FRANCESCO CAPPUZZELLO

Professore associato di FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE [FIS/04]
Email: cappuzzello@lns.infn.it
Orario di ricevimento: Il ricevimento studenti è fissato nell'ora successiva a quella della fine delle mie lezioni


Dal 2018: Professore Associato di Fisica Nucleare e Subnucleare (settore scientifico disciplinare FIS04) presso il Diaprtimento di Fisica e Astronomia "Ettore Majorana", Università di Catania


visualizza le pubblicazioni
N.B. l'elevato numero di pubblicazioni può incidere sul tempo di caricamento della pagina

Insegnamenti tenuti presso altri dipartimenti

  • DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHE
    A.A. 2018/2019 - Corso di laurea in Chimica - 1 anno
    FISICA I M - Z

  • DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHE
    A.A. 2017/2018 - Corso di laurea in Chimica - 1 anno
    FISICA I M - Z

  • DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHE
    A.A. 2016/2017 - Corso di laurea in Chimica - 1 anno
    FISICA I M - Z

  • DIPARTIMENTO DI SCIENZE MEDICHE, CHIRURGICHE E TECNOLOGIE AVANZATE G.F. INGRASSIA
    A.A. 2019/2020 - Corso di laurea in Infermieristica - 1 anno
    FISICA STATISTICA E INFORMATICA - canale 2

Principali interessi e risultati scientifici conseguiti

Spettrometria magnetica

Mi sono occupato di spettrometria magnetica principalmente in relazione alla progettazione e costruzione dello spettrometro magnetico per ioni pesanti MAGNEX ai Laboratori Nazionali del Sud (LNS) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Ciò ha caratterizzato fortemente la prima parte della mia carriera, sotto la guida del Prof. Angelo Cunsolo dell’Università di Catania. Essendo il gruppo di collaboratori coinvolti nell’impresa abbastanza ridotto è stato necessario anche per me un coinvolgimento piuttosto ampio nelle diverse sfaccettature del progetto, cosa che mi ha dato modo di coglierne una visione d’insieme assai importante per la mia crescita. In un primo tempo mi sono occupato dello sviluppo dell’ottica magnetica ad alto ordine, necessaria per il corretto trattamento delle aberrazioni. Successivamente mi sono dedicato alla definizione del sistema di rivelazione di piano focale, basato su un tracciatore a gas ed un muro di rivelatori a silicio per l’identificazione degli ioni e la determinazione delle condizioni al contorno necessarie per la soluzione delle equazioni del moto degli ioni rivelati. Contestualmente ho cercato di approfondire negli anni le competenze scientifiche necessarie per la formulazione di un programma scientifico all’altezza delle aspettative offerte dallo strumento. In particolare mi sono occupato di reazioni di scambio di carica, di reazioni di trasferimento di neutroni e di diffusioni elastiche ed inelastiche, di cui accennerò più avanti, spesso proponendo esperimenti in altri laboratori dotati di spettrometri magnetici. Ho avuto la possibilità di contribuire a molte delle scelte strategiche per la realizzazione di MAGNEX, per la sua complessa installazione, per il lungo commissioning ai LNS e per i successivi upgrade.

