISENTANGLE PRIMARY
FROM SECONDARY COSMIC RAY FLUXES IN THE PENUMBRA REGION” J. Geophys. Res. 111
2006, A05205, doi:10.1029/2005JA011235
2. ”IONS ABUNDANCE CLOSE TO THE EARTH SURFACE: THE ROLE OF
THE MAGNETOSPHERE” Proc. of the 9th International Conference on Particle Physics and Advanced
Technology (9th ICPPAT, Como 17-21/10/2005), World Scientific (Singapore) 2006, 928
3. “PRIMARY HELIUM COSMIC RAY INSIDE THE MAGNETOSPHERE: A TRANSMISSION
FUNCTION STUDY” Proc. of the 9th International Conference on Particle Physics and Advanced
Technology (9th ICPPAT, Como 17-21/10/2005), World Scientific (Singapore) 2006, 909
4. “A 2D STOCHATSIC MONTECARLO FOR THE SOLAR MODULATION OF GCR: A PROCEDURE
TO FIT INTERPLANETARY PARAMETERS COMPARING TO THE EXPERIMENTAL DATA” Proc. of
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
the 9th International Conference on Particle Physics and Advanced Technology (9th ICPPAT, Como 1721/10/2005), World Scientific (Singapore) 2006, 206.
5. “SYSTEMATIC INVESTIGATION OF MONOLITHIC BIPOLAR TRANSISTORS IRRADIATED WITH
NEUTRONS, HEAVY IONS AND ELECTRONS FOR SPACE APPLICATIONS” Nucl. Instr. and Meth.
in Phys. Res. B 252 2006, 276, doi:10.1016/j.nimb.2006.08.018
6. M. Barone, E. Borchi, A. Gaddi, C. Leroy, P.G. Rancoita and R. Ruchti (Editors) “ROCEEDINGS OF
THE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCERENCE ON PARTICLE PHYSICS AND ADVANCED
TECHNOLOGY”(9th ICPPAT, Como 17-21/10/2005), World Scientific (Singapore), ISBN 981-258-7984, 2006
8) Esperimento FOCUS
Convenzione INFN
P. Dini, S. Malvezzi, D. Menasce, L. Moroni, D. Pedrini, M. Rovere, S. Sala
Temi di ricerca:
I dati raccolti dall’esperimento di fotoproduzione FOCUS al Tevatron di FNAL costituiscono
ancor oggi una fonte inesauribile di fisica del charm. Grazie alle nuove tecniche d’analisi sviluppate si
sono potuti sondare sia i decadimenti semileptonici che quelli adronici ad un livello mai raggiunto. Il
contributo del gruppo di Milano in questo ambito è stato determinante soprattutto per gli sviluppi
condotti nell’analisi su Dalitz plot dei decadimenti adronici del charm. Di questo sicuramente
beneficeranno le analoghe analisi condotte sul b dagli esperimenti alle macchine e+e-, come BaBar e
Belle.
Pubblicazioni:
P. Dini, S. Malvezzi, D. Menasce, L. Moroni, D. Pedrini, M. Rovere, S. Sala
1. “A NON-PARAMETRIC APPROACH TO MEASURING THE K- PI+ AMPLITUDES IN D+ ---> K- K+
PI+ DECAY” Submitted to Phys. Lett. B, e-Print Archive: hep-ex/0612032
2. “SEARCH FOR A PENTAQUARK DECAYING TO P K(S)0“ Phys. Lett. B639:604-611, 2006
3. “K(*)(892)0 LINESHAPE AND K PI SCALAR CONTRIBUTION FROM D+ ---> K- PI+ MU+ NU AT
FOCUS“ AIP Conf. Proc. 814:695-700, 2006
4. “NEW MEASUREMENT OF BR(D+ ---> RHO0 MU+ NU) / BR(D+ ---> ANTI-K*0 MU+ NU)
BRANCHING RATIO“ Phys. Lett. B637:32-38, 2006
5. “STUDY OF THE DECAY ASYMMETRY PARAMETER AND CP VIOLATION PARAMETER IN THE
LAMBDA(C)+ ---> LAMBDA PI+ DECAY“ Phys. Lett. B634:165-172, 2006
6. “A NON-PARAMETRIC APPROACH TO THE D+ ---> ANTI-K*0 MU+ NU FORM-FACTORS“, Phys.
Lett. B633:183-189, 2006
7. “SEARCH FOR LAMBDA+(C) ---> P K+ PI- AND D+(S) ---> K+ K+ PI- USING GENETIC
PROGRAMMING EVENT SELECTION“ Phys. Lett. B624:166-172, 2005
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
9) Fisica dei Neutrini
a) Misura diretta della massa dell'antineutrino elettronico con metodo calorimetrico
b) Misura del Doppio Decadimento Beta del 130Te
c) Misura del Doppio Decadimento Beta del 76Ge
d) Sviluppo di scintillatori organici liquidi drogati con In,Gd,Yb
Personale
a) e b) Personale universitario: C. Brofferio, E. Fiorini, A. Nucciotti, M. Pavan, M. Sisti
Personale INFN: L. Carbone, G. Ceruti, O. Cremonesi, R. Gaigher, G. Galotta, M. Perego, G.
Pessina, S. Pirro, E. Previtali
Personale con contratto a tempo determinato (Università o INFN): C. Arnaboldi, S. Capelli
Dottorandi: C. Nones
c) e d) Personale universitario: E. Bellotti (in trattamento di quiescenza), L. Zanotti
Personale INFN: C. Cattadori
a) Misura diretta della massa dell'antineutrino elettronico con metodo calorimetrico
L'esperimento studia l'end-point dello spettro β del 187Re per determinare la massa dell'antineutrino
elettronico. Si utilizzano schiere di rivelatori termici di AgReO4 caratterizzati da una elevata risoluzione
energetica. Con questa tecnica si realizza una misura calorimetrica dell'energia emessa nel
decadimento del
187Re,
cioè si misura tutta l'energia rilasciata tranne quella sottratta dal neutrino. La
misura calorimetrica dello spettro β si pone in antitesi con la tecnica tradizionalmente impiegata per la
misura diretta della massa dell'antineutrino elettronico, ovvero la spettrometria elettrostatica o
magnetica degli elettroni emessi nel decadimento β del Trizio e ne evita tutte le fonti di errore
sistematico.
Dal 2005 è in fase di sviluppo il nuovo esperimento per la misura diretta della massa del neutrino
MARE (Microcalorimeter Arrays for a Rhenium Experiment). MARE si divide in 2 fasi: MARE-1 prevede
il raggiungimento di una sensibilità sulla massa del neutrino dell’ordine di 1 eV, permettendo di
verificare i risultati degli spettrometri e di controllare la presenza di effetti sistematici inattesi. MARE-2
cercherà di raggiungere una sensibilità pari a 0.2 eV. All’esperimento MARE partecipano gruppi italiani,
tedeschi ed americani.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
b)
a)
In a) il set-up sperimentale disegnato per
MARE-1. In b) l’array della NASA con i
cristalli di AgReO4 utilizzato nei test. In c)
lo spettro di calibrazione del migliore
rivelatore in b)
c)
Nell’ambito di MARE-1, presso il laboratorio criogenico del dipartimento nel corso del 2006 si
sono effettuati ulteriori test per l’ottimizzazione dei nuovi array di AgReO4 realizzati in collaborazione
con NASA/GSFC (Greenbelt, MD, USA) e Wisconsin University (Madison, WI, USA). Si è poi lavorato
al disegno del set-up sperimentale per il nuovo esperimento nell’ambito di MARE-1 che ospiterà 8
array di AgReO4, ciascuno costituito da una matrice di 6x6 rivelatori indipendenti, la sorgente di
calibrazione mobile e i 288 JFET di ingresso dell’elettronica di lettura. Si tratta di sviluppare una
struttura molto compatta in cui convivono componenti a temperature molto diverse. Questo ha richiesto
lo sviluppo ed il test di strutture di supporto in Kevlar e Vespel e di micro-flatcables in Titanio e
Alluminio ottenuti con la tecnica del micromachining.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
b) Misura del Doppio Decadimento Beta del 130Te
Scopo principale di questo filone di ricerca è lo studio del
decadimento beta doppio del 130Te (con e senza emissione di
neutrini) per mezzo di una schiera di rivelatori bolometrici operanti in
un refrigeratore a diluizione presso la Sala A dei Laboratori Nazionali
del Gran Sasso (LNGS). I risultati raggiunti nel corso del 2002 con
una schiera di 20 cristalli di TeO2, pari ad una massa di circa 7 kg di
rivelatore attivo, hanno permesso di fissare dei limiti sulla
combinazione lineare delle masse dei neutrini nota col nome di
“massa efficace” attorno all'elettronvolt, ponendo questo esperimento
al 2º posto a livello internazionale dal punto di vista della sensibilità a
tale parametro.
Per migliorare ulteriormente tale risultato è stato necessario
aumentare di molto la massa e ridurre il più possibile il residuo
(seppur minimo) livello di contaminazione radioattiva naturale ancora
presente nel passato esperimento. Il risultato è l’esperimento
CUORICINO che consiste in 62 cristalli di TeO2, pari ad una massa
attiva di circa 40 kg.
Le misure con CUORICINO sono iniziate nel 2003 e sono
proseguite per tutto il 2004, 2005 ed il 2006 presso la Sala A dei
LNGS. Alla fine dell’anno la sensibilità sulla massa efficace del
neutrino era di circa 0.2÷1.0 eV: un risultato di grande interesse a
causa di una supposta evidenza riportata, con una massa efficace
simile, dalla collaborazione Heidelberg-Moscow per questo
decadimento raro nel 76Ge.
nella foto, CUORICINO
Gli sviluppi futuri di questa ricerca prevedono la realizzazione di
una schiera di rivelatori bolometrici di massa complessiva attorno ad 1
tonnellata (esperimento CUORE), che consentirebbe il raggiungimento di una sensibilità sulla massa
efficace attorno a 0.03 eV, laddove alcune teorie sulla massa dei neutrini prevedono possa trovarsi tale
parametro sperimentale.
L’esperimento CUORE è un esperimento internazionale che vede la collaborazione di gruppi
italiani, spagnoli ed americani. Nell’ambito dell’esperimento CUORE il gruppo del Dipartimento di Fisica
dell'Università degli Studi di Milano - Bicocca ha una posizione di leadership e si occupa dello sviluppo
del rivelatore, della riduzione della radioattività, dell’analisi dei dati, delle simulazioni Montecarlo,
dell’elettronica e del sistema criogenico.
Nel corso del 2006 sono stati anche eseguiti diversi esperimenti con un secondo refrigeratore a
diluizione installato nella Sala C dei LNGS. Si è trattato di test in vista della definizione dei rivelatori
dell’esperimento CUORE: in particolare sono state studiate nuove tecniche di pulizia dei materiali e si è
cercato di individuare ed eliminare tutte le sorgenti che contribuiscono al fondo radioattivo. Sempre
nella Sala C dei LNGS si studiano rivelatori in cui si misura la luce di scintillazione simultaneamente al
segnale termico per discriminare alcuni tipi di fondi in vista di futuri esperimenti per la ricerca del
doppio decadimento beta ancora più sensibili di CUORE.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
c) Misura del Doppio Decadimento Beta del 76Ge
Il Dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi di Milano - Bicocca fa parte dell'esperimento
GERDA (GERmanium Detector Array) sulla ricerca del decadimento doppio beta del 76Ge presso i
Laboratori Nazionali del Gran Sasso. La struttura dell'apparato consiste sinteticamente di diodi al
germanio, arricchiti all'86% in germanio 76, l'isotopo doppio beta attivo. I diodi saranno direttamente
immersi in un liquido criogenico (azoto o argon liquidi) che ha la doppia funzione di raffreddare i diodi e
di schermarli dalla radioattività ambientale. Il tutto è circondato da acqua, per un totale di circa 700 m3,
che funge da ulteriore schermo per gamma e neutroni e da veto per la radiazione muonica, rilevando la
radiazione Cerenkov emessa in acqua. La schermatura descritta, unitamente i) alla severa selezione
dei materiali costituenti il montaggio ed il read-out dei diodi, ii) alla elevata qualità in termini di
radiopurezza dei diodi stessi, permette nominalmente di ottenere un abbattimento del fondo di circa un
fattore cento rispetto agli ultimi esperimenti sul decadimento doppio beta del germanio 76.
L’esperimento si articolerà in due fasi: nella prima verranno posti in misura 8 diodi per una massa
di quasi 20 kg, già delle collaborazioni HdM e IGEX (opportunamente riadattati); nella seconda fase
altri rivelatori, per un totale di almeno ulteriori 25 kg, verranno aggiunti. Questi ultimi saranno a readout segmentato per permettere ulteriori riduzioni del fondo.
L'esperimento può raggiungere in tempi brevi (2-3 anni dall'entrata in funzione prevista per il 2009)
limiti sul periodo di dimezzamento di 1026 anni o confermare con buona statistica l'effetto positivo
osservato dalla collaborazione Heidelberg-Moscow.
Nel corso del 2006:
1. Gli 8 rivelatori al germanio di HdM e Igex sono stati tutti estratti dal loro criostato originale e sono in
corso di riprocessamento presso la Canberra: questa operazione è molto delicata ed avviene in
modo seriale. Sono altresì iniziati i test delle procedure per la produzione dei cristalli arricchiti per
la fase II.
2. Il disegno, i materiali ed i dettagli costruttivi di criostato, serbatoio dell'acqua e edificio sono stati
congelati e la fornitura del criostato e del serbatoio dell'acqua sono state appaltate.
3. Il sistema di inserzione dei cristalli ha raggiunto una fase di avanzata definizione.
4. E’ proseguita l’attività di R&D dell’elettronica di front-end criogenica; i circuiti integrati a JFET sono
stati testati a temperature criogeniche per lungo periodo connessi al cristallo ed hanno dimostrato
caratteristiche di stabilità e risoluzione adeguate. Parallelamente i test degli ASIC CMOS hanno
dato risultati più che adeguati e divengono pertanto per GERDA la prima scelta per il front-end.
5. Tramite spettroscopia gamma sono state misurate una campionatura rappresentativa (ca. 20) di
tutte le lastre di acciaio che saranno utilizzate per il criostato. L'attività media dell'inox che sarà
utilizzato è dell'ordine di 1-2 mBq/kg circa 10 volte inferiore a quella media dell'inox.
6. E’ stato definito il numero (66) e la posizione dei fotomoltiplicatori per il muon-veto a Cerenkov,
garantendo una efficienza del 99%; la tecnica di incapsulamento e calibrazione è altresì stata
definita.
7. Nel laboratorio sotterraneo di manipolazione e test dei germani è stata condotta un’intensa
sperimentazione per testare sul lungo periodo il funzionamento dei cristalli immersi in LN e LAr con
particolare riferimento alla risoluzione ed alla stabilità, con elettronica di front end calda e/o
criogenica.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
d) Sviluppo di scintillatori organici liquidi drogati con In,Gd,Yb,Nd
Tale sviluppo, nato nell’ambito della fisica del neutrino, in collaborazione con l’INR di Mosca, si
svolge presso i LNGS e ha lo scopo di creare bersagli di scintillatori organici liquidi radiopuri,
otticamente stabili, della massa dell’ordine delle decine-centinaia di tonnellate, drogati in percentuali da
0.1% a 1% in Gd, al fine di realizzare bersagli per esperimenti su anti-neutrini (da reattore, da
Supernova) su scala del MeV.
1)
Durante tutto il 2006 sono stati condotti i test di stabilità ed efficienza dei due rivelatori di LVD
da 1.2 t ognuna drogati con il sale di Gd, sviluppato e sintetizzato nel corso del programma di
R&D, ad una concentrazione finale di Gd di ca. 1 g/l. Le proprietà ottiche e di resa di luce
dello scintillatore delle due tank sono state e sono tuttora monitorate, tramite misure di
laboratorio su campioni estratti dalle tanks (3 campionature nel corso del 2006) e tramite
misure “in-tank” di efficienza e tempo di cattura dei neutroni. Dal giugno 2006 le due tanks
(una collocata ai Laboratori Esterni ed una nei Laboratori Sotterranei dei LNGS) sono state e
sono periodicamente irraggiate con una debolissima sorgente di neutroni. Tutti i test condotti
indicano la stabilità dello scintillatore, dimostrandolo adeguato per incrementare la sensibilità
dell'esperimento ad un evento di Supernovae. I risultati sperimentali saranno pubblicati nel
corso del 2007.
2)
La stabilità su lungo periodo dello scintillatore prodotto per l'esperimento Double-Chooz, che
si prefigge di misurare il terzo angolo di mixing, θ13, è stata dimostrata dalle misure condotte
dal gruppo del CEA di Saclay.
3)
E' iniziata la sperimentazione di R&D per il drogaggio con Nd di un volume di 5 ton di
scintillatore liquido di Pseudocumene, alla volta di riutilizzare sempre nell'ambito della fisica
del neutrino il rivelatore CTF (Counting Test Facility) di Borexino. In questa applicazione i
parametri critici sono la colorazione, e quindi l'abbondanza delle righe di assorbanza,
dell'elemento Nd e la sua radiopurezza.
Pubblicazioni:
1. P. Gorla, R. Ardito, C. Arnaboldi et al. “CUORICINO AND CUORE DETECTORS: DEVELOPING
BIG ARRAYS OF LARGE MASS BOLOMETERS FOR RARE EVENTS PHYSICS”
Nucl Phys B-Proc Sup 150 (2006) 214-218. Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi. Proceedings
of the “9th Topical Seminar on Innovative Particle and Radiation Detectors”, 23 - 26 May 2004 Siena,
Italy
2. E. Previtali “20 YEARS OF CRYOGENIC PARTICLE DETECTORS: PAST, PRESENT AND
FUTURE” Nucl Phys B-Proc Sup 150 (2006) 3-8. Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi.
Proceedings of the “9th Topical Seminar on Innovative Particle and Radiation Detectors”, 23 - 26
May 2004 Siena, Italy
3. C. Arnaboldi, G. Benedek, C. Brofferio et al. ”MEASUREMENT OF THE p TO s WAVE
BRANCHING RATIO OF Re-187 BETA DECAY FROM BETA ENVIRONMENTAL FINE
STRUCTURE” Phys Rev Lett 96 (2006) 042503. Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi
4. R. Ardito, C. Arnaboldi, DR. Artusa et al. “THE CUORICINO AND CUORE DOUBLE BETA
DECAY EXPERIMENTS” Prog Part Nucl Phys 57 (2006) 203-216. Elsevier Science, Amsterdam,
Paesi Bassi. Proceedings of the International Workshop of Nuclear Physics, 27th course - Neutrinos
in Cosmology, in Astro, Particle and Nuclear Physics, Erice, Sicily, Italy, 16-24 September 2005
Pagina 36 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
5. C. Nones, L. Foggetta, A. Giuliani, M. Pedretti, C. Salvioni, S. Sangiorgio “DEVELOPMENT OF
NEW BOLOMETERS FOR RARE EVENTS WITH BACKGROUND ACTIVE DISCRIMINATION” Prog.
Particle and Nuclear Physics, 57 (2006) 269-271, Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi.
Proceedings of the International Workshop of Nuclear Physics, 27th course - Neutrinos in Cosmology,
in Astro, Particle and Nuclear Physics, Erice, Sicily, Italy, 16-24 September 2005
6. A. Nucciotti “APPLICATION OF CRYOGENIC DETECTORS IN SUBNUCLEAR AND
ASTROPARTICLE PHYSICS” Nuclear Inst. and Methods in Physics Research A 559 (2006) 334-336.
Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi. Proceedings of the “11th Intenational Workshop on Low
temperature Detectors”, Tokyo, Japan, 31 July - 5 August, 2005
7. A. Monfardini, C. Arnaboldi, C. Brofferio, S. Capelli, F. Capozzi, O. Cremonesi, C. Enss, E. Fiorini, A.
Fleischmann, L. Foggetta, G. Gallinaro, L. Gastaldo, F. Gatti, A. Giuliani, P. Gorla, R. Kelley, C.A.
Kilbourne, B. Margesin, D. McCammon, C. Nones, A. Nucciotti, M. Pavan, M. Pedretti, D. Pergolesi, G.
Pessina, F.S. Porter, M. Prest, E. Previtali, P. Repetto, M. Ribeiro-Gomez, S. Sangiorgio, M. Sisti “THE
MICROCALORIMETER ARRAYS FOR A RHENIUM EXPERIMENT (MARE): A NEXT-GENERATION
CALORIMETRIC NEUTRINO MASS EXPERIMENT” Nuclear Inst. and Methods in Physics Research A
559 (2006) 346-348. Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi. Proceedings of the “11th Intenational
Workshop on Low temperature Detectors”, Tokyo, Japan, 31 July - 5 August, 2005
8. S. Pirro, C. Arnaboldi, D.R. Artusa, F.T. Avignone III, M. Balata, I. Bandac, M. Barucci, J.W.
Beeman, F. Bellini, C. Brofferio, C. Bucci, S. Capelli, F. Capozzi, L. Carbone, S. Cebrian, M. Clemenza,
O. Cremonesi, R.J. Creswick, A. De Waard, M. Dolinsky, H.A. Farach, E. Fiorini, G. Frossati, E.
Guardincerri, A. Giuliani, P. Gorla, T.D. Gutierrez, E.E. Haller, R. Marujama, S. Nisi, C. Nones, E.B.