Ho contribuito sin dall’inizio del progetto all’elaborazione e realizzazione del programma scientifico per MAGNEX sia con idee personali, sia promuovendo collaborazioni con altri ricercatori italiani e stranieri. Dal 2010 sono responsabile delle attività di ricerca ad esso connesse. Lo spettrometro è oggi un dispositivo unico al mondo, in quanto coniuga un grande angolo solido e una grande accettanza in impulso con elevata risoluzione di energia, massa e angolo, con la possibilità di rivelare i prodotti di reazione anche a zero gradi. Ciò è reso possibile grazie all’impiego di un’innovativa tecnica di ricostruzione delle equazioni del moto basata sulla potente matematica dell’algebra differenziale, che permette di trattare con grande accuratezza le aberrazioni di alto ordine presenti nello strumento. Le prestazioni di MAGNEX hanno reso possibili esperimenti di punta per la fisica della struttura dei nuclei e delle reazioni ad energie vicine alla barriera coulombiana. Dal 2013 inoltre su iniziativa dell’IPN-Orsay un MoU fra l’IPN-Orsay e l’INFN-LNS, che mi vede Spokesperson, è stato siglato. Il documento ha determinato l’installazione, intorno alla camera di scattering di MAGNEX, di un array di 36 scintillatori NE213 di proprietà dell’IPN-Orsay, per la rivelazione di neutroni aumentando in tal modo le potenzialità della facility anche nello studio esclusivo delle risonanze nucleari. Numerosi articoli tecnici (2 review article, 16 article, 9 conference proceeding, in 20 dei quali sono fra i primi due autori) e presentazioni a conferenze internazionali e workshop specialistici (14 presentazioni su invito, 12 contributi orali, 10 seminari scientifici da me presentati) sono stati centrati sulle caratteristiche dello strumento. Sono stato Chair, insieme al Prof. Cunsolo di un workshop internazionale, organizzato a Catania nel 2010 (MAGNET 2010) sul tema “Nuclear Physics with Modern Magnetic Spectrometers” e sono stato reviewer per diverse riviste specialistiche in materia. La collocazione della facility MAGNEX nel panorama europeo della ricerca è esplicitamente richiamata dal Nuclear Physics European Collaboration Committee (NuPECC) dell’European Science Fundation, come appare nel Long Term Plan del 2010 (pag. 37) e recentemente nel Long Term Plan 2017 (pag. 36). MAGNEX inoltre rappresenta lo strumento fondamentale su cui si basa il progetto NUMEN che, come avrò modo di segnalare più avanti, rappresenta un’applicazione molto interessante della facility in un contesto di fisica più ampio. Ad oggi lo strumento attrae sistematicamente gruppi di ricerca dall’Italia e dall'estero, contribuendo significativamente alla vitalità scientifica dei LNS (circa la metà del tempo del fascio del ciclotrone superconduttore consegnato negli ultimi anni ai LNS e più di 50 ricercatori all'anno provenienti dall'estero hanno proposto e svolto esperimenti con MAGNEX). La produzione scientifica riconducibile a MAGNEX si attesta in più di 70 articoli indicizzati ISI. Parte di questa attività è presentata in due “review article”, proposti allo scrivente dagli editori.

The MAGNEX spectrometer: Results and perspectives F. Cappuzzello et al., Eur. Phys. Jour. A (2016) 52: 167. DOI 10.1140/epja/i2016-16167-1

MAGNEX: an innovative large acceptance spectrometer for nuclear reaction studies F. Cappuzzello, D. Carbone, M. Cavallaro and A. Cunsolo, in: Magnets: Types, Uses and Safety, Nova Publisher Inc., New York, 2011, pp 1-63

Correlazioni di pairing nei nuclei mediante reazioni di trasferimento

Ho partecipato e organizzato, spesso in qualità di spokesperson, diversi esperimenti in vari laboratori internazionali finalizzati allo studio di reazioni di trasferimento di nucleoni o cluster di nucleoni, volti ad evidenziare gli effetti della forza di pairing nella struttura dei nuclei. Il successo principale è stato la scoperta di “signature” sperimentali della Giant Pairing Vibration (GPV), prevista negli anni 70 e lungamente cercata negli esperimenti, ma mai osservata in precedenza. La GPV è un modo collettivo in cui molte eccitazioni elementari di tipo particle-particle si sovrappongono coerentemente creando un accumulo di strenght ed energia in un unico modo, detto proprio per questo gigante. Le ipotesi teoriche sull’esistenza della GPV sono molto generali ed essenzialmente collegate alla presenza di un campo medio nucleare e di un’interazione residua nel settore particle-particle (correlazione di pairing). Il meccanismo che porta alla GPV è lo stesso di quello che porta alle ben note Giant Resonances (GR) nel settore particle-hole. Per circa 40 anni la non osservazione della GPV e la contestuale osservazione delle GR praticamente in tutti i nuclei e in tutte le multipolarità possibili poneva un problema generale sulla validità della simmetria quantistica particella-buca in un sistema di fermioni interagenti. La nostra scoperta ha pertanto permesso di superare tale problema. Dato il carattere generale di tale risultato l’articolo, di cui sono primo autore, è stato pubblicato dalla prestigiosa rivista Nature Communications nel 2015 e commentato in una “News and Views” di Nature Physics [J. Piekarewicz Nature Physics. Vol 11, April 2015]. Oltre a tale risultato specifico, lo studio delle reazioni di trasferimento ai LNS con MAGNEX ha portato ad altri ragguardevoli risultati, pubblicati in numerosi articoli (28, 10 dei quali come primo o secondo autore) e presentati (9 volte speaker) spesso con invited talk (6 volte da me) nei più prestigiosi consessi internazionali. Va detto che tale attività ha anche permesso ad alcuni degli studenti e giovani collaboratori coinvolti di crescere professionalmente e di farsi apprezzare nel mondo scientifico, con grande soddisfazione personale. A tal proposito menziono la Tesi di Dottorato della Drs. Diana Carbone sulla GPV, di cui sono stato relatore, accreditata del prestigioso “Premio Villi” come “migliore Tesi di Dottorato in fisica nucleare” dell’anno 2013 da parte della Commissione Scientifica Nazionale III dell’INFN. Faccio inoltre notare che tale attività ha anche permesso la formazione di una collaborazione internazionale con colleghi di università brasiliane (Universidade de Sao Paulo e Universidade Federal Fluminense) con le quali è stato formalizzato un MoU di cui sono spokesperson e che ha portato ai LNS un notevole apporto in-kind prevalentemente in termini di manpower su fondi brasiliani. Riporto infine due lavori rappresentativi di questo filone di ricerca.

Signatures of the Giant Pairing Vibration in the 14C and 15C atomic nuclei, F. Cappuzzello et al., Nature Communications, Article number: 6743 (2015). DOI:10.1038/ncomms7743.

New structures in the continuum of 15C populated by two-neutron transfer, F. Cappuzzello et al. Physics Letters B 711 (2012) 347-352. DOI:10.1016/j.physletb.2012.04.012

Studio della diffusione elastica ed inelastica fra nuclei

L’interesse per tale tematica di ricerca è scaturito dall’importanza che lo studio della diffusione elastica ha nella modellizzazione delle reazioni nucleari. Senza un’accurata descrizione dei potenziali nucleo-nucleo non è possibile caratterizzare il moto dei nuclei prima e dopo una collisione con la precisione richiesta per studi di struttura nucleare e meccanismi di reazione. Inoltre, con lo sviluppo di moderni approcci di analisi delle reazioni basati sulla teoria quantistica dello scattering lo studio della diffusione elastica ed inelastica permette anche di estrarre importanti informazioni di struttura nucleare. La mia attività in tale settore è essenzialmente legata a due ambiti di ricerca: lo studio della diffusione elastica fra nuclei pesanti finalizzata all’estrazione mediante analisi microscopica dei potenziali ottici e di polarizzazione; lo studio della diffusione di nuclei leggeri su protoni o deutoni in cinematica inversa finalizzata alla descrizione completa del flusso di uscita all’interno di uno schema Continuum Discretized Coupled Channel (CDCC). La prima linea di ricerca è uno degli assi portanti della sopra citata collaborazione con le Università brasiliane ed ha permesso un’intensa attività di ricerca ai LNS con tre esperimenti già svolti (in uno dei quali LNS C-149 Rainbow sono co-spokesperson). I principali risultati sono stati pubblicati su articoli (8, in 5 dei quali sono fra i primi 2 autori) e presentati anche personalmente (2, di cui 1 comunicazione su invito) in conferenze internazionali. All’interno di tale collaborazione sono stato anche “Invited Researcher” presso l’Universidade Federal Fluminense.

 La seconda linea di ricerca è nata pochi anni in collaborazione con colleghi greci dell’Università di Ioannina che interessati alle performance di MAGNEX hanno segnalato le potenzialità della facility per lo studio completo di tutti i canali di reazione che si aprono in collisioni vicino alla barriera coulombiana in nuclei leggeri. Tale studio è fortemente innovativo per l’ambizione di completezza che non è presente nelle tradizionali analisi di collisioni nucleari. Tre esperimenti sono già stati proposti ed approvati dal PAC dei LNS, dei quali sono co-spokesperson. Due sono già stati realizzati ed il terzo è schedulato a Settembre 2017 con un notevole output scientifico, dimostrato dalla significativa produzione scientifica (6 articoli, in 5 dei quali sono terzo autore) concentrata in pochi anni. Oltre ad un indubbio arricchimento culturale, tale sinergia ha anche portato un in-kind in termini di man-power greco ai LNS. Un MoU, di cui sono referente per la parte italiana, è stato recentemente siglato fra INFN-LNS, University of Ioannina, University of Athens e l’Hellenic Institute of Nuclear Physics, che sancisce la collaborazione fra i contraenti anche su questa linea di ricerca oltre a quelle che saranno menzionate più avanti. Riporto qui alcuni lavori inseriti in questa linea di ricerca.