Norman, A. Nucciotti, E. Olivieri, M. Pallavicini, V. Palmieri, E. Pasca, M. Pavan, M. Pedretti, G.
Pessina, E. Previtali, B. Quinter, L. Risegari, C. Rosenfeld, S. Sangiorgio, M. Sisti, A.R. Smith, L.
Torres, G. Ventura “FURTHER DEVELOPMENTS IN THE CUORICINO EXPERIMENT” Nuclear Inst.
and Methods in Physics Research A 559 (2006) 352-354. Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi.
Proceedings of the “11th Intenational Workshop on Low temperature Detectors”, Tokyo, Japan, 31 July
- 5 August, 2005
9. C. Nones, L. Foggetta, A. Giuliani, M. Pedretti, C. Salvioni, S. Sangiorgio “A NEW METHOD FOR
BACKGROUND REJECTION WITH SURFACE SENSITIVE BOLOMETERS, Nuclear Inst. and
Methods in Physics Research A 559 (2006) 355-357. Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi.
Proceedings of the “11th Intenational Workshop on Low temperature Detectors”, Tokyo, Japan, 31 July
- 5 August, 2005
10. S. Pirro, C. Arnaboldi, J.W. Beeman, G. Pessina “DEVELOPMENT OF BOLOMETRIC LIGHT
DETECTORS FOR DOUBLE BETA DECAY SEARCHES” Nuclear Inst. and Methods in Physics
Research A 559 (2006) 361-363. Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi. Proceedings of the “11th
Intenational Workshop on Low temperature Detectors”, Tokyo, Japan, 31 July - 5 August, 2005
11. A. Monfardini, F. Capozzi, O. Cremonesi, A. Nucciotti, M. Sisti “STUDY OF SYSTEMATIC
EFFECTS IN BETA DECAY MEASUREMENTS WITH AgReO4 CALORIMETERS” Nuclear Inst. and
Methods in Physics Research A 559 (2006) 364-366. Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi.
Proceedings of the “11th Intenational Workshop on Low temperature Detectors”, Tokyo, Japan, 31 July
- 5 August, 2005
12. A. Nucciotti, C. Arnaboldi, J.W. Beeman, F. Capozzi, G. Ceruti, C.A. Kilbourne, E. Kreysa, D.
McCammon, A. Monfardini, G. Pessina, E. Previtali, M. Sisti “COMPARISON BETWEEN IMPLANTED
SI AND NTD-GE THERMISTORS PERFORMANCE IN AgReO4 MICROCALORIMETERS FOR A NEW
NEUTRINO MASS EXPERIMENT” Nuclear Inst. and Methods in Physics Research A 559 (2006) 367369. Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi. Proceedings of the “11th Intenational Workshop on
Low temperature Detectors”, Tokyo, Japan, 31 July - 5 August, 2005
Pagina 37 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
13. C. Arnaboldi, G. Pessina, S. Pirro “THE COLD PREAMPLIFIER SET-UP OF CUORICINO:
TOWARDS 1000 CHANNELS” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 559, (2006)
826-828, Elsevier Science, Amsterdam, Paesi Bassi. Proceedings of the “11th Intenational Workshop
on Low temperature Detectors”, Tokyo, Japan, 31 July - 5 August, 2005
14. S. Pirro “FURTHER DEVELOPMENTS IN MECHANICAL DECOUPLING OF LARGE THERMAL
DETECTORS” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 559, (2006) 361-363, Elsevier
Science, Amsterdam, Paesi Bassi. Proceedings of the “11th Intenational Workshop on Low
temperature Detectors”, Tokyo, Japan, 31 July - 5 August, 2005
15. C. Nones, L. Foggetta, A. Giuliani, M. Pedretti, C. Salvioni, S. Sangiorgio “A "MUST" FOR A
DOUBLE BETA DECAY EXPERIMENT: THE REDUCTION OF THE BACKGROUND” AIP Conference
Proceedings 870 (2006) 591-593, Proceedings of the “9th Conference on the Intersections of Particle
and Nuclear Physics (CIPANP2006)”, Westin Rio Mar Beach, Puerto Rico (USA), 30 May-3 June 2006
16. M. Pedretti (on behalf of the CUORE Coll.) “THE ROAD TO THE INVERTED HIERARCHY
REGION FOR NEUTRINO MASS: THE CUORICINO AND CUORE EXPERIMENTS” AIP Conference
Proceedings 870 (2006) 525-528, Proceedings of the “9th Conference on the Intersections of Particle
and Nuclear Physics (CIPANP2006)”, Westin Rio Mar Beach, Puerto Rico (USA), 30 May-3 June 2006
17. S. Pirro ”PROSPECTS IN DOUBLE BETA DECAY SEARCHES” Europ. Phys. J. A 27 (2006) 25-34
18. C. Arnaboldi, G. Pessina “A FRONT-END READOUT FOR MICRO BOLOMETERS HAVING SUB
NANO VOLT NOISE FLOOR” IEEE Transaction on Nuclear Science, 53 (2006) 2861-2868, USA
19. S. Capelli, on behalf of CUORICINO Coll., “CUORICINO LATEST RESULTS AND BACKGROUND
ANALYSIS” Neutrino 2006 Conference Proceedings, in press., 2006
20. S. Capelli, R. Ardito, C. Arnaboldi, D.R. Artusa, F.T. AvignoneIII, M. Balata, I. Bandac, M. Barucci,
J.W. Beeman, F. Bellini, C. Brofferio, C. Bucci, F. Capozzi, L. Carbone, S. Cebrian, M. Clemenza, C.
Cosmelli, O. Cremonesi, R.J. Creswick, I. Dafinei, A. deWaard, M. Diemoz, M. Dolinski, H.A. Farach, F.
Ferroni, E. Fiorini, G. Frossati, C. Gargiulo, E. Guardincerri, A. Giuliani, P. Gorla, T.D. Gutierrez, E.E.
Haller, I.G. Irastorza, E. Longo, G. Maier, R. Maruyama, S. Morganti, S. Nisi, C. Nones, E.B. Norman,
A. Nucciotti, E. Olivieri, P. Ottonello, M. Pallavicini, V. Palmieri, E. Pasca, M. Pavan, M. Pedretti, G.
Pessina, S. Pirro, E. Previtali, B. Quiter, L. Risegari, C. Rosenfeld, S. Sangiorgio, M. Sisti, A.R. Smith,
S. Toffanin, L.Torres, G. Ventura, N. Xu, L. Zanotti “CUORICINO and CUORE R&D” Proceedings of
the “XXXIII International Conference on High Energy Physics (ICHEP06)”, 26 July - 2 August 2006,
Moscow, Russia, in press., 2006
21. J. Beeman, M. Dolinski, T. D. Gutierrez, E. E. Haller, R. Maruyama, A. R. Smith, N. Xu, A. Giuliani,
M. Pedretti, S. Sangiorgio, M. Barucci, E. Olivieri, L. Risegari, G. Ventura, M. Balata, C. Bucci, S. Nisi,
V. Palmieri, A. de Waard, E. B. Norman, C. Arnaboldi, C. Brofferio, S. Capelli, F. Capozzi, L. Carbone,
M. Clemenza, O. Cremonesi, E. Fiorini, C. Nones, A. Nucciotti, M. Pavan, G. Pessina, S. Pirro, E.
Previtali, M. Sisti, L. Torres, L. Zanotti, R. Ardito, G. Maier, E. Guardincerri, P. Ottonello, M. Pallavicini,
D. R. Artusa, F. T. Avignone III,I. Bandac, R. J. Creswick, H. A. Farach, C. Rosenfeld, S. Cebrian, P.
Gorla, I. G. Irastorza, F. Bellini, C. Cosmelli, I. Dafinei, M. Diemoz, F. Ferroni, C. Gargiulo, E. Longo,
and S. Morganti “CUORE: AN EXPERIMENT TO INVESTIGATE FOR NEUTRINOLESS DOUBLE
BETA DECAY BY COOLING 750 Kg OF TeO2 CRYSTALS AT 10mK” AIP Conference Proceedings
850 (2006) 1623-1626. Proceedings of the “24th International Conference on Low Temperature
Physics - LT24”, 10 - 17 August 2005, Orlando, Florida, USA
22. P. Gorla, F. Alessandria, R. Ardito, C. Arnaboldi, D.R. Artusa, F.T. Avignone III, M. Balata, I.
Bandac, M. Barucci, J. Beeman, F. Bellini, C. Brofferio et al. (the CUORE Collaboration)
“NEW CUORICINO RESULTS ON THE WAY TO CUORE” Phys. Scr. T127 (2006) 49-51
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
23. S. Sangiorgio et al., the CUORE Coll., “NEUTRINOLESS DOUBLE BETA DECAY SEARCH FOR
Te-130: CUORICINO STATUS AND CUORE PROSPECTS” Presentato al “5th Conference on
Nuclear and Particle Physics (NUPPAC05)”, Cairo, Egitto, 19-23 Novembre 2005, e pubblicato nei
proceedings
24. O. Cremonesi “DOUBLE BETA DECAY: EXPERIMENT AND THEORY”, International Journal of
Modern Physics A, 21 (2006) 1887-1900, World Scientific, Singapore
25 A. Pullia, F. Zocca, C. Cattadori “LOW-NOISE AMPLIFICATION OF GAMMA -RAY DETECTOR
SIGNALS IN HOSTILE ENVIRONMENTS” IEEE Transactions on Nuclear Science vol.53, no.3, pt.3 :
1744-8, June 2006
26. B.T. Cleveland, J.N. Abdurashitov, T.J. Bowles, et al. “THE BNO-LNGS JOINT MEASUREMENT
OF THE SOLAR NEUTRINO CAPTURE RATE IN 71Ga” Astroparticle Physics vol.25, no.5 : 349-54,
June 2006
27. A. Salvini, C. Cattadori, C. Broggini, et al. “Ir AND RARE EARTH'S ELEMENTS DETERMINATION
BY NEUTRON ACTIVATION ANALYSIS AND ICP - MS IN SOIL SAMPLES” Journal of Physics:
Conference Series vol.41, no.1 : 551-4, 2006
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
ASTROFISICA
Personale
Boella Giuliano
Bonometto Silvio
Chincarini Guido
Sironi Giorgio
Colpi Monica
Gavazzi Giuseppe
Gervasi Massimo
Sassi Giandomenico
Zannoni Mario
Baù Sandro
Passerini Andrea
Colombo Loris
Casarini Luciano
Guidorzi Cristiano
La Parola Valentina
Mainini Roberto
Tartari Andrea
Professore Ordinario
Professore Ordinario
Professore Ordinario
Professore Ordinario
Professore Associato
Professore Associato
Professore Associato
Professore Associato
Ricercatore
Tecnico
Tecnico
Assegnista
Assegnista
Assegnista
Assegnista
Assegnista
Assegnista
Ospiti:
Aldo Treves (Università dell'Insubria), Francesco Haardt (Università dell'Insubria)
Borsisti:
Michela Mapelli
Dottorandi:
Bernadetta De Vecchi, Dino Pierluigi Fugazza, Antonio Enea Romano
Dottorandi - Cotutela con IASF-INAF, Osservatorio di Brera, IFP-CNR:
Alessandro Baldi, William Bin, Olga Cucciati, Giovanni Grossetti, Fabio Mattana, Ruben Mazzoleni,
Alessandro Moro, Marcello Ravasio, Davide Rizzo, Sabrina Rossi.
Attività organizzativa e di coordinamento
Incarichi interni all'Università:
- Prof. Silvio Bonometto: Componente del Comitato d’Area delle Scienze Fisiche
- Prof. Giogio Sironi: Vicedirettore di Dipartimento - Componente Commissione Piani di Studio
- Dott. Mario Zannoni: Componente eletto della Giunta di Dipartimento
Altri Incarichi:
- Prof. Monica Colpi: Componente del Consiglio Direttivo dell’Italian Society of General Relativity
- Prof. Giorgio Sironi: Componente Antarctic Working Group dell’International Astronomical Union
- Prof. Silvio Bonometto: Membro della giunta dell’International School for Astroparticle Physics
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Ricerca
La ricerca astrofisica in Bicocca copre diverse tematiche, dagli oggetti compatti ai Gammy Ray
Bursts, dalle galassie agli ammassi di galassie, alla astrofisica delle alte energie e dei raggi cosmici,
alle astroparticles, alla cosmologia teorica ed osservativa. Viene inoltre sviluppata strumentazione per
osservazioni dalle lunghezze d’onda radio alle lunghezze d’onda submillimetriche. Le osservazioni
sono condotte sia dallo spazio che da terra. Le ricerche sono quasi tutte in collaborazione con istituti
italiani e stranieri.
Le principali attività sono:
COSMOLOGIA SPERIMENTALE/OSSERVATIVA
(a) Osservazioni della Radiazione Fossile a 3K: ricerca di proprietà fini (anisotropie spaziali,
polarizzazione, distorsioni spettrali), dipendenza della temperatura da Z, effetto S-Z. Sviluppo di
strumentazione avanzata per la ricerca di polarizzazione con osservazioni da terra e dallo spazio,
nell’ambito di collaborazioni nazionali ed internazionali (progetti BRAIN e B-pol). Sviluppo di rivelatori a
basso rumore e radiometri per osservazioni cosmologiche ed astrofisiche a lunghezze d’onda
millimetriche e sub-millimetriche.
(b) Costruzione dello strumento robotico infrarosso/ottico REM (Rapid Eye Mount); studio dell'
“afterglow di Gamma Ray Bursts”; Missione SWIFT.
(c) Acquisizione ed interpretazione dei dati.
COSMOLOGIA RELATIVISTICA
(a) Studio della struttura cosmica su larga scala; Modelli cosmologici.
(b) Dinamica dell'aggregazione delle sottostrutture; Simulazioni N-Body.
(c) Radiazione cosmica fossile; Polarizzazione ed energia oscura.
GALASSIE
(a) Osservazione multibanda delle galassie nell'Universo Locale; Parametri strutturali; Storie di
evoluzione stellare; Effetti di ambiente.
(b) Dinamica delle Galassie Nane.
ASTROFISICA DELLE ALTE ENERGIE
(a) Fisica delle sorgenti relativistiche; Stelle di neutroni, pulsars, buchi neri.
(b) Buchi neri e galassie; Dinamica e Cosmologia.
(c) Osservazioni con satelliti per astronomia X; BeppoSAX, XMM, Chandra.
Finanziamenti per la Ricerca:
Fondi FAR (ex 60%)
Fondi PRIN (COFIN)
Fondi ASI
Fondi CNR
Fondi INFN
Fondi ENEA/PNRA e CSNA
Fondi FIRB
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
1) Cosmologia - Gruppo Radio
G. Boella, M. Gervasi, G. Sironi, A. Tartari, M. Zannoni, A. Passerini, S. Baù
Ricerca di strutture fini della Radiazione Fossile a 3 K con osservazioni da terra e dallo spazio.
Osservazioni astrofisiche a lunghezze d`onda millimetriche e sub-millimetriche.
Ricerche in corso:
a) Polarizzazione della Radiazione a 3 K:
- è in funzione alla Testa Grigia il Polarimetro a Correlazione a 33 GHz realizzato negli scorsi
anni;
- è in fase di ultimazione lo strumento BaR-SPOrt per la misura della polarizzazione del cielo a
32 GHz sulle scale angolari attorno al grado;
- osservazioni con tecniche interferometriche dalla base antartica di Dome Concordia nell’ambito
della collaborazione internazionale BRAIN;
- partecipazione allo studio del progetto spaziale B-pol per la ricerca di modi B della
polarizzazione ed individuare il fondo cosmologico di onde gravitazionali.
b) Distorsioni nello spettro della Radiazione a 3 K; è stata completata l’analisi dei dati raccolti con
l`esperimento TRIS (Insieme di tre radiometri assoluti operanti a 0.6, 0.82 e 2.5 GHz) ed è in corso la
stesura dei lavori di interpretazione.
c) Astronomia a lunghezze millimetriche e sub-millimetriche: realizzazione di un insieme di
radiometri SIS a 94 + 220 + 345 GHz da impiegare per lo studio dell`effetto S-Z e lo studio della
temperatura della 3 K a Z>0.
d) G. Gervasi partecipa alla ricerca di antimateria tra i Raggi Cosmici con lo strumento AMS
pronto per essere installato sulla Stazione Spaziale.
Esperimenti in corso:
1) Polarimetro di Milano (MiPol)
2) Test polarimetro BaR-SPOrt
3) Esperimento BRAIN
4) Studi per l’esperimento spaziale B-pol
5) Ricevitore SIS a 345 GHz
6) Ricevitore MASTER a 94+220+345 GHz
7) Laboratorio di criogenia per il test di componenti a microonde
8) Laboratorio microonde
Collaborazioni:
IASF/INAF Milano
Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma “La Sapienza”
IFSI/INAF Torino
IASF/INAF Bologna
IRA/INAF Arretri
IEIIT/CNR Torino
Dipartimento di Fisica, Università dell’Insubria, Como
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Dipartimento di Elettronica, Politecnico di Milano
IEN Galileo Ferraris Torino
Dept of Physics and Astronomy - Manchester University (UK)
CESR-CNRS-UPS Toulouse (Fr)
Pubblicazioni :
1. M. Gervasi et al. 2006 "MEASUREMENT OF THE SUNYAEV-ZEL'DOVICH EFFECT WITH THE
SRT. MEMORIE" SAIt Suppl. 10, 175
2. M. Gervasi et al. 2006. "COHERENT SYSTEMS FOR THE DETECTION OF CMB POLARIZATION"
In: AA.VV. Cosmic Polarization (R.Fabbri Editor), pp 1-45. Springer (Berlin) and SIF (Bologna)
3. G. Boella 2006 "BEPPO AND SPACE RESEARCH IN ITALY" In: AA.VV. The Scientific Legacy of
Beppo Occhialini, pp. 195-198. (P. Redondi, G. Sironi, P. Tucci, G. Vegni Eds) Springer (Berlin) and
SIF (Bologna)
4. G. Sironi 2006 "FOREWORD" In: AA.VV. The Scientific Legacy of Beppo Occhialini, pp. IX-X. (P.
Redondi, G. Sironi, P. Tucci, G. Vegni Eds). Springer (Berlin) and SIF (Bologna)
5. G. Sironi 2006. 1960-1970: "MILANO AND GRUPPO SPAZIO" In: AA.VV. The Scientific Legacy of
Beppo Occhialini, pp. 133-140. (P. Redondi, G. Sironi, P. Tucci, G. Vegni Eds). Springer (Berlin) and
SIF (Bologna)
6. M. Burton et al. (THE ASTROPOLE CONSORTIUM) 2006 "ASTROPOLES - ASTRONOMY FROM
THE POLAR PLATEAUS" In: Astronomy in Antarctica. IAU General Assembly - Prague 2006 (in
stampa)
7. P. Bobik et al. 2006 “MAGNETOSPHERIC TRANSMISSION FUNCTION APPROACH TO
DISENTANGLE PRIMARY FROM SECONDARY COSMIC RAY FLUXES IN THE PENUMBRA
REGION” Journal of Geophysical Research - Space Physics, 111, A05205
8. L.P.L. Colombo and M. Gervasi 2006 “CONSTRAINTS ON QUINTESSENCE USING RECENT
COSMOLOGICAL DATA” Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 10,1088
9. P. Bobik et al. 2006 “A 2D STOCHASTIC MONTECARLO FOR THE SOLAR MODULATION OF
GCR: A PROCEDURE TO FIT INTERPLANETARY PARAMETERS COMPARING TO THE
EXPERIMENTAL DATA” In Proc. 9th Conference on Astroparticle, Particle and Space Physics,
Detectors and Medical Physics Applications; Villa Olmo, Como (Italy), 17-21 October, 2005; World
Scientific Publishing, 206-211 (2006), M. Barone et al. eds.
10. P. Bobik et al, 2006 “PRIMARY HELIUM CR INSIDE THE MAGNETOSPHERE: A
TRANSMISSION FUNCTION STUDY” In Proc. 9th Conference on Astroparticle, Particle and Space
Physics, Detectors and Medical Physics Applications; Villa Olmo, Como (Italy), 17-21 October, 2005;
World Scientific Publishing, 909-916 (2006), M. Barone et al. eds.
11. P. Bobik et al. 2006 “IONS ABUNDANCE CLOSE TO THE EARTH SURFACE: THE ROLE OF
THE MAGNETOSPHERE” In Proc. 9th Conference on Astroparticle, Particle and Space Physics,
Detectors and Medical Physics Applications; Villa Olmo, Como (Italy), 17-21 October, 2005; World
Scientific Publishing, 928-934 (2006), M. Barone et al. eds.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
2) Astrofisica & Cosmologia
G. Chincarini
Componenti:
•
Il Prof. Guido Chincarini è il Principal Investigator italiano della collaborazione Swift; il gruppo
ha carattere nazionale ed internazionale e ha un ruolo di primo piano nella ricerca sui Gamma Ray
Bursts.