Nuclear rainbow in the 16O+27Al system: The role of couplings at energies far above the barrier, D. Pereira et al., Phys. Lett. B 710 (2012) 426–429. DOI: 10.1016/j.physletb.2012.03.032

A broad angular-range measurement of elastic and inelastic scatterings in the 16O on 27Al reaction at 17.5 MeV/u, F. Cappuzzello, C. Agodi, M. Bondi, et al., Nucl. Instr. and Meth. A 763 (2014) 314-319 DOI: 10.1016/j.nima.2014.06.058

Probing the cluster structure of 7Li via elastic scattering on protons and deuterons in inverse kinematics, A. Pakou, V. Soukeras, F. Cappuzzello, et al., Physical Review C 94 (2016) 014604. DOI: 10.1103/PhysRevC.94.014604

Struttura di nuclei esotici leggeri

Ho proposto, spesso in qualità di Spokesperson, e partecipato a numerosi esperimenti in Italia, Francia, Giappone, Canada e Brasile, finalizzati allo studio della struttura di nuclei leggeri, principalmente sistemi lontano dalla stabilità. In diversi casi sono stati conseguiti risultati di rilevante interesse scientifico, pubblicati in riviste e disseminati in conferenze internazionali. Riporto due articoli rappresentativi di questa attività.

Excited states of 11Be F. Cappuzzello et al., Physics Letters B 516 (2001) 21-26 DOI: 10.1016/S0370-2693(01)00940-6

Investigation of the 10Li shell inversion by neutron continuum transfer reaction, M. Cavallaro, M. De Napoli, F. Cappuzzello et al., Phys. Rev. Lett. 118 (2017) 012701, DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.012701

Reazioni di scambio di carica

Le reazioni nucleari di scambio di carica (Charge Exchange, CE) sono processi in cui non si altera il numero di massa dei nuclei interagenti ma cambia il loro numero atomico di una unità. Pertanto tali reazioni determinano, sia nel proiettile che nel bersaglio, transizioni nucleari analoghe a quelle indotte dall’interazione debole nei processi di decadimento beta. Anche per tale motivo c’è un grande interesse della comunità scientifica per questo tipo di reazioni, che potrebbero svelare aspetti importanti della risposta nucleare all’interazione debole. Recentemente tale settore si è particolarmente ravvivato anche sulla scorta di studi condotti in Giappone su reazioni (3He,t), orientati alla estrazione di informazioni utili per la descrizione del doppio decadimento beta con neutrini (2nbb).

Personalmente ho avuto modo di seguire sin dall’inizio della mia carriera tale sviluppo storico, essendo lo studio di reazioni CE il soggetto della mia Tesi di Laurea e di Dottorato di Ricerca, oltre che di alcuni miei primi lavori. Successivamente e contestualmente alla realizzazione di MAGNEX ho proposto altri esperimenti in questo ambito ai laboratori INFN-LNS, IPN-Orsay e RCNP di Osaka. Questi studi hanno dato ulteriori conferme che le sezioni d’urto di scambio di carica indotte anche da ioni pesanti possono essere collegate, sotto certe condizioni sperimentali, alle strenght del corrispondente decadimento beta, con conseguenze importanti sia nella fisica nucleare che nell'astrofisica. Inoltre in collaborazione con il Prof. H. Lenske, eminente fisico teorico dell’Università di Giessen (Germania), mi sono anche occupato di finalizzare un protocollo di analisi dei dati basato su un approccio microscopico dei processi CE. Tale approccio ha permesso una descrizione molto accurata delle sezioni d’urto misurate nei nostri esperimenti, senza la necessità di fattori di scala arbitrari ed ha pertanto rappresentato un notevole progresso nel settore (vedi referenza in calce). Tali sviluppi hanno avuto anche una ricaduta in termini di formazione di brillanti ricercatori Catanesi fra i quali menziono la Drs. C. Nociforo, la Drs. S. Orrigo, la Drs. Cavallaro e la Drs. Schillaci che hanno discusso le loro tesi di laurea o di dottorato su risultati di esperimenti di CE realizzati all’IPN-Orsay.