Si elencano i collaboratori presenti dall’inizio del progetto:
•
Bicocca: Stefano Guidorzi (Post Doc), Patrizia Romano (Post Doc), Ruben Salvaterra (post
doc)
•
Bicocca Studenti: Laura di Gesu (tesina), Diletta Pagnoni (tesina), Francesco Pasotti (tesi di
laurea), Raffaella Margutti (dottorato di ricerca)
•
INAF - OAB Swift Team - Milano
•
ASI SCIENCE DATA CENTER (ASDC) - ROMA ASI Ground Segment - Malindi
•
INAF, IASF Palermo
•
INAF – OAR Roma
•
Collaboratori Internazionali: NASA (Goddard Space Flight Centre) - USA, Penn State
University - USA, University of Leicester UK - Los Alamos USA.
Ricerche in corso:
•
L’anno 2006 è caratterizzato dalla transizione tra il periodo delle scoperte iniziali dovute
all’ottimo funzionamento del satellite Swift e dell’inizio della statistica attraverso la quale si pensa di
capire la fisica e la cosmologia del fenomeno.
Gli argomenti che verranno approfonditi nell’ambito del gruppo italiano sono:
•
Morfologia e fisica dei Flares. Meccanismo di emissione e attività del motore centrale.
•
Fisica ed energetica dei Gamma Ray Bursts - Curve di Luce.
•
Meccanismi di decadimento dell’emissione nelle diverse bande elettromagnetiche.
•
La funzione di luminosità.
•
Progenitori e galassie ospite.
•
Studio della riga ferro altamente ionizzato.
•
Statistica della variabilità nei raggi gamma. Sfasamento dei picchi in funzione dell’energia.
•
La distribuzione spettrale dai 150keV all’ottico. Implicazioni per i modelli di emissione e per i jet
ultrarelativistici.
Relazione di invito a congressi:
•
Sono elencati solamente gli inviti e relative partecipazioni a congressi del Prof. Guido
Chincarini. Va tuttavia tenuto presente che vari componenti del team hanno avuto inviti analoghi.
Inoltre, non sono elencate le conferenze per il pubblico:
•
SAIt Catania
•
Cefalu
•
Elba
•
Venice 2006
•
Bejing (China) - COSPAR
•
CfA - Smithsonian - Cambridge USA
•
Ithaca - Cornell University
•
Roma - ICRA
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Pubblicazioni:
•
Di seguito sono elencate le sole pubblicazioni dell’anno 2006. Non sono elencati i
GCN (brevi articoli che sono normalmente citati e pubblicazioni a carattere
divulgativo). Per le relazioni pubblicate nel 2006 con referee e altre pubblicazioni
vedi in ADS abstract service (USA) dove si trova per il 2006 sotto Chincarini:
Query Results from the ADS Database - Total number selected: 130.
1. arXiv:astro-ph/0612644
Title: DISCOVERY OF THE OPTICAL AFTERGLOW OF XRF 040812: VLT AND CHANDRA
OBSERVATIONS - Authors: P. D'avanzo, D. Malesani, S. Campana, S. Covino, A. Moretti, G.
Tagliaferri, G. Chincarini - Comments: To be published in the proceedings of the conference "SWIFT
and GRBs: Unveiling the Relativistic Universe", Venice, June 5-9, 2006, to appear in Il Nuovo Cimento
2. arXiv:astro-ph/0612643
Title: ACHROMATIC BREAKS FOR SWIFT GRBS: ANY EVIDENCE? - Authors: S. Covino
(INAF/OABr), D. Malesani (NBI-Dark, Sissa), G. Tagliaferri (INAF/OABr), S.D. Vergani (DIAS and
DCU), G. Chincarini (Bicocca Univ., INAF/OABr), D.A. Kann (TLS Tautenburg), A. Moretti+
(INAF/OABr), L. Stella (INAF/OAR) - Comments: Proceedings of the international conference Swift and
GRBs: Unveiling the Relativistic Universe - Venice, 5-9 June 2006, to appear in Il Nuovo Cimento
3. arXiv:astro-ph/0612607
Title: A DIRECT MEASUREMENT OF THE RELATIVISTIC EXPANSION VELOCITY OF GAMMA-RAY
BURST FIREBALLS - Authors: E. Molinari, S.D. Vergani, D. Malesani, S. Covino, P. D'avanzo, G.
Chincarini, F.M. Zerbi, L.A. Antonelli, P. Conconi, V. Testa, G. Tosti, F. Vitali, F. D'Alessio, G.
Malaspina, L. Nicastro, E. Palazzi, D. Guetta, S. Campana, P. Goldoni, N. Masetti, E.J.A. Meurs, A.
Monfardini, L. Norci, E. Pian, S. Piranomonte, D. Rizzuto, M. Stefanon, L. Stella, G. Tagliaferri, P.A.
Ward, G. Ihle, L. Gonzalez, A. Pizarro, P. Sinclair, J. Valenzuela - Comments: 14 pages, 2 color figures
4. arXiv:astro-ph/0612494
Title: PANCHROMATIC STUDY OF GRB 060124: FROM PRECURSOR TO AFTERGLOW - Authors:
P. Romano, S. Campana, G. Chincarini (INAF-OAB), J. Cummings (GSFC), G. Cusumano (INAFIASF-Pa), S. T. Holland (GSFC), V. Mangano, T. Mineo (INAF-IASF-Pa), K. L. Page (U Leicester), V.
Pal'shin (Ioffe PTI), E. Rol (U Leicester), T. Sakamoto (GSFC), B. Zhang (U Nevada), et al. Comments: 4 pages, 2 figures. Proceedings of `SWIFT and GRBs: Unveiling the Relativistic Universe,
June 5-9, 2006 Venice (Italy), to appear in Il Nuovo Cimento
5. arXiv:astro-ph/0612278
Title: THE GAMMA RAY BURST LUMINOSITY FUNCTION IN THE LIGHT OF THE SWIFT 2-YEAR
DATA - Authors: R. Salvaterra, C. Chincarini - Comments: 7 pages, 3 figures, ApJ Letter in press
6. arXiv:astro-ph/0612121
Title: GAMMA RAY BURSTS FLARES DETECTED AND OBSERVED BY THE SWIFT SATELLITE Authors: G. Chincarini, A. Moretti, P. Romano, S. Campana, S. Covino, G. Tagliaferri, A.D. Falcone,
D.N. Burrows, N. Gehrels, V. Mangano, G. Cusumano, M. Perri, P. Giommi, M. Capalbi - Comments:
Proceedings of the Beijing COSPAR Assembly 2006; submitted Nov 2, 2006
7. arXiv:astro-ph/0612031
Title: TESTING THE STANDARD FIREBALL MODEL OF GRBS USING LATE X-RAY AFTERGLOWS
MEASURED BY SWIFT - Authors: R. Willingale, P.T. O'Brien, J.P. Osborne, O. Godet, K.L. Page, M.R.
Goad, D.N. Burrows, B. Zhang, E. Rol, N. Gehrels, G. Chincarini - Comments: submitted to ApJ
8. arXiv:astro-ph/0611305
Title: A METAL RICH MOLECULAR CLOUD SURROUNDS GRB 050904 AT REDSHIFT 6.3 - Authors:
S. Campana (Brera obs.), D. Lazzati (JILA, Colorado Univ.), E. Ripamonti (Kapteyn Inst., Groningen
Pagina 45 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Univ.), R. Perna (JILA, Colorado Univ.), S. Covino (Brera obs.), G. Tagliaferri (Brera obs.), A. Moretti
(Brera obs.), P. Romano (Brera obs.), G. Cusumano (IASF Palermo), G. Chincarini (Bicocca-Milano
Univ. & Brera obs.) - Comments: 4 pages, 2 figures. Accepted for publication on Astrophysical
Journal Letters
9. arXiv:astro-ph/0611276
Title: SWIFT OBSERVATIONS OF TEV BL LAC OBJECTS - Authors: A. Tramacere (1), P. Giommi (2),
E. Massaro (1,2), M. Perri (2) R. Nesci (1), S. Colafrancesco (3), G. Tagliaferri (4), G. Chincarini (4), A.
Falcone (5), D.N. Burrows (5), P. Roming (5), M. McMath Chester (5), N. Gehrels (6) ((1)Dipartimento
di Fisica, Università La Sapienza, Roma, Italy, (2) ASI Science Data Center, ESRIN, via G. Galilei,
Frascati, Italy, (3) INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Monteporzio Catone, Italy, (4) INAF,
Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italy, (5) Department of Astronomy and Astrophysics,
Pennsylvania State University, USA, (6) NASA-Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland,
USA) - Comments: 10 pages, 7 figures. Accepted for publication in the Astronomy and Astrophysics
10. arXiv:astro-ph/0611240
Title: SWIFT AND XMM-NEWTON OBSERVATIONS OF THE EXTRAORDINARY GRB 060729: AN
AFTERGLOW WITH A MORE THAN 100 DAYS X-RAY LIGHT CURVE - Authors: D. Grupe (PSU), C.
Gronwall (PSU), Xiang-Yu Wang (PSU), P. Roming (PSU), J. Cummings (NASA/GSFC), Bing Zhang
(Univ of NV), P. Meszaros (PSU, Maria Diaz Trigo (ESO/SCIOPS), P.T. O'Brien (U Leicester), K. Page
(U Leicester), A. Beardmore (U Leicester), O. Godet (U Leicester), D. vanden Berk (PSU), P. Brown
(PSU), S. Koch (PSU), D. Morris (PSU), M. Stroh (PSU), D.N. Burrows (PSU), J.A. Nousek (PSU), M.
McMath Chester (PSU), S. Immler (NASA/GSFC), V. Mangano (INAF-OAB), P. Romano INAF-OAB),
G. (INAF-OAB), J. Osborne (U Leicester), T. Sakamoto (NASA/GSFC), N. Gehrels (NASA/GSFC) Comments: Accepted to be published in the Astrophysical Journal, 28 pages, 10 figures
11. arXiv:astro-ph/0611148
Title: SWIFT DISCOVERY OF GAMMA-RAY BURSTS WITHOUT JET BREAK FEATURE IN THEIR XRAY AFTERGLOWS - Authors: G. Sato, R. Yamazaki, K. Ioka, T. Sakamoto, T. Takahashi, K.
Nakazawa, T. Nakamura, K. Toma, D. Hullinger, M. Tashiro, A. M. Parsons, H. A. Krimm, S. D.
Barthelmy, N. Gehrels, D. N. Burrows, P. T. O'Brien, J. P. Osborne, G. Chincarini, D. Q. Lamb Comments: 24 pages, 6 figures, accepted for publication in ApJ; minor revision
12. arXiv:astro-ph/0610845
Title: LONG-TERM MONITORING OF THE X-RAY AFTERGLOW OF GRB 050408 WITH SWIFT/XRT
Authors: M. Capalbi, D. Malesani, M. Perri, P. Giommi, S. Covino, G. Cusumano, V. Mangano, T.
Mineo, S. Campana, G. Chincarini, V. La Parola, A. Moretti, P. Romano, G. Tagliaferri, L. Angelini, P.
Boyd, D.N. Burrows, O. Godet, J.E. Hill, J.A. Kennea, F. Marshall, P.T. O'Brien, N. Gehrels Comments: Accepted for publication in A&A; 7 pages, 3 figures
13. arXiv:astro-ph/0610626
Title: NEAR REAL-TIME SELECTION OF HIGH REDSHIFT GRBS WITH SWIFT - Authors: S.
Campana (OAB), G. Tagliaferri (OAB), D. Malesani (SISSA), L. Stella (OAR), P. D'Avanzo (OAB &
Uni. Insubria), G. Chincarini (Univ. Milano - Bicocca & OAB), S. Covino (OAB) - Comments:
Submitted to A&A Letters
14. arXiv:astro-ph/0610570
Title: SWIFT OBSERVATIONS OF GRB050904: THE MOST DISTANT COSMIC EXPLOSION EVER
OBSERVED - Authors: G. Cusumano, V. Mangano, G. Chincarini, A. Panaitescu, D.N. Burrows, V. La
Parola, T. Sakamoto, S. Campana, T. Mineo, G. Tagliaferri, L. Angelini, S.D. Barthelemy, A.P.
Beardmore, P.T. Boyd, L. Cominsky, C. Gronwall, E.E. Fenimore, N. Gehrels, P. Giommi, M. Goad, K.
Hurley, S. Immler, J.A. Kennea, K.O. Mason, F. Marshall, P. Meszaros, J.A. Nousek, J.P. Osborne,
D.M. Palmer, P.W.A. Roming, A. Wells, N.E. White, B. Zhang - Comments: 9 pages, 2 table, 6 figures,
accepted for publication on A&A
Pagina 46 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
15. arXiv:astro-ph/0610416
Title: SWIFT XRT AND UVOT DEEP OBSERVATIONS OF THE HIGH ENERGY PEAKED BL LAC
OBJECT PKS 0548-322 CLOSE TO ITS BRIGHTEST STATE - Authors: M. Perri, A. Maselli, P.
Giommi, E. Massaro, R. Nesci, A. Tramacere, M. Capalbi, G. Cusumano, G. Chincarini, G. Tagliaferri,
D.N. Burrows, D.V. Berk, N. Gehrels, R.M. Sambruna - Comments: Accepted for publication in A&A (6
pages, 3 figures)
16. arXiv:astro-ph/0610177
Title: GRB RADIATIVE EFFICIENCIES DERIVED FROM THE SWIFT DATA: GRBS VS. XRFS, LONG
VS. SHORT - Authors: Bing Zhang, Enwei Liang, Kim L. Page, Dirk Grupe, Bin-Bin Zhang, Scott D.
Barthelmy, David N. Burrows, Sergio Campana, Guido Chincarini, Neil Gehrels, Shiho Kobayashi,
Peter Meszaros, Alberto Moretti, John A. Nousek, Paul T. O'Brien, Julian P. Osborne, Peter W. A.
Roming, Takanori Sakamoto, Patricia Schady, Richard Willingale - Comments: 43 pages, 10 figures,
ApJ, in press
17. arXiv:astro-ph/0609825
Title: UVES/VLT HIGH RESOLUTION SPECTROSCOPY OF GRB 050730 AFTERGLOW: PROBING
THE FEATURES OF THE GRB ENVIRONMENT - Authors: V. D'Elia, F. Fiore, E. Meurs, G. Chincarini,
A. Melandri, L. Norci, L. Pellizza, R. Perna, S. Piranomonte, L. Sbordone, L. Stella, G. Tagliaferri, S.
Vergani, P. Ward, L. Angelini, L.A. Antonelli, D.N. Burrows, S. Campana, M. Capalbi, P.A. Caraveo, A.
Cimatti, E. Costa, G. Cusumano, P. D'Avanzo, M. Della Valle, P. Filliatre, A. Fontana F. Frontera, D.
Fugazza, N. Gehrels, T. Giannini, P. Giommi, P. Goldoni, D. Guetta, G. Israel, D. Lazzati, D. Malesani,
G. Marconi, K. Mason, S. Mereghetti, E. Molinari, A. Moretti, J. Nousek, M. Perri, L. Piro, G. Stratta, V.
Testa, M. Vietri - Comments: 11 pages, 15 postscript figures, accepted for pubblication in A&A
18. arXiv:astro-ph/0609576
Title: POLARIX: A SMALL MISSION OF X-RAY POLARIMETRY - Authors: E. Costa (1), R. Bellazzini
(2), P. Soffitta (1), F. Muleri (1), M. Feroci (1), M. Frutti (1), M. Mastropietro (1), L. Pacciani (1), A.
Rubini (1), E. Morelli (3), L. Baldini (2), F. Bitti (2), A. Brez (2), F. Cavalca (2), L. Latronico (2), M.M.
Massai (2), N. Omodei (2), M. Pinchera (2), C. Sgrò (2), G. Spandre (2), G. Matt (4), G.C. Perola (4),
G. Chincarini (5) (6), O. Citterio (5), G. Tagliaferri (5), G. Pareschi (5), V. Cotroneo (5) (1) INAF/IASFRome Italy, (2) INFN-Pisa Italy, (3) INAF/IASF-Bologna Italy, (4) Università di Roma 3 Rome Italy, (5)
Osservatorio Astronomico di Brera Merate Italy, (6) Università Milano - Bicocca Milan Italy) Comments: 9 pages, 5 figures
19. arXiv:astro-ph/0609444
Title: GRB 050223: A DARK GRB IN A DUSTY STARBURST GALAXY - Authors: L. J. Pellizza (1 and
2), P.A. Duc (1), E. Le Floc'h (3 and 4), I. F. Mirabel (5), L. A. Antonelli (6), S. Campana (7), G.
Chincarini (7 and 8), A. Cimatti (9), S. Covino (7), M. Della Valle (9), F. Fiore (6), D. Fugazza (7), P.
Giommi (10), P. Goldoni (11), G. L. Israel (6), E. Molinari (7), A. Moretti (7), L. Piro (12), P. Saracco (7),
L. Stella (6), G. Tagliaferri (7), M. Vietri (13) ((1) AIM CEA Saclay - France, (2) IAFE - Argentina, (3)
Steward Obs. - USA, (4) Observatoire de Paris - France, (5) ESO - Chile, (6) INAF Roma - Italy, (7)
INAF - Brera Italy, (8) Univ. Milano - Bicocca - Italy, (9) INAF Arcetri - Italy, (10) ASI SDC - Italy, (11)
APC - France, (12) INAF-IASF Roma - Italy, (13) SNS Pisa - Italy) - Comments: 4 pages, 2 figures,
accepted for publication in Astronomy & Astrophysics
20. arXiv:astro-ph/0608414
Title: GRBS WITH THE SWIFT SATELLITE - Authors: G. Chincarini - Comments: Comments: 24
pages, a shorter version will appear in proceedings of Vulcano Workshop 2006
21. arXiv:astro-ph/0608322
Title: AN ENIGMATIC LONG-LASTING GAMMA-RAY BURST NOT ACCOMPANIED BY A BRIGHT
SUPERNOVA - Authors: M. Della Valle, G. Chincarini, N. Panagia, G. Tagliaferri, D. Malesani, V.
Testa, D. Fugazza, S. Campana, S. Covino, V. Mangano, L. A. Antonelli, P. D'Avanzo, K. Hurley, I. F.
Pagina 47 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Mirabel, L. J. Pellizza, S. Piranomonte, L. Stella - Comments: 14 pages, 4 color figures. Final version
accepted to Nature. Title and author list updated. Includes supplementary material and one extra color
figure for presentations
22. arXiv:astro-ph/0606319
Title: SWIFT AND INFRA-RED OBSERVATIONS OF THE BLAZAR 3C~454.3 DURING THE GIANT XRAY FLARE OF MAY 2005 - Authors: P. Giommi, A.J. Blustin, M. Capalbi, S. Colafrancesco, A.
Cucchiara, L. Fuhrmann, H.A. Krimm, N. Marchili, E. Massaro, M. Perri, G. Tagliaferri, G. Tosti, A.
Tramacere, D.N. Burrows, G. Chincarini, A. Falcone, N. Gehrels, J. Kennea, R. Sambruna Comments: 7 pages, 4 figures, accepted for publication in A&A
23. arXiv:astro-ph/0604320
Title: JET BREAKS IN SHORT GAMMA-RAY BURSTS. II: THE COLLIMATED AFTERGLOW OF GRB
051221A - Authors: D.N. Burrows, D. Grupe, M. Capalbi, A. Panaitescu, S.K. Patel, C. Kouveliotou, B.
Zhang, P. Meszaros, G. Chincarini, N. Gehrels, R.A.M. Wijers - Comments: 10 pages, 4 figures.
Submitted to The Astrophysical Journal 13 April 2006, accepted 7 August 2006. This revision is the
accepted version
24. arXiv:astro-ph/0604109
Title: HYPERNOVA SIGNATURES IN THE LATE REBRIGHTENING OF GRB 050525A - Authors: M.
Della Valle, D. Malesani, J.S. Bloom, S. Benetti, G. Chincarini, P. D'Avanzo, R.J. Foley, S. Covino, A.
Melandri, S. Piranomonte, G. Tagliaferri, L. Stella, R. Gilmozzi, L.A. Antonelli, S. Campana, H.-W.
Chen, P. Filliatre, F. Fiore, D. Fugazza, N. Gehrels, K. Hurley, I.F. Mirabel, L.J. Pellizza, L. Piro, J.X.
Prochaska - Comments: 5 pages, 4 ps figures. Accepted for publication in ApJ Letters
25. arXiv:astro-ph/0603738
Title: SWIFT XRT OBSERVATIONS OF THE AFTERGLOW OF XRF 050416A - Authors: V. Mangano,
V. La Parola, G. Cusumano, T. Mineo, D. Malesani, J. Dyks, S. Campana, M. Capalbi, G. Chincarini, P.
Giommi, A. Moretti, M. Perri, P. Romano, G. Tagliaferri, D.N. Burrows, N. Gehrels, O. Godet, S.T.
Holland, J.A. Kennea, K. L. Page, J.L. Racusin, P.W.A. Roming, B. Zhang - Comments: Accepted for
publication on ApJ; replaced with revised version: part of the discussion moved in an appendix; 11
pages, 6 figures; abstract shortened for posting on astro-ph
26. arXiv:astro-ph/0603730
Title: THE MULTIWAVELENGTH AFTERGLOW OF GRB 050721: A PUZZLING REBRIGHTENING
SEEN IN THE OPTICAL BUT NOT IN THE X-RAY - Authors: L.A. Antonelli, V. Testa, P. Romano, D.
Guetta, K. Torii, V.D. Elia, D. Malesani, G. Chincarini, S. Covino, P. D Avanzo, M. Della Valle, F. Fiore,
D. Fugazza, A. Moretti, L. Stella, G. Tagliaferri, S. Barthelmy, D. Burrows, S. Campana, M. Capalbi, G.
Cusumano, N. Gehrels, P. Giommi, D. Lazzati, V. La Parola, V. Mangano, T. Mineo, J. Nousek, P. T.
OBrien, M. Perri - Comments: 8 pages, 7 figures, accepted for publication in Astronomy & Astrophysics
27. arXiv:astro-ph/0603658
Title: THE SWIFT X-RAY FLARING AFTERGLOW OF GRB 050607 - Authors: C. Pagani (1,2), D.C.
Morris (2), S. Kobayashi (3), T. Sakamoto (4), A. Falcone (2), A. Moretti (1), K. Page (5), D.N. Burrows
(2), D. Grupe (2), A. Retter (2), J. Racusin (2), J.A. Kennea (2), S. Campana (1), P. Romano (1), G.
Tagliaferri (1), J. E. Hill (4,6), L. Angelini (4), G. Cusumano (7), M.R. Goad (5), S. Barthelmy (3), G.
Chincarini (1), A. Wells (8), P. Giommi (9), J.A. Nousek (2), N. Gehrels (4) (1) INAF - Osservatorio
Astronomico di Brera, (2) Pennsylvania State University, (3) Liverpool John Moores University, (4)
NASA/Goddard Space Flight Center, (5) University of Leicester, (6) Universities Space Research
Association, (7) INAF - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Sezione di Palermo, (8) Space
Research Centre, University of Leicester, (9) ASI Science Data Center) - Comments: 23 pages, 5
figures, accepted by the Astrophysical Journal
Pagina 48 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
28. arXiv:astro-ph/0603516
Title: MODELS FOR THE TYPE IC HYPERNOVA SN 2003LW ASSOCIATED WITH GRB 031203 Authors: P.A. Mazzali, J. Deng, E. Pian, D. Malesani, N. Tominaga, K. Maeda, K. Nomoto, G.
Chincarini, S. Covino, M. Della Valle, D. Fugazza, G. Tagliaferri, A. Gal-Yam - Comments: 19 pages, 8
figures, accepted for publication in ApJ
29. arXiv:astro-ph/0603475
Title: THE X-RAY AFTERGLOW OF THE SHORT GAMMA RAY BURST 050724 - Authors: S.
Campana, G. Tagliaferri, D. Lazzati, G. Chincarini, S. Covino, K. Page, P. Romano, A. Moretti, G.
Cusumano, V. Mangano, T. Mineo, V. La Parola, P. Giommi, M. Perri, M. Capalbi, B. Zhang, S.
Barthelmy, J. Cummings, T. Sakamoto, D.N. Burrows, J.A. Kennea, J.A. Nousek, J.P. Osborne, P.T.
O'Brien, O. Godet, N. Gehrels - Comments: 6 pages, 2 figures, accepted for publication in A&A
30. arXiv:astro-ph/0603279 :
Title: THE SHOCK BREAK-OUT OF GRB 060218/SN 2006AJ - Authors: S. Campana, V. Mangano, A.
J. Blustin, P. Brown, D.N. Burrows, G. Chincarini, J.R. Cummings, G. Cusumano, M. Della Valle, D.
Malesani, P. Meszaros, J.A. Nousek, M. Page, T. Sakamoto, E. Waxman, B. Zhang, Z.G. Dai, N.
Gehrels, S. Immler, F.E. Marshall, K.O. Mason, A. Moretti, P.T. O'Brien, J.P. Osborne, K.L. Page, P.
Romano, P.W.A. Roming, G. Tagliaferri, L.R. Cominsky, P. Giommi, O. Godet, J.A. Kennea, H. Krimm,
L. Angelini, S.D. Barthelmy, P.T. Boyd, D.M. Palmer, A.A. Wells, N.E. White - Comments: 12 pages, 3
color figures (final version), accepted for publication in Nature
31. arXiv:astro-ph/0602541
Title: GRB051210: SWIFT DETECTION OF A SHORT GAMMA RAY BURST - Authors: V. La Parola,
V. Mangano, D. Fox, B. Zhang, H.A. Krimm, G. Cusumano, T.Mineo, D. Burrows, S. Barthelmy, S.
Campana, M. Capalbi, G. Chincarini, N. Gehrels, P. Giommi, F.E. Marshall, P. Meszaros, A. Moretti,
P.T. O'Brien, D.M. Palmer, M. Perri, P. Romano, G. Tagliaferri - Comments: 5 pages, 3 figures,
submitted to A&A Letters
32. arXiv:astro-ph/0602497
Title: PANCHROMATIC STUDY OF GRB 060124: FROM PRECURSOR TO AFTERGLOW - Authors:
P. Romano, S. Campana, G. Chincarini (INAF-OAB), J. Cummings (GSFC), G. Cusumano (INAFIASF-Pa), S.T. Holland (GSFC), V. Mangano, T. Mineo (INAF-IASF-Pa), K.L. Page (U Leicester), V.
Pal'shin (Ioffe PTI), E. Rol (U Leicester), T. Sakamoto (GSFC), B. Zhang (U Nevada), R. Aptekar (Ioffe
PTI), S. Barbier (GSFC), S. Barthelmy (GSFC), A.P. Beardmore (U Leicester), P. Boyd (GSFC), D.N.
Burrows (PSU), M. Capalbi (ASDC), E.E. Fenimore (LANL), D. Frederiks (Ioffe PTI), N. Gehrels
(GSFC), P. Giommi (ASDC), M.R. Goad (U Leicester), O. Godet (U Leicester), S. Golenetskii (Ioffe
PTI), D. Guetta (OAR), J.A. Kennea (PSU), V. La Parola (INAF-IASF-Pa), D. Malesani (SISSA/ISAS),
F. Marshall (GSFC), A. Moretti (OAB), J.A. Nousek (PSU), P.T. O'Brien (U Leicester), J.P. Osborne (U
Leicester), M. Perri (ASDC), et al. - Comments: 15 pages, 14 figures, 6 tables. Astronomy and
Astrophysics, accepted. Revised UVOT photometry
33. arXiv:astro-ph/0602387
Title: THE VARIABLE X-RAY LIGHT CURVE OF GRB 050713A: THE CASE OF REFRESHED
SHOCKS - Authors: D. Guetta, F. Fiore, V. D'Elia, R. Perna, L.A. Antonelli, S. Piranomonte, S.
Puccetti, L. Stella, L. Angelini, N. Schartel, S. Campana, G. Chincarini, S. Covino, G. Tagliaferri, D.
Malesani, C. Guidorzi, A. Monfardini, C.G. Mundell, de Leon Cruz, A.J. Castro-Tirado, S. Guzly, J.
Gorosabel, M. Jelinek, A. Gomboc - Comments: few changes, to be published in A&A
34. arXiv:astro-ph/0602142
Title: TESTING THE CURVATURE EFFECT AND INTERNAL ORIGIN OF GAMMA-RAY BURST
PROMPT EMISSIONS AND X-RAY FLARES WITH SWIFT DATA - Authors: E.W. Liang, B. Zhang,
P.T. O'Brien, R. Willingale, L. Angelini, D.N. Burrows, S. Campana, G. Chincarini, A. Falcone, N.
Pagina 49 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Gehrels, M.R. Goad, D. Grupe, S. Kobayashi, P. Mészáros, J.A. Nousek, J.P. Osborne, K.L. Page, G.
Tagliaferri - Comments: 17 pages total with 2 figures, version accepted for publication in ApJ
35. arXiv:astro-ph/0602135
Title: LATE-TIME X-RAY FLARES DURING GRB AFTERGLOWS: EXTENDED INTERNAL ENGINE
ACTIVITY - Authors: A.D. Falcone, D. N. Burrows, P. Romano, S. Kobayashi, D. Lazzati, B. Zhang, S.
Campana, G. Chincarini, G. Cusumano, N. Gehrels, P. Giommi, M.R. Goad, O. Godet, J.E. Hill, J. A.
Kennea, P. Meszaros, D. Morris, J.A. Nousek, P.T. O'Brien, J.P. Osborne, C. Pagani, K. Page, G.
Tagliaferri, the Swift XRT Team - Comments: To appear in the proceedings of the 16th Annual October
Astrophysics Conference in Maryland "Gamma Ray Bursts in the Swift Era"
36. arXiv:astro-ph/0601567
Title: THE FRONTIER OF DARKNESS: THE CASES OF GRB 040223, GRB 040422, GRB 040624 Authors: P. D'Avanzo, P. Filliatre, P. Goldoni, L.A. Antonelli, S. Campana, G. Chincarini, S. Covino, A.
Cucchiara, M. Della Valle, A. De Luca, S. Foley, D. Fugazza, N. Gehrels, D. Götz, L. Hanlon, G.L.
Israel, D. Malesani, B. McBreen, S. McBreen, S. McGlynn, S. Mereghetti, L. Moran, J.A. Nousek, R.
Perna, L. Stella, G. Tagliaferri - Comments: 4 pages, 2 figures. To appear in the proceedings of the
16th Annual October Astrophysics Conference in Maryland "Gamma Ray Bursts in the Swift Era", eds.
S. Holt, N. Gehrels & J. Nousek
37. arXiv:astro-ph/0601173
Title: X-RAY FLARE IN XRF 050406: EVIDENCE FOR PROLONGED ENGINE ACTIVITY - Authors: P.
Romano, A. Moretti, P.L. Banat (1), D.N. Burrows (2), S. Campana, G. Chincarini, S. Covino (1), D.
Malesani (3), G. Tagliaferri (1), S. Kobayashi (2,4), B. Zhang (5), A.D. Falcone (2), L. Angelini (6,7), S.
Barthelmy (6), A.P. Beardmore (8), M. Capalbi (9), G. Cusumano (10), P. Giommi (11), M.R. Goad, O.
Godet (8), D. Grupe (2), J.E. Hill (6,12), J.A. Kennea (2), V. La Parola, V. Mangano (10), P. Meszaros,
D.C. Morris, J. A. Nousek (2), P.T. O'Brien, J.P. Osborne (8), A. Parsons (6), M. Perri (9), C. Pagani
(2,1), K.L. Page, A.A. Wells (8), N. Gehrels (6) - Comments: 11 pages, 3 figures, accepted for
publication in A&A; added references, corrected typos
38. arXiv:astro-ph/0601125
Title: THE EARLY X-RAY EMISSION FROM GRBS - Authors: P.T. O'Brien, R. Willingale, J. Osborne,
M.R. Goad, K.L. Page, S. Vaughan, E. Rol, A. Beardmore, O. Godet, C. Hurkett, A. Wells, B. Zhang, S.
Kobayashi, D.N. Burrows, J.A. Nousek, J.A. Kennea, A. Falcone, D. Grupe, N. Gehrels, S. Barthelmy,
J. Cannizzo, J. Cummings, J. Hill, H. Krimm, G. Chincarini, G. Tagliaferri, S. Campana, A. Moretti, P.
Giommi, M. Perri, V. Mangano, V. La Parola - Comments: Submitted to ApJ on December 16. Revised
following referee's comments. Accepted for publication in ApJ. Minor correction to Fig. 14 caption and
updated references
3) Cosmologia Relativistica
S.A. Bonometto
- Natura delle componenti oscure del cosmo
- Analisi lineare e post-lineare di modelli con energia oscura (DE) dinamica ed accoppiata
- Radiazione cosmica di fondo (CMB): previsioni di anisotropie e la polarizzazione in modelli
cosmologici con diversi tipi di componenti oscure e confronto coi dati
- Simulazioni n-body di cosmologie LCDM, con DE dinamica e accoppiata
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
- Previsioni osservative in cosmologie con DE dinamica e accoppiata: distribuzione degli
ammassi di galassie e della galassia in funzione del redshift, distribuzione dei vuoti, lensing
gravitazionale forte, cosmic shear
Ricerche in corso:
(a) Analisi del collasso sferico di fluttuazioni in cosmologie con varie forme di DE. Su questa
base si sono effettuate previsioni sulla dipendenza dal redshift della funzione di massa degli ammassi
di galassie.
(b) Tali previsioni sono state confrontate con simulazioni per modelli con DE dinamica, legata
a potenziali SUGRA. Le simulazioni sono state anche utilizzate allo studio dei profili degli ammassi,
della distribuzione delle concentrazioni e dell'abbondanza di satelliti.
(c) In particolare, studi preparatori per progetti sperimentali volti a determinare l'equazione di
stato della DE tramite misure del cosmic shear e della distribuzione delle SNIa faint.
(d) Studio del CMB in relazione a progetti di esperimenti sulla polarizzazione, da realizzarsi
nell'ambito di ampie collaborazioni internazionali su bandi ASI e/o ESA.
(e) In particolare: (i) Studio della capacità di fissare i parametri cosmologici con esperimenti
aventi sensibilità adeguata a misurare il modo B di polarizzazione. (ii) Studio dei foreground galattici.
(f) Studio di modelli cosmologici con DE accoppiata legati alla teoria di Peccei-Quinn.
Collaborazioni:
IASF/INAF (Bologna)
Dipartimento di Fisica dell'Università di Roma “La Sapienza”
INAF-O.A. di Roma-Monte Porzio
Dipartimento di Fisica dell'Università di Padova
Dipartimento di Astronomia della NMSU, Las Cruces (New Mexico - USA)
Inst.Theor.Physik. Università di Zurigo
Pubblicazioni:
1. R. Mainini, S.A. Bonometto, astro-ph/0703303 & submitted to JCAP, “LIMITS ON COUPLING
BETWEEN DARK COMPONENTS”
2. S.A. Bonometto, L. Casarini, L. Colombo, R. Mainini, astro-ph/0612672, “COSMOLOGIES WITH
DYNAMICAL AND COUPLED DARK ENERGY VS. CMB DATA”
3. R. Mainini, L. Colombo, S.A. Bonometto, Proceeding of the workshop dsu 2006, “THE DARK SIDE
OF TH UNIVERSE” Madrid, June 20-24, 2006, Title: Dark Matter, Dark Energy and the solution of the
strong CP problem
4. S.A. Bonometto, R. Mainini, L. Colombo, Proceedings of the workshop dsu 2006, “THE DARK SIDE
OF THE UNIVERSE” Madrid, June 20-24, 2006, Title: THE DARK SIDE AND ITS NATURE
5. R. Mainini & S.A. Bonometto, Phys.Rev. D74 (2006) 043504 & astro-ph/0605621, “MASS
FUNCTIONS IN COUPLED DARK ENERGY MODELS”
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
6. P. Solevi, R. Mainini, S.A. Bonometto, A.V. Macciò, A. Klypin, S. Gottloeber, Mon. Not. Roy. Astron.
Soc. 366 (2006) 1346-1356 & astro-ph/0504124, “TRACING THE NATURE OF DARK ENERGY WITH
GALAXY DISTRIBUTION”
4) Galassie e Oggetti Compatti
a) G. Gavazzi
- Osservazioni multibanda delle galassie nell'universo locale
- Determinazione dei parametri strutturali delle galassie
- Influenza dell'ambiente sull'evoluzione delle galassie
- Sintesi di popolazione stellare e confronto con le osservazioni
- Determinazione della storia di formazione stellare delle galassie di campo e di ammasso
Ricerche in corso:
a) Negli ultimi anni sono proseguite le campagne osservative fotometriche e spettrofotometriche
(di respiro decennale) di un campione di circa 2000 galassie nell'ammasso della Vergine e nella
regione del super-ammasso di Coma. La fotometria è stata effettuata nel lontano infrarosso (polveri),
nel vicino infrarosso (stelle vecchie), nelle bande visibili (B e V) e nella riga di Balmer H_alpha (stelle
giovani). La spettrofotometria copre il visibile da 3500 a 7000 Angstrom. Dalle osservazioni
fotometriche sono ricavati i parametri strutturali che permettono di effettuare una classificazione
oggettiva delle galassie (ad es. raggio effettivo, brillanza superficiale, indice di concentrazione della
luce). Tali studi cercano di porre dei vincoli osservativi alle teorie di formazione delle galassie, con
particolare attenzione alle galassie nane.
b) Determinazione della storia di formazione stellare: i modelli di sintesi di popolazione stellare
permettono di generare distribuzioni spettrali di energia di popolazioni stellari di età nota.
Confrontando queste con i dati osservativi si procede alla 'datazione' delle popolazioni medie delle
galassie. Più precisamente, questo metodo consente di verificare quale storia di formazione stellare
sia consistente con i dati osservativi. Galassie ellittiche giganti sono consistenti con un unico evento di
formazione stellare avvenuto una decina di miliardi di anni fa. Al contrario, le galassie a spirale e le
irregolari mostrano eventi di formazione stellare diluiti nel tempo. Queste indagini hanno un’ovvia
ricaduta cosmologica in quanto permettono di verificare se gli attuali modelli di formazione ed
evoluzione delle galassie sono coerenti con la storia di formazione stellare delle galassie locali.
c) Influenza dell'ambiente: tutti i dati osservativi raccolti sono rivolti allo studio di galassie
d'ammasso. Ciò permette di poter studiare l'influenza dell'ambiente sulla storia evolutiva delle
galassie, analizzando il loro contenuto gassoso e la loro attività di formazione stellare. Le interazioni
mareali con le altre galassie dell'ammasso e la pressione esercitata dal gas denso e caldo
intrappolato nella buca di potenziale degli ammassi esauriscono il contenuto di gas neutro delle
galassie riducendone l'attività di formazione stellare. Tuttavia non è ancora chiaro se questi processi
portino esclusivamente ad una monotona decrescita della formazione stellare o se siano anche in
grado di accendere dei brevi 'burst' di formazione di nuove stelle. Recenti osservazioni sembrano
avvallare la seconda ipotesi, ma ulteriori indagini sono in svolgimento per poter far luce sul reale ruolo
svolto dall'ambiente nell'evoluzione delle galassie d'ammasso.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Dall'ottobre 2002 tutti i dati osservativi raccolti in quindici anni da Giuseppe Gavazzi e
collaboratori sono stati resi disponibili alla comunità scientifica tramite il database WEB GOLDMINE
(http://goldmine.mib.infn.it ).