Dopo il commissioning di MAGNEX (periodo 2007-2009), in collaborazione con altri colleghi del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Catania, si è valutata la possibilità di una tale linea di ricerca a supporto degli studi dei processi di doppio decadimento beta. È emerso però che, sul singolo scambio di carica, i laboratori del RCNP permettevano condizioni sperimentali più competitive. D’altra parte i risultati ottenuti dai colleghi giapponesi mostravano che da reazioni di CE indotte da ioni leggeri non si possono estrarre informazioni molto utili per il doppio decadimento beta senza neutrini (0nbb), che è il processo di interesse per le connessioni con le tematiche della natura del neutrino. Pertanto l’interesse sulle reazioni di scambio di carica singolo CE si è focalizzato su tematiche di struttura di nuclei ricchi di neutroni mediante reazioni (7Li,7Be). Una collaborazione su questi elementi è stata stabilita tra il nostro gruppo e il laboratorio RCNP. In particolare sono Co-Spokesperson di un esperimento (E403) in tale laboratorio per misure di tipo (7Li,7Be) ad alta risoluzione con lo spettrometro Grand-Raiden.

Analysis of the 11B(7Li,7Be)11Be reaction at 57 MeV in a microscopic approach F. Cappuzzello et al. Nuclear Physics A 739 (2004) 30-56. DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2004.03.221.

 

Reazioni di doppio scambio di carica e progetto NUMEN

Il mio interesse per reazioni di doppio scambio di carica (DCE) nasce intorno al 2003, quando studiai la possibilità di utilizzare reazioni come le DCE e le reazioni di trasferimento di molti nucleoni al fine di popolare nuclei lontani dalla stabilità. Una lettera di intenti fu presentata al PAC dei LNS (Spokesperson F. Cappuzzello) contenente uno studio di fattibilità che mostrava la potenziale capacità di MAGNEX (allora non ancora installato) di accedere ad importanti osservabili sperimentali (spettri di energia, sezioni d’urto a piccoli angoli, distribuzioni angolari), malgrado le bassissime sezioni d’urto attese. L’idea era quella di utilizzare anche reazioni DCE per problemi di struttura di nuclei esotici mediante fasci stabili, in competizione con le tecniche basate sui fasci radioattivi. Successivamente con la Drs. M. Cavallaro tali studi preliminari furono ripresi e adattati alla possibile applicazione di reazioni DCE verso la determinazione degli elementi di matrice nucleari del processo (0nbb). L’idea era avvincente, ma di attuazione tutt’altro che semplice, visto che dai pochissimi lavori in letteratura nessun risultato conclusivo era stato conseguito. Emergeva che le sezioni d’urto di DCE possono essere molto piccole (dell’ordine dei nb) e che è necessario misurare a piccoli angoli in un fondo di prodotti di reazione che supera anche di 8 ordini di grandezza gli eventi di interesse. Un passo decisivo in tal senso fu conseguito quando riuscimmo, molti anni dopo il commissioning di MAGNEX, a realizzare le prime campagne sperimentali significative con MAGNEX disposto a zero gradi rispetto alla direzione del fascio incidente. Una proposta di esperimento (Esperimento DOCET, Spokesperson M. Cavallaro, Co-spokesperson F. Cappuzzello) fu allora sottoposta alla valutazione del PAC dei LNS per un primo esperimento di DCE, centrato sullo studio della reazione 40Ca(18O,18Ne)40Ar a 270 MeV.