Collaborazioni:
Laboratoire de Astrophysique de Marseille
IASF/INAF Milano
b) Monica Colpi
- Stelle di neutroni: interpretazione della fenomenologia (pulsar, AXPs, magnetar)
- Sorgenti ULX
- Dinamica di buchi neri in ammassi globulari e bulge galattici simulazioni SPH/N-body
- Fenomeni dinamici in galassie in interazione
- Onde gravitazionali dalla coalescenza di buchi neri supermassivi
Ricerche in corso:
Nell'anno 2006 la ricerca si è sviluppata principalmente lungo tematiche riguardanti (i) lo studio di
fenomeni dinamici in ambito stellare ed in ambito cosmologico; (ii) studio di emissione di alta energia
da sorgenti X compatte:
a) La dinamica di pulsar e buchi neri in ammassi globulari
b) Studio di sorgenti X in galassie ellittiche
c) Studio di sorgenti X ultraluminose in galassie in interazione (Cartwheel)
d) Studio dell'evoluzione dinamica di buchi neri supermassivi in ambito cosmologico
e) Buchi neri e il progetto LISA per la rivelazione di onde gravitazionali
Book:
Joint evolution of black holes and galaxies
Ed. Colpi, Gorini, Haardt, Moschella
Francis & Taylor Publisher
Collaborazioni:
Sissa
Dipartimento di Fisica di Padova
Osservatori Astronomici di Brera, Bologna, Roma
Cornell University
Washington University at Seattle
Institut of Astrophysics at Potsdam, Berlin
University of Zurich
ETH, Zurich
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Pubblicazioni:
1. L. Cortese, A. Boselli, V. Buat, G. Gavazzi et al. "UV DUST ATTENUATION IN NORMAL STARFORMING GALAXIES. I. ESTIMATING THE LTIR/LFUV RATIO" 2006, ApJ, 637, 242
2. G. Gavazzi, A. Boselli, L. Cortese, I. Arosio, A. Gallazzi, P. Pedotti, L. Carrasco "H_ALPHA
SURFACE PHOTOMETRY OF GALAXIES IN THE VIRGO CLUSTER. V: THE SURVEY
COMPLETION" 2006, A&A, 446, 839
3. G. Gavazzi, K. O'neil, A. Boselli, W. Van Driel "COMPLETING HI OBSERVATIONS OF GALAXIES:
II THE COMA SUPERCLUSTER", 2006, A&A, 449, 929
4. A. Boselli, G. Gavazzi "ENVIRONMENTAL EFFECTS ON LATE-TYPE GALAXIES IN NEARBY
CLUSTERS", 2006, PASP, 118, 517
5. L. Cortese, G. Gavazzi, A. Boselli, P. Franzetti, R.C. Kennicutt, K. O'neil, S. Sakai "WITNESSING
GALAXY PREPROCESSING IN THE LOCAL UNIVERSE: THE CASE OF A STARBURSTING GROUP
FALLING INTO ABELL 1367" 2006, A&A, 453, 847
6. A. Wolter, G. Trinchieri, M. Colpi “ON THE COMPACT NATURE OF THE MOST LUMINOUS ULX IN
THE CARTWHEEL RING” 2006, MNRAS , 373, 1327
7. M. Dotti, M. Colpi, F. Haardt, L. Mayer “SUPERMASSIVE BLACK HOLE BINARIES IN GASEOUS
AND STELLAR CIRCUMNUCLEAR DISCS: ORBITAL DYNAMICS AND GAS ACCRETION” 2006,
astro/ph061250
8. M. Mapelli, S. Sigurdsson, F.R. Ferraro, M. Colpi, A. Possenti, B. Lanzoni “THE RADIAL
DISTRIBUTION OF BLUE STRAGGLER STARS AND THE NATURE OF THEIR PROGENITORS”
2006, MNRAS, 373, 361
9. M. Dotti, R. Salvaterra, A. Sesana, M. Colpi, F. Haardt “ON THE SEARCH OF
ELECTROMAGNETIC COSMOLOGICAL COUNTERPARTS TO COALESCENCES OF MASSIVE
BLACK HOLE BINARIES” 2006, MNRAS, 372, 869
10. M. Dotti, M. Colpi, F. Haardt “LASER INTERFEROMETER SPACE ANTENNA DOUBLE BLACK
HOLES: DYNAMICS IN GASEOUS NUCLEAR DISCS” 2006, MNRAS, 367, 103
11. L. Mayer, S. Kazantzidis, P. Madau, M. Colpi, T. Quinn, J. Wadsley “MULTI-SCALE SIMULATIONS
OF MERGING GALAXIES WITH SUPERMASSIVE BLACK HOLES” 2006, arXiv:astro-ph/0602029
12. G. Trinchieri, L. Giordano, L. Cortese, A. Wolter, M. Colpi, G. Gavazzi, L. Mayer “THE TRAIL OF
DISCRETE X-RAY SOURCES IN THE EARLY-TYPE GALAXY NGC 4261: ANISOTROPY IN THE
GLOBULAR CLUSTER DISTRIBUTION”
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
PLASMI
Personale
Fontanesi Marcello
Gorini Giuseppe
Riccardi Claudia
Barni Ruggero
Mietner Alessandro
Piselli Moreno
Posadinu Giovanni
Tardocchi Marco
Cattaneo Roberta
Croccolo Fabrizio
Esena Paola
Perelli Cippo Enrico
Roman Eduardo
Magni Simone
Ognissanti Flora
Proverbio Igor
Siliprandi Riccardo
Zanini Stefano
Ripa Valentina
Professore Ordinario
Professore Associato
Professore Associato
Ricercatore
Tecnico
Tecnico
Amministrazione - Collaboratore
Ricercatore CNR-INFM con comando presso CNISM
Assegnista
Assegnista
Assegnista
Assegnista
Assegnista
Dottorando in Scienze dei Materiali in cotutela
Dottorando in Fisica
Dottorando in Fisica
Dottorando in Fisica
Dottorando in Chimica in cotutela
Collaboratore
Attività organizzativa e di coordinamento
Incarichi interni all'Università:
- Prof. Marcello Fontanesi: Magnifico Rettore dell’Università
- Prof. Claudia Riccardi
Coordinatrice della Laurea Triennale in Fisica
Componente eletto della Giunta di Dipartimento.
Responsabile scientifico del Centro di Eccellenza PlasmaPrometeo
Componente della Scuola di Dottorato in Scienze dell’Ateneo
Componente della Commissione Brevetti e Spin-Off dell’Ateneo
- Prof. Giuseppe Gorini
Coordinatore del progetto europeo Ancient Charm
Coordinatore di Facoltà del Programma Socrates.
Componente della Scuola di Dottorato in Scienze dell’Ateneo
Altri incarichi:
- Prof. Claudia Riccardi: Adjunct professor at the University of Tromso (Norvegia)
- Prof. Giuseppe Gorini: Collaboratore scientifico dell’Istituto di Fisica del Plasma “Piero Caldirola” del
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Ricerca
Sono attive cinque linee di ricerca principali:
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
1) Turbolenza nei plasmi
Studio sperimentale della turbolenza in plasmi di laboratorio. Attività sulla macchina toroidale a
plasma semplicemente magnetizzato Thorello del Laboratorio Plasmi e collaborazione all'attività
sperimentale presso la macchina Blaamann (Tromso) e Mistral (Marseille). Analisi numerica delle
proprietà statistiche delle fluttuazioni. Studio del meccanismo di diffusione e del trasporto anomalo di
particelle. Ricerca e caratterizzazione di strutture coerenti. Studio della propagazione e
dell’assorbimento di onde a radiofrequenza (ion Bernstein waves, lower Hybrid waves). Produzione per
mezzo di Reynold stress di shear di campo elettrico e barriere di trasporto. Sviluppo di dispositivi di
diagnostica dei plasmi magnetizzati tramite sonde elettrostatiche e ottiche.
2) Applicazioni industriali dei plasmi
Le attività di ricerca applicata si svolgono presso il Centro di Eccellenza PlasmaPrometeo per
la ricerca, lo sviluppo ed il trasferimento tecnologico nel campo dei plasmi.
Il Centro, istituito attraverso un accordo di programma tra l’Università e la Regione Lombardia nel
2004, ha lo scopo di finalizzare la ricerca pubblica a sostegno del sistema delle imprese, condividendo
i risultati più innovativi derivanti dalle ricerche del gruppo Plasmi (www.plasmaprometeo.unimib.it).
Le ricerche si concentrano sulla progettazione e realizzazione di dispositivi a plasma per il trattamento
superficiale di materiali. Studio ed ottimizzazione di processi di trattamento a plasmi di tessuti, pelli e
altri materiali nell’ambito di contratti con industrie. Sviluppo di sorgenti a plasma freddo a
radiofrequenza. Sviluppo di codici di simulazione numerica della cinetica chimica dei plasmi. Sviluppo
di dispositivi di diagnostica per plasmi a radiofrequenza tramite sonde elettrostatiche e spettroscopia
ottica di emissione.
3) Microscopia ed analisi dei materiali
Presso il Centro di Eccellenza PlasmaPrometeo per la ricerca, lo sviluppo ed il trasferimento
tecnologico nel campo dei plasmi sono stati allestiti tre laboratori per la microscopia e l’analisi dei
materiali.
Il primo è dotato di un microscopio a forza atomica (AFM) in grado di studiare la morfologia superficiale
alla scala nanometrica. Con tecniche analoghe è possibile misurare altri parametri superficiali come la
conducibilità elettrica, l’elasticità e la durezza. Il secondo laboratorio è dotato di un microscopio a
doppio fascio elettronico ed ionico (FIB/SEM). Oltre all’imaging dei materiali, è possibile effettuare
processi di taglio, deposizione e implantazione ionica su scala micrometrica. Il microscopio può essere
utilizzato anche per studiare campioni biologici (modalità ESEM). Il terzo laboratorio è dedicato
all’ottica con un sistema laser per la diagnostica dei plasmi contenenti nanoparticelle con metodi di
interferometria ottica.
4) Plasmi per la fusione termonucleare e spettroscopia neutronica
Da tempo la spettroscopia neutronica dei plasmi termonucleari è uno dei temi di ricerca del
gruppo di Fisica dei Plasmi dell'Università degli Studi di Milano - Bicocca.
Questa attività è svolta in collaborazione con altre istituzioni tra cui, in particolare, l'Istituto di Fisica del
Plasma del CNR. Tramite il CNR è possibile accedere ai finanziamenti e alle facilities dell'EURATOM.
Il principale risultato ottenuto da queste ricerche ha riguardato la realizzazione di due spettrometri per
neutroni di fusione istallati sul tokamak JET nell’ambito di una collaborazione con l’Università di
Uppsala. Lo spettrometro denominato MPR (magnetic proton recoil spectrometer) è in uso dal 1996 e
ha prodotto dati innovativi in plasmi di deuterio-trizio con alta potenza di fusione (1-16 MW). Il secondo
spettrometro si basa sulla tecnica del tempo di volo ed è denominato TOFOR (time of flight - optimized
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
rate). La sua istallazione è stata ultimata e ha iniziato le prese dati in plasmi di deuterio a partire dalla
primavera del 2006. Con questi strumenti è stato ridefinito il ruolo della spettroscopia neutronica nei
plasmi di fusione e, in particolare, nello studio della dinamica degli ioni veloci nel plasma.
Oltre alla spettroscopia neutronica, il gruppo di Bicocca si interessa della spettroscopia gamma nei
plasmi di fusione. In particolare, è in corso un progetto che prevede la realizzazione di nuovi
spettrometri gamma ultraveloci da installare su JET nel 2008. Tali spettrometri, basati su scintillatori
inorganici veloci, si propongono di migliorare i sistemi esistenti attualmente al JET sotto il punto di vista
dell’efficienza di rivelazione, della risoluzione energetica e della capacità conteggio.
Nel corso degli anni le competenze inerenti la spettroscopia neutronica dei plasmi sono state applicate
ad un diverso settore della fisica della materia, quello della diffusione di neutroni epitermici (con
energia fino a 100 eV) con applicazioni, ad esempio, per lo studio della dinamica di singola particella in
sistemi quantistici.
Sono in particolare da segnalare due progetti finanziati dalla Commissione Europea: il primo,
denominato TECHNI, ha portato allo sviluppo di un rivelatore di neutroni epitermici di nuova
concezione denominato rivelatore risonante; il secondo progetto, che si è concluso nell’autunno del
2006, è denominato e.VERDI.
Tra gli obiettivi raggiunti in questo progetto vi è la realizzazione di un rivelatore risonante di neutroni
epitermici per diffusione a piccoli angoli. Il rivelatore, denominato VLAD, è stato inaugurato nel
dicembre 2005 presso la sorgente di neutroni ISIS. Con VLAD si può accedere ad una regione dello
spazio dei parametri di diffusione (energia ed impulso trasferiti) del tutto nuova con promettenti
applicazioni quali lo studio delle relazioni di dispersione nei materiali magnetici.
5) Progetto Ancient Charm
Il progetto comprende 10 partner ed è coordinato da Milano - Bicocca.
Scopo del progetto è lo sviluppo di tecniche d’indagine quantitativa e non invasiva dei beni
culturali mediante neutroni. In particolare si utilizzeranno le risonanze neutroniche per determinare la
mappa tridimensionale della composizione elementare di oggetti di interesse archeologico o artistico.
Il progetto è attualmente al suo secondo anno di vita.
Le competenze di Milano - Bicocca sono, oltre al coordinamento dell’intero progetto, nella
simulazione e progettazione dei nuovi sistemi d rivelazione.
Laboratori
CENTRO PLASMAPROMETEO
Il Centro dispone di 6 laboratori attrezzati presso l’edificio U9 (viale dell’Innovazione, 10) e di
tre laboratori presso l’edificio U2 (piazza della Scienza, 3).
Il centro è attrezzato con reattori a plasma sia su scala pre-industriale che di laboratorio con
sorgenti a pressione atmosferica e a bassa pressione.
Il laboratorio è dotato anche di strumentazione per la caratterizzazione delle modificazioni
superficiali.
- Laboratorio Trasferimento Tecnologico (U9-S11)
E’ dotato di due macchine su scala semi-industriale per la produzione di un plasma a bassa
pressione e a pressione atmosferica. La prima macchina è stata realizzata nell’ambito del progetto
europeo Craft PlasmaLeather per il trattamento a plasma di materiali conciari. La seconda nell’ambito
di un progetto cofinanziato dalla Regione Lombardia per la nobilitazione a secco delle pelli.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Reattore PlasmaLeather
Reattore PlasmaLeather
Reattore a Plasma Atmosferico
- Laboratorio Sorgenti (U9-S1)
Il laboratorio è utilizzato per lo sviluppo di sorgenti a plasma. E’ dotato della macchina toroidale
THORELLO per la produzione di plasmi magnetizzati, impiegati per lo studio della turbolenza.
Macchina Thorello
- Laboratorio Processi a Plasma (U9-S3)
E’ dotato di reattori a plasma su scala di laboratorio per lo studio di processi di deposizione a
plasma di film sottili o di nanopolveri.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
E’ dotato di un reattore con sorgente a radiofrequenza ad accoppiamento risonante e di un reattore con
accoppiamento induttivo per la produzione di plasmi contenenti polveri operante sotto cappa chimica.
- Laboratorio Plasmi atmosferici (U9-S2)
Il laboratorio è attrezzato con reattori a plasma a pressione atmosferica. E’ dotato di una
macchina per la produzione del plasma in una miscela di gas e vapori ad alta pressione CORONA
(Dielectric Barrier Discharge) e di un reattore per la produzione di un getto di plasma (plasma Jet).
Reattore CORONA
- Laboratorio Plasmi Freddi (U2-3039)
Il laboratorio è attrezzato con tre reattori a plasma freddo per la produzione di plasma freddo a
radiofrequenza con geometria cilindrica in un gas a bassa pressione.
Reattore MOST
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
- Laboratorio Materiali (U9-S7)
Il laboratorio è dotato di un microscopio a forza atomica (AFM) per la caratterizzazione della
morfologia e delle proprietà superficiali su scala nanometrica.
Stazione per la microscopia a forza atomica (AFM)
- Laboratorio FIB/SEM (U9-S8)
Il laboratorio è attrezzato per ospitare uno strumento per la spettroscopia FIB/SEM (Focused
Ion Beam e Scanning Electron Microscopy) che permette la ricostruzione della composizione e della
morfologia di film sottili depositati su materiali che è stato acquistato con un finanziamento per le
“Grandi Attrezzature” della Facoltà di Scienze.
Microscopio FIB/SEM con immagine delle fibre trattate a plasma
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
- Laboratorio Ottica (U9-S13)
Il laboratorio è dedicato all’ottica con un sistema laser per la diagnostica dei plasmi contenenti
nanoparticelle con metodi di interferometria ottica.
Spot laser di un campione trattato a plasma con deposizione di film
- Laboratorio Didattico (U2-2023)
Il laboratorio è attrezzato con un reattore per la studio dei plasmi magnetizzati, di una camera
da vuoto con gruppo di pompaggio e della strumentazione per la realizzazione di esperimenti sulla
propagazione di microonde e sulla caratterizzazione di scariche a bagliore (glow discharges).
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Scariche a bagliore in diverse miscele gassose
Collaborazioni:
INFN sezione di Milano (coordinatore M. Bonesini)
G. Gorini e M. Tardocchi sono collaboratori scientifici dell’Istituto di Fisica del Plasma “Piero Caldirola”
del CNR di Milano
Auroral Observatory, University of Tromso, (Norvegia)
Laboratoire PIIM, UMR6533 CNRS et Universite de Marseille (Francia)
Fraunhofer Institute Stoccarda, (Germania)
Dipartimento di Chimica, Università di Milano
Istituto di Fisiologia Generale e Chimica Biologica, Università di Milano
Neutron Physics Department, Uppsala University, (Svezia)
Istituto di Fisica del Plasma, CNR, Milano
Dipartimento di Fisica, Università di Roma Tor Vergata
Dipartimento di Fisica, Università di Roma Tre
Rutherford Appleton Laboratory, (Regno Unito)
Joint European Torus, (Regno Unito)
Charles University, Praga (Repubblica Ceca)
LEI, Lithuanian Energy Institute, Kaunas, (Lituania)
JRC, Joint Research Centre, Ispra
University of Chiang Mai, (Thailandia)
Istituto Donegani, Novara
DWI Deutsch Wollenschaft Institute, Aachen (Germania)
Universidad National de Mar del Plata (Argentina)
Pubblicazioni e brevetti:
1. “CHEMICAL KINETICS OF AN ARGON/METHANE PLASMA IN A HYDROGEN REFORMING
REACTOR”, R. Barni, C. Broggi, R. Benocci, C. Riccardi, European Physical Journal - Applied Physics
35, 135-143 (2006)
2. "COLD PLASMA–INDUCED SURFACE MODIFICATION OF POLYETHYLENE TEREPHTHALATE
FIBRES IN RELATION TO THEIR DYEABILITY", A. Raffaele-Addamo, E. Selli, R. Barni, C. Riccardi,
F. Orsini, G. Poletti, L. Meda, M.R. Massafra, B. Marcandalli, Applied Surface Science 252, 2265-2275
(2006)
3. “MODELING CROSS-CORRELATIONS WITHIN A MANY-ASSETS MARKET”, H.E. Roman, M.
Albergante, M. Colombo, F. Croccolo, F. Marini, C. Riccardi, Phys. Rev. E 73, 036129 (2006)
4. ”EFFECTS OF EDGE BIAS DC BIASING ON PLASMA ROTATION AND TRANSPORT IN A
TOROIDAL GEOMETRY”, A. Fredriksen, C. Riccardi, S. Magni, Physica Scripta T122, 11-14 (2006)
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
5. "EXPERIMENTAL STUDY OF THE BEHAVIOUR OF LEATHER UNDER VACUUM”, R. Barni, S.
Zanini, M. Piselli, C. Riccardi, Vacuum 81, 265-271 (2006)
6. “ENHANCED LIGHT EMISSION IN SI-NANOCLUSTERS ARRAYS”, K.I. Mazzitello, H.O. Mártin,
H.E. Roman, European Physical Journal B 54, 315 (2006)
7. “VIOLATION OF THE DES CLOIZEAUX RELATION OF SELF-AVOIDING WALKS ON SIERPINSKI
SQUARE LATTICES”, F. Marini, A. Ordemann, M. Porto, H.E. Roman, Phys. Rev. E 74, 51102 (2006)
8. “A PROTEIN EVOLUTION MODEL WITH INDEPENDENT SITES THAT REPRODUCES SITESPECIFIC AMINO ACID DISTRIBUTIONS FROM THE PROTEIN DATA BANK”, U. Bastolla, M. Porto,
H.E. Roman, M. Vendruscolo. BMC Evolutionary Biology 6, 43 (2006)
9. “COHERENT STRUCTURES IN THE SIMPLE MAGNETISED THORELLO PLASMA”, C. Riccardi,
E. Roman, R. Barni, M. Fontanesi, Proceedings of the 33rd EPS Conference on Plasma Physics,
Europhys. Conf. Abstr., 30I, P5/080.1-4 (2006)
10. “COHERENT STRUCTURES IN SHEARED VELOCITY FLOW”, A. Fredriksen, C. Riccardi, E.
Roman, R. Barni, Proceedings of the 33rd EPS Conference on Plasma Physics, Europhys. Conf.
Abstr., 30I, P5/158.1-4 (2006)
11. “EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF PLASMA STRUCTURE DYNAMICS IN A ROTATING
MAGNETIZED PLASMA”, R. Barni, C. Riccardi, Th. Pierre, A. Escarguel, D. Guyomarc'h, Proceedings
of the 33rd EPS Conference on Plasma Physics, Europhys. Conf. Abstr., 30I, P5/081.1-4 (2006)
12. “TRATTAMENTI A PLASMA PER LA PROTEZIONE DI MANUFATTI LIGNEI”, S. Zanini, C.
Riccardi, M. Orlandi, V. Fornaia, M.P. Colombini, D.I. Donato, Atti del Convegno “La diagnostica e la
conservazione dei manufatti lignei”, Mat-23, 1-9, Nardini Editore, Firenze (2006)
13. “APPLICAZIONI DEI PLASMI FREDDI NEL CAMPO DELL’INDUSTRIA DELLA CARTA”, S. Zanini,
C. Riccardi, R. Siliprandi, L.. Zoia, La Chimica e l’Industria, 88, 58-63 (2006)
14. “VLAD FOR EPITHERMAL NEUTRON SCATTERING EXPERIMENTS AT LARGE ENERGY
TRANSFERS”, M. Tardocchi, G. Gorini, E. Perelli-Cippo, C. Andreani, S. Imberti, A. Pietropaolo, R.
Senesi, N. Rhodes, E. M. Schooneveld, Journal of Physics: Conference Series 41 (2006) 451
15. “EXPANDING THE OPERATING SPACE OF ICR ON JET WITH A VIEW TO ITER”, P.U. Lamalle,
M.J. Mantsinen, J.M. Noterdaeme, B. Alper, P. Beaumont, L. Bertalot, T. Blackman, Vl.V. Bobkov,
G. Bonheure, J. Brzozowski, C. Castaldo, S. Conroy, M. de Baar, E. de la Luna, P. de Vries, F.
Durodi´e, G. Ericsson, L.G. Eriksson, C. Gowers, R. Felton, J. Heikkinen, T. Hellsten, V.
Kiptily, K. Lawson, M. Laxåback, E. Lerche, P. Lomas, A. Lyssoivan, M.L. Mayoral, F. Meo, M.
Mironov, I. Monakhov, I. Nunes, G. Piazza, S. Popovichev, A. Salmi, M.I.K. Santala, S. Sharapov, T.
Tala, M. Tardocchi, D. Van Eester1, B. Weyssow and JET EFDA contributors, Nuclear Fusion 46
(2006) 391
16. “DINS MEASUREMENTS ON VESUVIO IN THE RESONANCE DETECTOR CONFIGURATION:
PROTON MEAN KINETIC ENERGY IN WATER”, A. Pietropaolo, C. Andreani, A. Filabozzi, R. Senesi,
G. Gorini, E. Perelli-Cippo, M. Tardocchi, N. J. Rhodes and E. Schooneveld, Journal of
Instrumentation, JINST 1 P04001 doi:10.1088/1748-0221/1/04/P04001 (2006)
17. "THE FOIL CYCLING TECHNIQUE FOR THE VESUVIO SPECTROMETER OPERATING IN THE
RESONANCE DETECTOR CONFIGURATION", A. Pietropaolo, C. Andreani, A. Filabozzi, G. Gorini, J.
Mayers, E. Perelli Cippo, N.J. Rhodes E. M. Schooneveld, R. Senesi, M. Tardocchi, Review of
Scientific Instruments 77, 095103 (2006)
18. “NEW MPRU INSTRUMENT FOR NEUTRON EMISSION SPECTROSCOPY AT JET”, H.
Sjostrand, L. Giacomelli, E. Andersson Sunden, S. Conroy, G. Ericsson, M. Gatu Johnson, C.
Hellesen, A. Hjalmarsson, J. Kallne, E. Ronchi, M. Weiszflog, G. Wikstrom, G. Gorini, M. Tardocchi, A.
Pagina 63 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Murari, G. Kaveney, S. Popovichev, J. vSousa, R. C. Pereira, A. Combo, N. Cruz and JET EFDA
contributors, Rev. Sci. Instr. 77, 10E717 (2006)
19. “DEVELOPMENT AND CHARACTERIZATION OF THE PROTON RECOIL DETECTOR FOR THE
MPRU NEUTRON SPECTROMETER”, L. Giacomelli, E. Andersson Sunden, S. Conroy, G. Ericsson,
M. Gatu Johnson, C. Hellesen, A. Hjalmarsson, J. Kaellne, E. Ronchi, H. Sjoestrand, M. Weiszflog, G.
Gorini, M. Tardocchi, A. Murari, S. Popovichev, J. Sousa, R.C. Pereira, A. Combo, N. Cruz and JET
EFDA contributors, Rev. Sci. Instr. 77, 10E708 (2006)
20. “THE TOFOR NEUTRON SPECTROMETER AND ITS FIRST USE AT JET”, M .Gatu Johnson, L.
Giacomelli, A. Hjalmarsson, M. Weiszflog, E. Andersson Sunden, S. Conroy, G. Ericsson, C. Hellesen,
J. Kaellne, E. Ronchi, H. Sjoestrand, G. Gorini, M. Tardocchi, A. Murari, S. Popovichev, J. Sousa, R. C.
Pereira, A. Combo, N. Cruz, and JET EFDA contributors, Rev. Sci. Instr. 77, 10E702 (2006)
21. “INVESTIGATION OF HIGH ENERGY INELASTIC NEUTRON SCATTERING FROM LIQUID
WATER CONFINED IN SILICA XEROGEL”, E. Perelli-Cippo, C. Andreani, M. Casalboni, S. Dire, D.
Fernandez-Canoto, G. Gorini, S. Imberti, A. Pietropaolo, P. Proposito, S. Schutzmann, R. Senesi, M.
Tardocchi, Physica B, 385-386 (2006) 1095
22. “COMPARISON OF CADMIUM-ZINC-TELLURIDE SEMICONDUCTOR AND YTTRIUMALUMINUM-PEROVSKITE SCINTILLATOR AS PHOTON DETECTORS FOR EPITHERMAL
NEUTRON SPECTROSCOPY”, M. Tardocchi, A. Pietropaolo, C. Andreani, G. Gorini, S. Imberti, E.
Perelli-Cippo, R. Senesi, N. Rhodes, E. M. Schooneveld, Nucl. Instr. and Meth. A, 567 (2006) 337
23. “CHARACTERIZATION OF THE GAMMA BACKGROUND IN EPITHERMAL NEUTRON
SCATTERING MEASUREMENTS AT PULSED NEUTRON SOURCES”, A. Pietropaolo, M. Tardocchi,
E. M. Schooneveld, R. Senesi, Nucl. Instr. and Meth. A ,568 (2006) 826
24. “MODELING OF NEUTRON EMISSION SPECTROSCOPY IN JET DISCHARGES WITH FAST
TRITONS FROM (T)D ION CYCLOTRON HEATING”, M. Tardocchi, G. Gorini, E. Andersson Sundén,
S. Conroy, G. Ericsson, M. Gatu Johnson, L. Giacomelli, C. Hellesen, A. Hjalmarsson, J. Källne, E.
Ronchi, H. Sjöstrand, M. Weiszflog, T. Johnson, P.U. Lamalle and JET EFDA contributors, Rev. Sci.
Instr. 77 (2006) 126107
25. “DEVELOPMENT OF THE VERY LOW ANGLE DETECTOR (VLAD) FOR DETECTION OF
EPITHERMAL NEUTRONS AT LOW MOMENTUM TRANSFERS”, M. Tardocchi, C. Andreani, O.
Cremonesi, G. Gorini, E. Perelli-Cippo, A. Pietropaolo, N. Rhodes, E. S. Schooneveld, R. Senesi,
Nuclear Physics B (Proc. Suppl.) 150 (2006)
26. “NEUTRONS IN CULTURAL HERITAGE RESEARCH”, W. Kockelmann, L.C. Chapon, E. Engels,
J. Schelten, C. Nelmeijer, H.M. Walcha, G. Artioli, Shalev, E. Perelli-Cippo, M. Tardocchi, G. Gorini,
P.G. Radaelli, Journal of Neutron Research, 14 Number 1 (2006) 37
27. “TEXTURE AND STRUCTURE STUDIES ON MARBLES FROM VILLA ADRIANA VIA NEUTRON
DIFFRACTION TECHNIQUE”, A. Filabozzi, C. Andreani, M.P. De Pascale, G. Gorini, A. Pietropaolo, E.
Perelli Cippo, R. Senesi, M. Tardocchi, W. Kockelmann, Journal of Neutron Research, 14 Number 1
(2006) 55
28. “SYNERGETIC RF AND NB HEATING EFFECTS IN JET DT PLASMAS STUDIED WITH
NEUTRON EMISSION SPECTROSCOPY”, H. Henriksson, S. Conroy, G. Ericsson, G. Gorini, A.
Hjalmarsson, J. Källne, M. Tardocchi, M. Weiszflog and JET-EFDA contributors, Nucl. Fusion 46 No 2
(2006) 244
29. “UPGRADE OF THE MAGNETIC PROTON RECOIL (MPRU) SPECTROMETER FOR 1.5-18 MEV
NEUTRONS FOR JET AND THE NEXT STEP”, G. Ericsson, E. Andersson-Sundén, H. Sjöstrand, S.
Conroy, M. Gatu-Johnson, L. Giacomelli, C. Hellesen, A. Hjalmarsson, J. Källne, E. Ronchi, M.
Weiszflog, G. Wikström, G. Gorini, M. Tardocchi, R.C. Pereira, A. Combo, N. Cruz, J. Sousa, C.
Pagina 64 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Correia, S. Popovichev and JET EFDA contributors, Conference on Fast Neutron Detection and
Applications (Capetown April 2006), Proceedings of Science FNDA2006 (039)
30. “NEUTRON EMISSION SPECTROSCOPY DIAGNOSIS OF JET D AND DT PLASMAS WITH THE
NEW MPRU INSTRUMENT”, E. Andersson Sundén, S Conroy, G. Ericsson, M. Gatu Johnson, L.
Giacomelli, C. Hellesen, A.Hjalmarsson, J. Källne, E. Ronchi, H. Sjöstrand, M. Weiszflog, G. Gorini, M.
Tardocchi, A. Murari, S. Popovichev, J. Sousa, R.C. Pereira, A. Combo, N. Cruz, and JET EFDA
contributors, Proc. 33rd EPS Conference on Plasma Phys. and Contr. Fusion Rome, Italy, 19-23 June
2006, ECA Vol.XXX, P1.071, European Physical Society (2006)
31. “FIRST RESULTS FROM THE NEW TOFOR NEUTRON SPECTROMETER AT JET”, E.
Andersson Sundén, S. Onroy, G. Ericsson, M. Gatu Johnson, L. Giacomelli, C. Hellesen, A.
Hjalmarsson, J. Källne, E. Ronchi, H. Sjöstrand, M. Weiszflog, G. Gorini, M. Tardocchi, A. Murari, S.
Popovichev, J. Sousa, R.C. Pereira, A. Combo, N. Cruz, and JET EFDA contributors, Proc. 33rd EPS
Conference on Plasma Phys. and Contr. Fusion Rome, Italy, 19-23 June 2006, ECA Vol.XXX, P1.087,
European Physical Society (2006)
32. “HIGH-ENERGY FUEL ION DIAGNOSTICS ON ITER DERIVED FROM NEUTRON EMISSION
SPECTROSCOPY MEASUREMENTS ON JET DT PLASMAS”, G. Gorini, E. Andersson Sundén, L.
Ballabio, S. Conroy, G. Ericsson, M. Gatu Johnson, L. Giacomelli, C. Hellesen, A. Hjalmarsson, J.
Källne, A. Murari, H. Sjöstrand, E. Ronchi, M. Tardocchi, M. Weiszflog, and JET EFDA contributors,
Proc. 33rd EPS Conference on Plasma Phys. and Contr. Fusion Rome, Italy, 19-23 June 2006, ECA
Vol. XXX, P1.109, European Physical Society (2006)
1b) “Metodo di lavorazione di superfici di materiali lapidei e compositi”
Titolari: Unimib e Said Srl, Ideatori: C. Riccardi, S. Zanini, P. Esena
2b) “Sorgente a plasma freddo per il trattamento dei materiali”
Titolare: Unimib, Ideatori: C. Riccardi, R. Barni, S. Zanini, M. Piselli
3b) “Metodo di lavorazione a plasma atmosferico per il trattamento dei materiali”
Titolare: Unimib, Ideatori: C. Riccardi, R. Barni, R. Siliprandi, P. Esena
Progetti e convenzioni:
1) Accordo di programma tra l’Università degli Studi di Milano - Bicocca e la Regione Lombardia per
l’istituzione del Centro di Eccellenza PlasmaPrometeo; Responsabile scientifico Prof. C. Riccardi.
2) Cofinanziamento Regione Lombardia per la Promozione dell’Eccellenza nei Meta-distretti Industriali
della Lombardia, Progetto “NOBILITAS CORI” Rete di Eccellenza per l’uso della pelle nel mondo della
moda, progetto per la realizzazione di una sorgente a plasma per il trattamento delle pelli per impartire
effetti decorativi; Responsabile Prof. C. Riccardi.
3) Cofinanziamento Regione Lombardia per la Promozione dell’Eccellenza nei Meta-distretti Industriali
della Lombardia, Progetto “Trattamento al plasma dei materiali tessili: sviluppo di un processo e di un
impianto per il trattamento a plasma di materiali tessili”, progetto per lo sviluppo di un prototipo per il
tessile; Responsabile Prof. C. Riccardi.
4) Progetto Europeo Craft "MESH: Integrated Wastewater Treatment Process using Mesh Filter
Modules for Direct Activated Sludge Separation ", COOP-CT-2006-033049, 2006- 2008; Responsabile
locale Prof. C. Riccardi.
5) Cofinanziamento Regione Lombardia, progetto FESR, Misura 1.9 Animazione Economica. Titolo:
TIMaT Tecnologie Innovative per i Materiali Tessili; Responsabile Prof. C. Riccardi.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
6) Cofinanziamento Regione Lombardia, progetto FESR, Misura 1.9 Animazione Economica. Titolo:
Network Permanente per l’Innovazione e il trasferimento tecnologico nei settori cartario e cartotecnico
NePI”; Coordinatore del progetto Prof. C. Riccardi.
7) Ministero per l’Università e la Ricerca, Fondo Giovani, Finanziamento di una borsa di dottorato di
ricerca in Fisica e Astronomia nel settore: Nuove applicazioni dell’industria biomedicale; Tutore Prof. C.
Riccardi.
8) Ministero per l’università e la ricerca, Fondo Giovani, finanziamento di una borsa di dottorato di
ricerca in fisica e astronomia nel settore: Risparmio energetico e microgenerazione distribuita; Tutore
Prof. C. Riccardi.
9) Accordo di collaborazione con il Lithuanian Energy Institute (LEI) di Kaunas. L’accordo prevede una
collaborazione di ricerca quinquennale nell’ambito “Plasma research and technology”. L’accordo
prevede attività di ricerca congiunte, riguardanti lo studio, la caratterizzazione e l’applicazione di
processi di deposizione di ossido di titanio; Responsabile scientifico Prof. C. Riccardi.
10) Fondo di ateneo per la ricerca, Progetti 2006 - Titolo: Fisica e diagnostica dei plasmi; Responsabile
Prof. M. Fontanesi.
11) Progetto Eurepeo “Ancient Charm”, sviluppo di nuove tecniche di indagine dei Beni Culturali
mediante neutroni, Contratto UE approvato 01/2006; Coordinatore Prof. G. Gorini.
12) Tramite IFP-CNR, Contratto JET-EP2 (01/10/2005-31/12/2008) per la spettroscopia gamma dei
plasmi termonucleari; Project leader Prof. G. Gorini.
13) Tramite INFM, Contratto UE e.VERDI (01/11/2001-30/10/2006); Responsabile locale Prof. G.
Gorini.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
LASER E PLASMI
Personale
Batani Dimitri
Lucchini Gianni
Galassi Galassi
Benocci Roberto
Antonicci Anna
Dezulian Riccardo
Redaelli Renato
Ricci Daria
Stabile Helisa
Manclossi Mauro
Canova Federico
Desai Tara
Kumar Uday
Venkatakrishnan Narayanan
Aboutrab Aliverdiev
Levchenkho Alexey
Chernomyrdin Vassilij
Vovchenkho Vladimir
Stuchebryukhov Igor
Flacco Alessandro
Professore Associato
Ricercatore
Tecnico Laureato
Tecnico
Assegnista
Dottorando
Dottorando
Dottoranda
Dottoranda in cotutela – CEA Saclay, Francia
Dottorando in cotutela – Ecole Polytechnique, Francia
Dottorando in cotutela – Ecole Polytechnique, Francia
Visiting Researcher – NRIAM, Bangalore, India
Borsista MIUR giovani ricercatori indiani 2005
Borsista MIUR giovani ricercatori indiani 2005
Visiting Researcher – RAS, Dagesthan, Russia
Visiting Researcher – Lebedev Institute, Mosca, Russia
Visiting Researcher – Gen.Phys.Inst, RAS, Mosca, Russia
Visiting Researcher – Gen.Phys.Inst, RAS, Mosca, Russia
Visiting Researcher – Gen.Phys.Inst, RAS, Mosca, Russia
Collaboratore esterno – Dottorando Unimi
Attività organizzativa e di coordinamento
Incarichi interni all'Università:
- Prof. Dimitri Batani:
Responsabile Socrates/Erasmus per i Corsi di laurea in Fisica e in Ottica ed Optometria
Componente della Scuola di Dottorato in Fisica, Università di Milano - Bicocca
Tecnico Sicurezza Laser nominato dal Rettore
- Dr. Gianni Lucchini:
Componente della Scuola di Dottorato in Fisica, Università di Milano - Bicocca
Altri incarichi:
- Prof. Dimitri Batani
. Rappresentante degli Utenti nella Infrastruttura Europea LaserLAB (6° Programma Quadro)
. Vice chairman dell’azione COST P14 “ULTRA”
. Componente eletto del Board della Divisione di Fisica dei Plasmi della European Physical Society
(EPS)
. Componente del Comitato Scientifico Internazionale della Central laser facility del Rutherford
Appleton laboratory (UK)
. Coordinatore internazionale del progetto INTAS 01-846 “Laser-driven shock tube for generation of
hypersonic gas flows and investigation of hydrodynamic instabilities at contact interfaces”
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
. Referee per Ie riviste scientifiche: Physical Review Letters, Physical Review, Physics of Plasmas,
European Physical Journal, Laser and Particle Beams, Optics Communications, Journal of Physics,
Physica Scripta, Laser and Particle Beams
. Referee di progetti per organizzazioni scientifiche internazionali (INTAS, ESF, Accademia delle
Scienze Ceca, Consiglio delle Ricerche di Israele, Accademia delle Scienze Serba) e per Grandi
Infrastrutture Europee (LASERLAB)
. Componente dell’editorial board della rivista scientifica Laser and Particle Beams
Scientific Secretary della 3nd International conference on Super Strong Fields, 19-24 Settembre
2005,Varenna (Italy)
. Componente del Comitato Scientifico della International Conference on the Interaction of Atoms,
Molecules and Plasmas with Intense Ultra short Laser Pulses, 1-5 October 2006, Szeged, Hungary
. Direttore Summer School on “Matter in Super-Intense Laser Fields” Erice-Sicily, 27 June - 5 July 2006
Ricerca
Il gruppo fa parte della linea “Fisica dei Plasmi” operante presso il Dipartimento di Fisica “G.
Occhialini” e si occupa in particolare di plasmi prodotti da laser, di sviluppo e applicazione di sistemi
laser, di applicazioni dei plasmi anche a livello industriale.
Le attività sperimentali sono condotte sia presso grandi facility laser europee, sia presso la
nostra università, dove ruotano attorno a due laboratori laser (rispettivamente posti al piano +2 ed al
piano interrato –2 del Dipartimento di Fisica, edificio U2) e presso il Laboratorio per le Applicazioni
Industriali del Plasma (LAIP), sito al piano +2.
Le attività svolte presso i laboratori europei (Large Facilities) riguardano da una parte le
interazioni laser materia in regime relativistico e dall’altra lo studio dell’idrodinamica di plasmi prodotti
da laser, delle onde d’urto (shock) prodotte da laser e la fisica dei materiali a fortissime pressioni.
IDRODINAMICA IN PLASMI PRODOTTI DA LASER, SHOCK E FISICA DEI MATERIALI A
FORTISSIME PRESSIONI
Nelle interazioni laser-plasmi si possono produrre e studiare onde d'urto, utilizzarle per
comprimere materiali a pressione dei Megabar e studiarne le caratteristiche fisiche. Gli stati della
materia che è possibile ottenere corrispondono a plasmi non ideali fortemente correlati e parzialmente
degeneri.
Tali stati sono d’interesse sia per la fusione a confinamento inerziale (ICF) sia per la
planetologia e l’astrofisica.
Le attività sperimentali sono condotte principalmente in collaborazione con il laboratorio LULI
dell’Ecole Polytechnique di Parigi e con il laboratorio PALS di Praga.
L’immagine mostra due componenti del gruppo di ricerca impegnate in un esperimento al
PALS sul carbonio ad alte pressioni.
Nell’esperimento abbiamo ottenuto i primi punti relativi all’equazione di stato del carbonio ad
altissime pressioni con shock prodotti da laser.
Come mostrato nel grafico successivo (Batani et al., Physical Review Letters, 2004) si tratta
dei primi punti in assoluto nel range di pressioni 8 - 15 Mbar (tali punti mostrano inoltre una deviazione
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
dai modelli teorici oggi disponibili).
Helisa Stabile e Alessandra Ravasio durante un esperimento al PALS di Praga sul carbonio ad
alte pressioni
Tutti i punti sperimentali esistenti relativi al carbonio a pressioni superiori ad 1 Mbar. I
punti in rosa e in nero sono quelli ottenuti dal nostro gruppo
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
INTERAZIONE LASER MATERIA IN REGIME RELATIVISTICO
Il nostro gruppo è impegnato nello studio delle interazioni laser-plasmi in regime relativistico e
nell’applicazione di tali studi allo schema di "ignizione rapida" per la fusione a confinamento inerziale.
In particolare, ci siamo dedicati allo studio della propagazione di intense correnti di elettroni relativistici
(superiori al limite di Alfven) nella materia.
Tali studi sono condotti principalmente in collaborazione con due laboratori dell’Ecole
Polytechnique di Parigi, il LULI e il LOA (Laboratoire d’Optique Apliquée).
In questo quadro abbiamo inoltre avviato lo studio dei plasmi prodotti dal laser come sorgenti
di protoni e la loro possibile futura applicazione (ad esempio in adroterapia).
La figura successiva mostra due spettri ottenuti in un esperimento all’LOA (V. Malka, A.
Guemnie-Tafo, F. Ewald, J. Faure, S. Fritzler, E. d’Humières, E. Lefebvre, M. Manclossi, D. Batani
“Production of energetic proton beams with lasers” Rev. Sci. Instrum., 67, 03B302, 2006).
Spettro di protoni prodotti da bersaglio solido con laser con intensità 5 1019 W/cm2 (cerchi
bianchi Al, cerchi neri plastica, linea continua simulazioni numeriche)
Il nostro gruppo, in collaborazione con il PALS di Praga e l’Università di Milano (Dipartimento di
Scienze Biologiche, Prof. F. Cotelli e Istituto di Fisiologia Generale e Chimica Biologica, Prof. G.
Poletti) è impegnato in un programma di ricerca sulla microscopia a raggi X di campioni biologici.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Immagini di Chlamydomonas (alga) e Saccaromyces Cerevisiae (lievito) in fase avanzata di divisione
(immagini ottenute in vivo con risoluzione di 50 nm)
Infine, il nostro gruppo ha recentemente iniziato un lavoro di ricerca sui sistemi di ottica
adattativi, sia acquistando uno specchio deformabile attualmente in funzione presso i nostri laboratori
di Milano - Bicocca, sia realizzando una campagna sperimentale (LASERLAB project number
LOA001260) presso il laboratorio LOA dell’Ecole Polytechnique.
L’esperimento riguarda l’uso di componenti di ottica adattiva (specchi deformabili e software di
controllo) per il controllo e la correzione del fronte d’onda di un fascio laser. In particolare, si è valutata
l’efficacia dell’introduzione della correzione nella fase intermedia della catena di amplificazione
anziché, come di consueto, nella fase finale. Questo approccio è particolarmente utile nel caso di fasci
di elevata potenza per i quali sarebbe alto il rischio di danneggiamento di elementi adattivi posti alla
fine del processo di amplificazione.
ATTIVITA’ SVOLTE NEI LABORATORI DI MILANO - BICOCCA
Le attività svolte nei laboratori di Milano - Bicocca ruotano attorno ai due Laboratori Laser e
riguardano lo studio dei plasmi prodotti da laser come sorgenti impulsate di radiazione X soffice ed il
loro utilizzo per spettroscopia X, gli studi di ablazione indotta da laser, lo sviluppo di sistemi laser ed
infine alcune applicazioni industriali dei plasmi svolte all’interno del Laboratorio per le Applicazioni
Industriali del Plasma (LAIP).
Laboratori
- Laboratorio Laser U2- 2° piano
Il laboratorio ospita un laser Nd:YAG di potenza, capace di impulsi di energia pari a 100 mJ,
durata 40 ps e frequenza di ripetizione 10 Hz. L'intensità massima di potenza sui bersagli è pari a 1014
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
W/cm2. Il laboratorio è stato inizialmente impiegato principalmente per attività didattiche avanzate
(laboratorio di ottica per gli studenti di fisica del terzo anno). Il laboratorio lavora anche su programmi di
ricerca relativi alle sorgenti di raggi X (in collaborazione con il gruppo di A. Faenov, Russia) e
all’ablazione laser (in collaborazione con il Vinca Institute di Belgrado).
Immagine del laboratorio laser al piano +2
Le immagini successive mostrano un cratere prodotto dal nostro laser su un bersaglio di Al ed uno
spettro X ad alta risoluzione da Ge.
Immagine di foro da laser ottenuta in Al (immagine al SEM)
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Spettro di raggi X emessi da un plasma di Ge ad alta risoluzione ottenuto in collaborazione con il
gruppo di A. Faenov (Multicharge Data Center, Russia). Lo spettro dell’Al è usato come riferimento per
le lunghezze d’onda.
- Laboratorio Laser U2 livello –2 interrato
Il nostro gruppo è impegnato nella realizzazione di un nuovo laboratorio laser di potenza con lo
scopo di realizzare una “facility” laser capace di fornire impulsi ultra-intensi e ultra-veloci (10 J, 1 ps)
raggiungendo il regime di potenze dei 10 TW. Tale facility, che sarà aperta ai ricercatori della nostra e
di altre università italiane, costituirà uno dei sistemi laser più potenti presenti sul territorio nazionale.
Con tale sistema sarà possibile avere accesso sperimentale allo studio delle interazioni laser-plasmi in
regime relativistico e studiare i numerosi fenomeni fisici che si presentano in tale regime, in particolare
la possibilità di realizzare sorgenti laser di protoni energetici con riferimento all’adroterapia.
L’Università di Milano - Bicocca ha sostenuto lo sviluppo del nuovo laboratorio laser di potenza.
In particolare:
-
nel 2001 è stato assegnato un finanziamento per l’acquisto di un sistema laser Nd:vetro ai
femtosecondi da usare come oscillatore del laser da 10 TW.
si è provveduto alla realizzazione di locali dedicati (piano –2 dell’edificio U2) ove ospitare il
nuovo laboratorio (dotati di abbattimento delle polveri e termostatazione)
L’attività condotta in questo laboratorio è, per il momento, prevalentemente di sviluppo di
sistemi laser. Il laboratorio ha già prodotte alcune tesi di laurea ed alcuni lavori scientifici pubblicati su
rivista scientifica internazionale con referee.
Pagina 73 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Immagine del laboratorio laser al piano interrato -2
- Laboratorio per le Applicazioni Industriali del Plasma (LAIP)
Il Laboratorio per le Applicazioni Industriali del Plasma (LAIP) attualmente svolge la propria
attività di ricerca e di sviluppo tecnologico nel GRUPPO LASER E PLASMI su temi legati alle
tecnologie del plasma.
In particolare, sono stati affrontati i seguenti temi:
- Torce in corrente continua ad arco non trasferito
E’ stata progettata e realizzata una Mini Torcia a Plasma Termico denominata Plasma Pen che sarà
utilizzata per applicazioni di micro-brasature senza apporto di materiale e per l’attivazione di superfici
vetrose e polimeriche a pressione atmosferica. Il Plasma Pen è stato sviluppato grazie alla
collaborazione della CRS srl di Lecco che ha sviluppato la parte di alimentazione ad inverter e alla MIL
s.n.c (Montaggi Industriali Lombardia) che ha assemblato il prototipo di Mini Torcia attualmente
funzionante.
- Torce a radiofrequenza
E’ stato completato il progetto di una torcia a radiofrequenza (ICP) a pressione atmosferica. Questa
tipologia di torce, caratterizzata da un’estrema purezza del plasma prodotto, trova applicazione nei
processi di deposizione di realizzazione di Preforme per Fibre Ottiche, processi di Etching di silice e
miglioramento delle caratteristiche meccaniche di fibre ottiche. Il progetto, si è svolto in collaborazione
con il Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Bologna (Prof. V. Colombo).
- Torce a microonde
E’ stata sviluppata una torcia alimentata da una sorgente a microonde 2,45GHz 1,8 KW che consente
di produrre sia getti di plasma a pressione atmosferica sia plasmi di tipo glow discharge in impianti
sotto vuoto e trovano applicazione nella pulizia di superfici e nel taglio di materiali. E’ allo studio un
sistema di TAGLIO LASER ASSISTITO DA PLASMA prodotto dalle microonde.
- Fiammatura di materiali lapidei
E' in fase di sviluppo una tecnica di fiammatura di materiali lapidei mediante plasma termico. I vantaggi
di tale tecnologia includono il ridotto impatto ambientale in termini di impiego di acqua, efficienza del
trattamento, consumo di gas.
Pagina 74 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
- Deposizioni mediante Thermal Spray
La deposizione con Thermal Spray consente di rivestire supporti di diverso tipo e forma con un'ampia
classe di materiali: dalle leghe metalliche ai materiali ceramici. Questa tecnica è utilizzata per risolvere
le problematiche superficiali di componenti come usura e corrosione e anche come barriera termica. Il
laboratorio sta provando, in collaborazione con LASER MEC s.n.c. di Verona, ad impiegare la tecnica
di deposizione Thermal Spray su classi di materiali sinora inesplorati quali vetri, smalti e materiali
biocompatibili.
- Diagnostica calorimetrica
Un capitolo di grande interesse per la ricerca nel campo delle applicazioni dei plasmi riguarda la
valutazione delle principali grandezze correlate ai processi fisici che intervengono durante il
funzionamento delle torce. A tale scopo sono state sviluppate diagnostiche di tipo calorimetrico. Lo
strumento, attualmente in funzione presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Bologna,
consente di misurare contemporaneamente temperatura, velocità e composizione del plasma prodotto
da una Torcia a pressione atmosferica. La sonda calorimetrica risulta perciò utile anche per individuare
la configurazione dell'ugello più idonea per il processo che da sviluppare. La sonda ha una risoluzione
di misura in grado di evidenziare elevati gradienti di temperatura (1500 K/mm) e di velocità (250m/s)
nel range 1000-10000 K.
- Alimentatori
Sono stati sviluppati in collaborazione con la CRS s.r.l. di Lecco alimentatori switching di nuova
generazione con potenze fino a 80 kW (duty cycle 100%). Particolare attenzione è posta alla
ergonomicità, alla affidabilità e alla stabilità delle correnti.
Collaborazioni:
INFN sezione di Milano (gruppo coordinato da M. Bonesini)
Dipartimento di Fisica, Università di Roma Tor Vergata (Prof. S. Martellucci)
Dipartimento di Ingegneria, Università di Roma La Sapienza (Prof. S. Atzeni)
Dipartimento di Scienze Biologiche e Istituto di Fisiologia Generale e Chimica Biologica, Università di
Milano (Prof. F. Cotelli, G. Poletti)
IFPC, CNR, Pisa (Prof. A. Giulietti)
Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Bologna (Prof. V. Colombo)
Rutherford Appleton Laboratory, UK
Ecole Polytechnique, Paris, Francia
Laboratorio PALS, Accademia delle Scienze di Praga, Repubblica Ceca
Multicharged Ions Data Center, Mendeleev, Russia
RAS, Russian Academy of Science (Lebedev Institute, General Physical Institute, Dagesthan Center),
Russia
Vinca Institute, Belgrado, Serbia
Pubblicazioni su rivista scientifica internazionale con referee:
1. R. Dezulian, F. Canova, S. Barbanotti, F. Orsenigo, R. Redaelli, T. Vinci, G. Lucchini, D. Batani, B.
Rus, J. Polan, M. Kozlová, M. Stupka, A.R. Praeg, P. Homer, T. Havlicek, M. Soukup, E. Krousky, J.
Skala, R. Dudzak, M. Pfeifer, H. Nishimura, K. Nagai, F. Ito, T. Norimatsu, A. Kilpio, E. Shashkov, I.
Stuchebrukhov, V. Vovchenko, V. Chernomyrdin, I. Krasuyk “HUGONIOT DATA OF PLASTIC FOAMS
OBTAINED FROM LASER-DRIVEN SHOCKS” Physical Review E, 73, 047401 (2006)
Pagina 75 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
2. M. Manclossi, J. J. Santos, D. Batani, J. Faure, A. Guemnie-Tafo, V. Tikhonchuk, A. Debayle and V.
Malka “ULTRAINTENSE LASER PRODUCED FAST ELECTRON PROPAGATION AND
FILAMENTATION IN INSULATORS VS CONDUCTORS BY OPTICAL DIAGNOSTICS” Physical
Review Letters, 96, 125002 (2006)
3. E. Martinolli, M. Koenig, S.D. Baton, J.J. Santos, F. Amiranoff, D. Batani, E. Perelli-Cippo, F.
Scianitti, L. Gremillet, C. Rousseaux, T.A. Hall, M.H. Key, R. Snavely, A. MacKinnon, R.R. Freeman,
J.A. King, D. Neely, R.J. Clark “FAST ELECTRON TRANSPORT AND HEATING OF SOLID TARGETS
IN HIGH INTENSITY LASER INTERACTION MEASURED BY K FLUORESCENCE” Physical Review
E, 73, 046402 (2006)
4. R.R. Freeman, D. Batani, S. Baton, M. Key and R. Stephens “THE GENERATION AND
TRANSPORT OF LARGE CURRENTS IN DENSE MATERIALS: THE PHYSICS OF ELECTRON
TRANSPORT RELATIVE TO FAST IGNITION” Fusion Science & Technology (FS&T), Fast Ignition
Special Issue, vol. 49n N. 3, pp. 297-315 (2006)
5. M. Manclossi, J. J. Santos, J. Faure, A. Guenmie-Tafo, D. Batani, V. Tikhonchuk, A. Debayle and V.
Malka “CHARACTERIZATION OF ULTRAINTENSE LASER PRODUCED FAST ELECTRON
PROPAGATION IN INSULATORS VS CONDUCTORS BY OPTICAL EMISSION DIAGNOSTICS“ J.
Phys. IV, vol 133, pp. 499-502 (2006)
6. D. Batani, M. Manclossi, D. Piazza, S.D. Baton, A. Benuzzi-Mounaix, M. Koenig, H. Popescu, F.
Amiranoff, M. Abec Le Gloahec, C. Rousseaux, M. Borghesi and C. Cecchetti “STUDY OF THE
PROPAGATION OF ULTRA-INTENSE LASER-PRODUCED FAST ELECTRONS IN GAS JETS” J.
Phys. IV, vol 133, pp. 367-370 (2006)
7. M. Koenig, S.D. Baton, A. Benuzzi-Mounaix, J. Fuchs, B. Loupias, P. Guillou, D. Batani, A. Morace,
D. Piazza, R. Kodama, T. Norimatsu, M. Nakatsutsumi, Y. Aglitskiy and C. Rousseaux “BEHAVIOUR
OF FAST ELECTRON TRANSPORT IN SOLID TARGETS” J. Phys. IV, vol 133, pp. 405-408 (2006)
8. R. Stephens, R. Snavely, Y. Aglitskii, K. Akli, F. Amiranoff, C. Andersen, D. Batani, S. Baton, T.
Cowan, R. Freeman, J. Green, H. Habara, T. Hall, S. Hatchett, D. Hey, J. Hill, J. Kaae, M. Key, J. King,
J. Koch, R. Kodama, M. Koenig, K. Krushelnick, K. Lancaster, A. MacKinnin, E. Martinolli, C. Murphy,
M. Nakatsutsumi, P. Norreys, E. Perelli-Cippo, M. Rabec le Gloahec, B. Remington, C. Rousseaux, J.
Santos, F. Scianitti, C. Stoeckl, M. Tabak, K. Tanaka, W. Theobald, R.Town, T. Yabuuchi, B. Zhang
“HIGH ENERGY ELECTRON TRANSPORT IN SOLIDS” J. Phys. IV, vol 133, pp. 355-360 (2006)
9. M. Koenig, T. Vinci, A. Benuzzi-Mounaix, N. Ozaki, A. Ravasio, L. Boireau, C. Michaut, S. Bouquet,
S. Atzeni, A. Schiavi, O. Peyrusse, D. Batani, R.P. Drake, A.B. Reighard “RADIATIVE SHOCKS: AN
OPPORTUNITY TO STUDY LABORATORY ASTROPHYSICS” Physics of Plasmas, 13, 056504
(2006)
10. M. Trtica, B. Gakovic, D. Batani, T. Desai, P. Panjan and B. Radak “SURFACE MODIFICATIONS
OF A TITANIUM IMPLANT BY A PICOSECOND ND:YAG LASER OPERATING AT 1064 AND 532
NM” Applied Surface Science, Vol. 253 pp. 2551-2556 (2006)
11. D. Batani, M. Manclossi, J. J. Santos, V. T. Tikhonchuk, J. Faure, A. Guemnie-Tafo and V. Malka
“TRANSPORT OF INTENSE LASER-PRODUCED ELECTRON BEAMS IN MATTER” Plasma Phys.
Contr. Fusion, 48, B211–B220 (2006)
12. A Benuzzi-Mounaix, M. Koenig, A Ravasio, T. Vinci, N. Ozaki, M. Rabec le Gloahec, B. Loupias, G.
Huser, E. Henry, S. Bouquet, C. Michaut, D. Hicks, A. MacKinnon, P. Patel, H.S. Park, S. Le Pape, T.
Boehly, M. Borghesi, C. Cecchetti, M. Notley, R. Clark, S. Bandyopadhyay, S. Atzeni, A. Schiavi, Y.
Aglitskiy, A. Faenov, T. Pikuz, D. Batani, R. Dezulian and K. Tanaka “LASER-DRIVEN SHOCK
WAVES FOR THE STUDY OF EXTREME MATTER STATES” Plasma Phys. Control. Fusion, 48,
B347–B358 (2006)
Pagina 76 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
13. G. Ferrante, S.A. Uryupin, D. Batani “TEST WAVE HARMONICS GENERATION IN AN
INHOMOGENEOUS PLASMA WITH AN ELECTRON BEAM AND A RETURN CURRENT” Physics of
Plasmas, 13, 123107 (2006)
14. E. Vassallo, L. Laguardia, D. Ricci, G. Bonizzoni “INNOVATIVE PLASMA PROCESSES FOR
CONSOLIDATION OF BIODETERIORATED ANCIENT PAPERS” Macromolecular Symposia, 238, 4651, (2006)
15. R. Benocci, M. Urbano, L. Mauri “STUDY OF A POSITIVE CORONA DISCHARGE IN ARGON AT
DIFFERENT PRESSURES” EPJD, 37, 115-122 (2006)
16 J. Fuchs, P. Antici, E. D’Humieres, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. Becchetti, M. Kaluza,
V. Malka, M. Manclossi, S. Meyroneinc, P. Mora, J. Schreiber, T. Toniciani, H. Pepin and P. Audebert
“LASER-DRIVEN PROTON SCALING LAWS AND NEW PATHS TOWARDS ENERGY INCREASE”
Nature Physics VOL 2, p. 48 JANUARY 2006
17. A. Aliverdiev, D. Batani, V. Malka, T. Vinci, M. Koenig, A. Benuzzi-Mounaix and R. Dezulian “TIMERESOLVED ANALYSIS OF HIGH-POWER-LASER PRODUCED PLASMA EXPANSION” AIP
Conference Proceedings SUPERSTRONG FIELDS IN PLASMAS, 827, pp. 540-545 (2006)
18. R. Dezulian, F. Canova, S. Barbanotti, F. Orsenigo, R. Redaelli, T. Vinci, G. Lucchini, D. Batani, B.
Rus, J. Polan, M. Kozlová, M. Stupka, A. R. Praeg, P. Homer, T. Havlicek, M. Soukup, E. Krousky, J.
Skala, R. Dudzak, M. Pfeifer, H. Nishimura, K. Nagai, F. Ito and T. Norimatsu “EQUATIONS OF
STATE DATA OF PLASTIC FOAMS OBTAINED FROM LASER DRIVEN SHOCKS AT PALS
(PRAGUE ASTERIX LASER SYSTEM)” AIP Conference Proceedings SUPERSTRONG FIELDS IN
PLASMAS, 827, pp. 376-381 (2006)
19. M. Koenig, A. Ravasio, A. Benuzzi-Mounaix, B. Loupias, N. Ozaki, M. Borghesi, C. Cecchetti, D.
Batani, R. Dezulian, S. Lepape, P. Patel, H. S. Park, D. Hicks, A. Mckinnon, T. Boehly, A. Schiavi, E.
Henry, M. Notley, R. Clark and S. Bandyopadhyay “DENSITY MEASUREMENTS OF SHOCK
COMPRESSED MATTER USING SHORT PULSE LASER DIAGNOSTICS” Journal Astrophysics and
Space Science, 307, Numbers 1-3 / January, 2007, Published online: 28 November 2006
Partecipazioni in conferenze scientifiche internazionali 2006:
1. Christmas meeting of the high power laser science community, Rutherford Appleton laboratory, the
Cosener's House, Abingdon, 18-19 December 2006
- R. Benocci et al. “Experimental study of laser profile smoothing using foams and gas jets at PALS
facility” POSTER
- T. Desai, D. Batani, M. Bussoli, R. Dezulian, A.M. Villa, E. Krousky “Meteorite impact study through
laser produced craters” POSTER
- R. Dezulian et al. "Equations of state data of plastic foams at Mbar pressure obtained at PALS
(Prague Asterix Laser System)" POSTER
2.. 3rd International conference on Super Strong Fields, 19-24 Settembre 2005, Varenna (Italy)
- D. Batani, T. Desai, S. Rosetti and G. Lucchini “Potential effects of plasma on the development of
laser produced craters” POSTER
- R. Dezulian, et al. "Equation of state data of plastic foams at Mbar pressures" POSTER
3. International Conference on the Interaction of Atoms, Molecules and Plasmas with Intense Ultra
short Laser Pulses, 1-5 October 2006, Szeged, Hungary.
- T. Desai, D. Batani, M. Bussoli, A.M. Villa and E. Krosky “Laboratory craters to Natural craters. Can
we?” ORAL
- D. Batani “Transport of Intense Laser-Produced Electron Beams in Matter” INVITED
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
4. International conference on Advances in Fluid Mechanics, 26-28 October, Bangalore, India
- T. Desai, D. Batani, B., M.Trtica and P. Panjan “Nano-structuring of titanium implant surfaces using
Nd:YAG laser” INVITED
- D. Batani “Results of shock and hydrodynamics experiments at PALS” INVITED
5. Coordinated Research Programme Meeting - CRP, IAEA. 6-10 November, Vienna, Austria
- T. Desai “Experimental study on laser non-uniformity mitigation (relevant to Direct Drive)” INVITED
6. 33rd European Physical Society Conference on Plasma Physics, Rome, June 19 - 23, 2006
- R. Dezulian, et al. "Equation of state data of plastic foams at Mbar pressures" POSTER
- D. Batani “Transport of Intense Laser-Produced Electron Beams in Matter” INVITED
7. 22nd Symposium on Plasma Physics and Technology, Praga, Repubblica Ceca, 26-29 Giugno 2006
- R. Dezulian, D. Batani "Results of shock and hydrodynamics experiments at PALS" INVITED
8. Physical Chemistry 2006, Belgrade, Serbia, 26-29 September 2006
- R. Redaelli, D. Batani “High Pressure Laser-Generated Shocks and Application to Eos of Carbon”
INVITED
9. Workshop “Nonequilibrium processes in Plasma Physics and studies of Environment“ Tuesday, 29
August 2006, Kopaonik, Serbia
- D. Batani “High Pressure Laser-Generated Shocks and Application to EOS of Carbon” INVITED
10. SPIG 2006, August 2006, Kopaonik, Serbia
- D. Batani “Direct Evidence of Electric Fields and Fast-Electron Slowing Down in High-Intensity LaserMatter Interaction” INVITED
11. ISUILS 5, International Symposium on Ultrafast Intense Laser Science, November 29, December 2,
2006,Lijiang, China
- D. Batani “Transport of Intense Laser-Produced Electron Beams in Matter” INVITED
12.. Summer school on “MATTER IN SUPER-INTENSE LASER FIELDS” ERICE-SICILY, 27 JUNE - 5
JULY 2006
- D. Batani “Transport of Intense Laser-Produced Electron Beams in Matter” 3-hour course
13. International Conference of Ultra Intense Lasers September 2006 Cassis France
- F. Canova, D. Batani, et al. “Wavefront correction and aberrations pre-compensation in the middle of
Petawatt-class CPA laser systems”
14. CLEO/QELS 2006 (Palm Spring, USA)
- F. Canova, D. Batani, et al., "Pump Beam homogenization in PetaWartt class femosecond amplifiers”
Tesi di Laurea:
- Alessio MORACE "Studio di bersagli a cono per la fusione inerziale" Sostenuta il 16 dicembre 2005
- Mina VELTCHEVA “Studio interferometrico di un plasma prodotto da ablazione laser”
- Claudio PEREGO "Studio della propagazione di impulsi laser in fibra ottica non lineare"
- Paolo CARPEGGIANI “Misurazione della durata temporale nel regime dei femtosecondi"
- Marco SILVA "Correzione del fronte d'onda mediante l'uso di specchi deformabili in una catena laser"
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
sostenuta il 13 dicembre 2006.
Tesi di Dottorato:
- Mauro MANCLOSSI “Laser Produced Fast electrons transport in under-dense and over-dense matter”
Ecole Polytechnique, 19 Aprile 2006 (cotutela D. Batani, Victor Malka, Ecole Polytechnique)
- Helisa STABILE “Use of HHG diagnostics for the study of dense plasmas” 19 Dicembre 2006
(cotutela D. Batani, P. Martin, CEA)
Progetti:
-
Programma FISR Legge 449/97 “Impianti innovativi multiscopo per la produzione di radiazione
X e ultravioletta, coerente ed incoerente ad alta intensità”
-
Progetto INTAS 01-846 “Laser-driven shock tube for generation of hypersonic gas flows and
investigation of hydrodynamic instabilities at contact interfaces” (coordinatore internazionale D.
Batani)
-
Progetto INTAS 01-233 “Fast Ions in Laser-Plasma Interaction in the Relativistic Regime of
Ultra-Short Ultra-Intense Pulses” (coordinatore internazionale F. Pegoraro, Univ. Pisa)
-
Progetto PRIN 2005 “Interazione laser ultraintensi plasma” (coordinatore nazionale ATZENI
Stefano, Università degli Studi di ROMA "La Sapienza)
-
Progetto FIRB 2004 “BLISS” – Studio di laser a larga banda per la fusione a sconfinamento
inerziale – Coordinatore nazionale Antonio Giulietti, IPCF, CNR, Pisa
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
BIOFISICA
Personale
Baldini Giancarlo
Chirico Giuseppe
Collini Maddalena
D’Alfonso Laura
Cannone Fabio
Caccia Michele
Quercioli Valentina
Bosisio Chiara
Professore Ordinario
Professore Ordinario
Ricercatore
Ricercatore
Assegnista
Dottorando
Dottorando
Dottorando
STUDIO DELLA FOTODINAMICA DI PROTEINE
(Giuseppe Chirico, Fabio Cannone, Laura
D’Alfonso)
Questo progetto è dedicato allo studio
della dinamica dell’emissione di proteine e
di sonde fluorescenti nell’intervallo visibile
dello spettro elettromagnetico, in presenza
di perturbazioni elettriche esterne. Il fine è
quello di sviluppare degli switch elettroottici molecolari. Le proteine della classe
delle “Green Fluorescent Protein” e alcuni
dyes (fluorescina) si stanno dimostrando
Pagina 80 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
molto efficaci per questo sviluppo, in particolare se complessati con nano-colloidi di metalli nobili.
Si sono ottenuti sistemi ibridi proteina-colloide metallico con risposte risonanti nell’intervallo 1Hz – 1000
Hz.
BIOFISICA DI SINGOLE MOLECOLE
(Giancarlo Baldini, Giuseppe Chirico, Fabio
Cannone, Maddalena Collini, Roberto Milani)
Il laboratorio sta applicando avanzate tecniche
di spettroscopia di fotocorrelazione della
fluorescenza, di decadimento del tempo di vita
dello stato eccitato e di decadimento della
anisotropia della correlazione della fluorescenza con eccitazione a singolo e doppio
fotone allo studio della conformazione e della
dinamica di singole proteine.
In particolare, si stanno studiando i dettagli del
processo di unfolding e refolding delle
proteine.
Questa ricerca è finalizzata allo studio della eterogeneità di comportamento delle proteine soggette a
condizioni denaturanti legate all’insorgenza di malattie neurodegenerative.
IMAGING CELLULARE E DI TESSUTI CON TECNICHE OTTICHE NON LINEARI
(Giberto Chirico, Fabio Cannone,
Giancarlo Baldini, Michele Caccia)
L’innesco nelle cellule di meccanismi di
riconoscimento avviene talvolta a
concentrazioni di pochissime molecole
per micron cubo e alcune patologie sono
attivate da fluttuazioni nella popolazione
di biopolimeri.
Per questo motivo si sono sviluppate in una serie di tecniche e nanotecnologie per l'osservazione
del comportamento di singole biomolecole. Nel laboratorio si stanno applicando ottiche non lineari
del secondo e terzo ordine all’imaging cellulare e di tessuti. L’utilizzo di radiazione infrarossa
pulsata permette una lunghezza di penetrazione nel tessuto di vari millimetri rendendo possibile
uno studio in vivo.
Sito web: http://labs-biophysics.mib.infn.it
Collaborazioni e convenzioni con enti esterni:
Prof. Diaspro, Università di Genova: Microscopia a due fotoni
Prof. Gratton, University of Illinois: Fluorescenza a due fotoni
Prof. Langowski, Università di Heidelberg: Plasmidi di DNA
Prof. Granucci, Università di Milano - Bicocca, Dip. di Biotecnologie e Bioscienze: Immunologia
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Prof. Indovina, Istituto Superiore di Sanità, Roma: Caratterizzazioni di metastasi tumorali
Prof. Molinari, CNR e Università di Verona: Folding di proteine globulari
Dr. Mazzei, Istituto Superiore di Sanità, Roma: Dinamica di frammenti di DNA in soluzione
Prof. Varani, University of Washington: NMR di peptidi e RNA
Prof. Mozzarelli, Università di Parma: Unfolding di mutanti della GFP
Pubblicazioni:
1. A. Diaspro, S. Krol, B. Campanini, et al. ENHANCED GREEN FLUORESCENT PROTEIN (GFP)
FLUORESCENCE AFTER POLYELECTROLYTE CAGING” OPTICS EXPRESS 14 (21): 9815-9824
OCT 16 2006
2. A. Diaspro, V. Corsi, P. Bianchini, G. Chirico, C. Usai “MULTIPHOTON MICROSCOPY, WILEY
ENCYCLOPEDIA OF BIOMEDICAL ENGINEERING” etin Akay (Ed.), 2006.
3. G. Chirico, F. Cannone, A. Diaspro “UNFOLDING TIME DISTRIBUTION OF GFP BY SINGLE
MOLECULE FLUORESCENCE SPECTROSCOPY” European Biophysics Journal With Biophysics
Letters 35 (8): 663-674 Oct 2006
4. G. Chirico, F. Cannone, A. Bizzarri, S. Cannistraro “QUENCHING AND BLINKING OF
FLUORESCENCE OF SINGLE DYE MOLECULE BOUND TO GOLD NANOPARTICLES” J. Phys.
Chem. B.; 2006; 110(33); 16491-16498.
Presentazioni a congressi:
L. D’Alfonso: Inhomogeneous Protein-Water-Sugar Structures of Single GFP-mut2 Proteins Caged in
Trehalose-Water Matrixes, XVIII SIBPA meeting, Terrasini, Sept. 2006
G. Baldini, F. Cannone, G. Chirico, M. Collini, S. Bettati, B. Campanini and A. Mozzarelli: Gfp*
Discrete Unfolding Pathways And Native Substates, XVIII SIBPA meeting, Terrasini, Sept. 2006 INVITED
M. Collini “Excited state lifetime spectroscopies on cells”, Visualizing biological function, Università di
Milano - Bicocca, 13-14 March 2006 [lecture]
L. D’Alfonso, M. Collini, F. Cannone, G. Chirico, B. Campanini, G. Cottone, L. Cordone:
“Inhomogeneous Protein-Water-Sugar Structures of Single GFPmut2 Proteins Caged in TrehaloseWater matrixes” Nano2006 Workshop, San Sebastian, Pasque Country (Spain) 4-6 September 2006
G. Baldini, F. Cannone, G. Chirico, M. Collini, S. Bettati, B. Campanini, A. Mozzarelli: Detecting
Multiple Substates and Pathways in Proteins: The case of the GFP - Fourth Stig Lundqvist Conference
on Advancing Frontiers of Condensed Matter Physics (3 - 7 July 2006) (ICTP, Trieste) - INVITED
G. Chirico, M. Collini, F. Cannone, L. D’Alfonso, G. Baldini: Voltage Regulation of Single Molecule
Fluorescence. Nano2006 Workshop 'Perspectives in Nanoscience and Nanotechnology', San
Sebastian, 4-6 September 2006
Laureati laurea triennale:
Erica Montani: Caratterizzazione spettroscopica di Trasferimento Risonante di Energia su proteine di
GFP con tecniche di fluorescenza.
Luca Bettini: Misure di Anisotropia di Scattering di Seconda Armonica da campioni biologici.
Matteo Catanese: Denaturazione termica di proteine con spettroscopi di fluorescenza.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Elisa Scarpellini: Caratterizzazione spettroscopica a livello di singola molecola di un mutante della
proteina GFP.
Stefano Daglio: Misure di tempo di vita dello stato eccitato con microscopia in fluorescenza.
Francesco Riccobono: Spettroscopia di fluorescenza nello studio dell’interazione DNA-ligandi.
Laureati laurea specialistica: Luca Mariani, Salvatore Di Stefano.
Stages svolti per la prova finale:
Argomenti: Uso di tecniche fisico-bio-chimiche e spettroscopiche (Lifetime e anisotropia della
fluorescenza per: Folding-unfolding di proteine studiate con la fluorescenza del triptofano;
Rinaturazione e denaturazione di proteine globulari mediante dicroismo circolare. Interazione di sonde
molecolari con DNA e proteine mediante tecniche spettroscopiche. Imaging di cellule ed eventuali
argomenti da concordare con lo studente.
Scopi: Analisi critica dei risultati. Elaborazione dati. Uso del PC come interfaccia con lo strumento di
misura. Confronto delle misure con modelli. Stesura di una relazione scientifica.
Progetti finanziati:
- Fondazione Cariplo (2005-07): Costruzione e lettura di reticoli di molecole fluorescenti per mezzo di
microscopia a forza atomica: un passo verso le memorie ottiche molecolari.
- Firb Nanobiotecnologie (INFM: 2004-2006): Nanotecnologie.
- Fondi Grandi Attrezzature 2006: Microscopia con eccitazione non-lineare in Medicina e Biologia.
Convegni:
Visualizing biological function, Università di
Milano - Bicocca, 13-14 March 2006.
Sessione teorico-pratica su microscopia
confocale e non lineare applicata alle Life
Sciences.
Comitato Scientifico: P. Castagnoli, G. Baldini,
G. Chirico.
Il convegno è stato organizzato in due giornate
con una sessione teorica cui hanno partecipato
circa un centinaio di ricercatori e dottorandi
provenienti da varie regioni d’Italia e una
sessione pratica in laboratorio limitata a un
numero di 35 persone.
Pagina 83 di 86
Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
ELETTRONICA
Ricerca
Presso il Dipartimento di Fisica sono presenti molti gruppi che si occupano di esperimenti di
frontiera di nuova concezione e ad alto contenuto tecnologico. Per molti di tali esperimenti l’elettronica
di lettura e gestione dei segnali deve soddisfare stringenti proprietà ed essere progettata in modo
accurato.
In Bicocca il Gruppo di Elettronica cerca di soddisfare, fino ad ora con un certo successo, le
richieste sperimentali presenti. A questo gruppo afferiscono i ricercatori Prof. Giuliano Boella, Dott.
Gianluigi Pessina e Ing. Claudio Arnaboldi. Il personale tecnico è composto dai Sigg. Antonio De Lucia,
Giulio Galotta e Adrea Passerini. Il lavoro è suddiviso e distribuito in 3 laboratori.
ASTROFISICA
Attualmente è in corso uno sviluppo orientato all’uso di particolari dispositivi criogenici, i SIS,
per la rivelazione diretta di radiofrequenza fra 94 e 350 GHz. Questa attivitá è in collaborazione con lo
IEN di Torino. Scopo dello sviluppo è giungere alla rivelazione diretta coerente della radiazione di
fondo cosmico (CBR) con la realizzazione dell’esperimento MASTER e per la rivelazione di righe
associate alle transizioni rotazionali molecolari che si generano nei processi di formazione delle stelle.
FISICA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI
Gli esperimenti MIBETA, una matrice di 10 micro-bolometri, e CUORICINO, una matrice
composta di 62 macro-bolometri, sono stati equipaggiati con un’Elettronica, avente funzionalità
particolari, completamente progettata nei nostri laboratori.
In particolare, una delle ultime innovazioni introdotte per l’esperimento CUORICINO riguarda
un nuovo sistema elettronico di stabilizzazione della temperatura che ha consentito un notevole
aumento della resa del sistema di analisi dei dati della misura in atto presso i laboratori del Gran
Sasso. Per questo lavoro un articolo è stato pubblicato.
Per il nascente esperimento MARE, riguardante lo studio della massa del neutrino, è stato
sviluppato il nuovo sistema di amplificazione del segnale a rumore ultra-basso. Al riguardo è stato
pubblicato un articolo [ 1].
Per l’esperimento LHCb è stato studiato e realizzato un sistema originale di distribuzione
dell’alta tensione dei fototubi. Il sistema di distribuzione consiste in schede di circuito stampato
progettate per evitare ogni tipo di scarica eventualmente generata nella distribuzione dei 20 KV
necessari. Al riguardo a breve, non appena si avranno i primi dati sperimentali su fascio, si pensa di
sottomettere un articolo a qualche rivista internazionale. Grazie ai risultati ottenuti con questa attività al
laboratorio è stata riconosciuta la responsabilità della gestione dell’alta tensione dell’esperimento LHCb
per quanto concerne i 2 rivelatori RICH1 e RICH2. Un articolo è stato pubblicato al riguardo [ 2]. Due
studenti hanno conseguito la laurea coadiuvando il lavoro svolto nel nostro laboratorio.
Per l’esperimento AMS si è appena approntato un sistema automatico di caratterizzazione del
rumore di transistori irraggiati in un ampio intervallo di frequenze, da 10 Hz sino a 80 MHz. Lo scopo è
quello di essere in grado di distinguere l’alto rumore di bassa frequenza presente, ed aspettato, in
dispositivi irraggiati dal rumore bianco di alta frequenza. I primi risultati che si stanno ottenendo
sembrano essere molto interessanti. Sicuramente due articoli saranno scritti al riguardo. Uno
riguardante la descrizione del sistema di misura approntato, l’altro i risultati sperimentali.
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
Nei riguardi dell’esperimento CAPIRE si è progettato e realizzato un sistema capace di
monitorare la corrente di lavoro dei 10 rivelatori utilizzati. La corrente è letta con grande cura da una
tensione di 4500 V. Un circuito originale è stato realizzato al riguardo. Una pubblicazione è stata
sottoposta a rivista per revisione al riguardo ed è in attesa di risposta.
DISPOSITIVI ELETTRONICI
Copiosa è stata l’attività di studio sui dispositivi elettronici. Il lavoro sperimentale ha riguardato
in parte la caratterizzazione di JFET al Si da temperatura ambiente giù fino a 14 K. E’ stato realizzato
uno strumento appositamente progettato perché in grado di caratterizzare in modo automatico i
dispositivi elettronici in un ampio intervallo di temperatura. L’argomento è stato anche oggetto di una
tesi di laurea e di un articolo apparso su rivista.
Si è anche studiata una nuova tecnologia emergente: i transistori bipolari ad Eterogiunzione al
Si-Ge. In particolare è stato anche realizzato e caratterizzato il primo preamplificatore di carica
esclusivamente basato su tecnologia SiGe.
SISTEMI BASATI SU MICROCONTROLORI E DIGITAL SIGNAL PROCESSOR
Un certo impegno il laboratorio l’ha speso anche per sviluppare ed acquisire conoscenze nel
campo della gestione automatica della strumentazione mediante circuiti di interfaccia e della circuiteria
necessaria per l’acquisizione dati. Gli sbocchi di questa attività sono duplici. Da una parte le
conoscenze acquisite sono state direttamente applicate negli esperimenti CUORICINO, MIBETA e
stanno per essere usate anche nei futuri esperimenti CUORE e MARE. Dall’altra parte le conoscenze
sono direttamente sfruttate a scopi didattici nell’indirizzo di Elettronica dei Sistemi digitali della laurea
triennale. Alcuni studenti si sono già laureati ed altri sono in procinto di iniziare il loro stage seguendo
questo nuovo indirizzo.
Pubblicazioni:
1. C. Arnaboldi and G. Pessina “A FRONT-END READOUT FOR MICRO BOLOMETERS HAVING
SUB NANO VOLT NOISE FLOOR” IEEE Transaction on Nuclear Science, Vol. 53, pp. 2861-2868,
2006, Stati Uniti [ 1]
2. C. Arnaboldi, T. Bellunato, T. Gys, E. Panzeri, G. Pessina and D. Piedigrossi “THE HIGH VOLTAGE
DISTRIBUTION SYSTEM FOR THE HYBRID PHOTODETECTOR ARRAYS OF RICH1 AND RICH2 at
LHCb” IEEE Transaction on Nuclear Science, Vol. 53, pp. 1397-1402, 2006, Stati Uniti [ 2]
3. C. Arnaboldi, G. Pessina, S. Pirro “THE COLD PREAMPLIFIER SET-UP OF CUORICINO:
TOWARDS 1000 CHANNELS” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, vol. A559, pp
826-828, 2006, Paesi Bassi. [3]
Tesi:
1) A.A. 2005-2006, CONTROL AND MONITORING OF THE LHCB RICH PHOTODETECTOR
MODULES AND POWER SUPPLY SYSTEM, Studente Baesso Paolo Giuseppe, matricola 607542
2) A.A. 2005-2006, SVILUPPO DI UN'INTERFACCIA HW/SW BASATA SU MICROCONTROLLORE
PIC PER LA GESTIONE DI STRUMENTI DI MISURA, Studente Somaschi Niccolò, matricola 055324
3) A.A. 2005-2006, PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI GESTIONE DI
DIFFERENTI PROTOCOLLI DI COMUNICAZIONE BASATO SU MICROCONTROLLORE, Studente
Fuselli Daniele, matricola 055933
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Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2006
4) A.A. 2005-2006, SISTEMA DI ACQUISIZIONE DI SEGNALI STATICI E DINAMICI, BASATO SU
MICROCONTROLLORE ARM, PER RIVELATORI BOLOMETRICI, Studente Cribio Fabio, matricola
055255
5) A.A. 2005-2006, IL RIVELATORE RICH DI LHCb: APPLICAZIONE:ANALISI DEL DECADIMENTO
B A PHIMU+MU-; MONITORAGGIO: REALIZZAZIONE COMPLETAE CARATTERIZZAZIONE DEL
SISTEMA ANLOGICO PER LA LETTURA DEL SEGNALE DI ALTA TENSIONE UASTO PER LA
POLARIZZAZIONE DEL SISTEMA DI FOTORIVELAZIONE, Studente Gobbo Paola, matricola 070485
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