L’esperimento fu realizzato nel 2013 e ha rappresentato una pietra miliare per la mia crescita come ricercatore, per la crescita del gruppo con importanti ricadute anche per i LNS. Infatti sulla base dei risultati, i primi pubblicati in un articolo citato in calce, di cui sono particolarmente orgoglioso, fu proposto nel 2014 il progetto NUMEN all’interno dell’iniziativa “What Next” dell’INFN. Tale proposta fu sottoposta all’INFN da un gruppo iniziale di ricercatori del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Catania, dei LNS e della sezione INFN di Catania rappresentati dal sottoscritto e dalla Drs. C. Agodi dei LNS. Successivamente fu valutata da un comitato di referee internazionali (guidato dal Prof. F. Iachello, e comprendente anche il Prof. M. Harakeh ed il Prof. D. Frekers) con esito molto positivo, suscitando interesse nella comunità scientifica nazionale ed internazionale. Il progetto ha quindi avuto l’approvazione da parte del managment dell’INFN. Oggi NUMEN è una collaborazione internazionale di circa 80 ricercatori da 10 paesi, di cui sono Spokesperson insieme alla Drs. C. Agodi. Numerosi MoU sono stati formalizzati fra i LNS e Istituti di Ricerca ed Università del Brasile, della Grecia, della Turchia, del Messico e del Marocco, che vedono il sottoscritto nella posizione di Spokesperson o di referente italiano. Altri sono in via di discussione. Tali accordi hanno già determinato un sostanziale apporto in-kind sia in termini di man-power che in termini di attrezzature per il progetto. L’attività di NUMEN si colloca in un’ottica temporale di lungo periodo (10-15 anni) e richiede fra l’altro un sostanziale upgrade (dagli attuali 100 W a circa 10 kW) della potenza dei fasci accelerati e trasportati ai LNS, oltre che di MAGNEX. Le attività di R&D su MAGNEX e quelle sperimentali sono confluite nella sigla NUMEN_GR3 della CSN3 dell’INFN di cui sono Responsabile Nazionale con la Drs. C. Agodi.

Sulla base delle raccomandazioni del comitato di referee internazionali, NUMEN prevede anche un sostanziale sviluppo della teoria delle reazioni nucleari al fine di estrarre l’informazione sugli elementi di matrice del DCE dalle misure di sezione d’urto e dedurre così quantità di interesse per il 0nbb. L’aspetto della teoria è molto rilevante ed un significativo gruppo di teorici è entrato nel progetto, oltre al fatto che le tematiche di interesse di NUMEN sono anche oggetto di collaborazione con teorici a livello internazionale e sono anche studiate all’interno dell’iniziativa specifica “STRENGTH” della CSN4 dell’INFN. Un aspetto interessante di NUMEN è che in attesa dei suddetti upgrade un ‘intensa fase di R&D è tuttora in corso, che va in parallelo con un altrettanto intensa attività di presa dati nelle condizioni attuali di bassa luminosità. Si è visto infatti che malgrado i limiti noti di bassa sezione d’urto è possibile nei prossimi 2-3 anni provare ad estrarre risultati di interesse per pochi selezionati casi, come il 130Te, il 76Ge ed il 116Sn di interesse per gli esperimenti CUORE, GERDA e COBRA in cui l’INFN è particolarmente coinvolto.

NUMEN oggi rappresenta un caso fisico di grande interesse per i LNS che sostanzia e supporta con forza gli ambiziosi progetti di upgrade dei LNS. Anche il Comitato di valutazione internazionale dell’INFN CVI ha riconosciuto il ruolo strategico di NUMEN per i LNS come si evince dalle sue raccomandazioni del 2016 (consultabile nel portale della Presidenza INFN) da cui si legge “First, we wish  to  thank  CSN3  and  LNS  for  their  helpful  and appropriate  responses  to  the  recommendations of last year, involving both nuclear-structure and nuclear-reaction theorists in the NUMEN  project  (measurement  of  the  neutrinoless  2β-decay  nuclear  matrix  element). We applaud the continuous increase in number of publications and visibility through invited talks, and the general impact of CSN3 research.  We also note their success with the ERC Starting Grant and ERC Advanced Grant for NUMEN and PAX projects

 Anche il NuPECC ha recentemente considerato il caso di fisica di NUMEN come determinante ai fini dell’upgrade dei LNS nel Long Term Plan 2017 (pag. 129) ed auspica (pag. 109 dello stesso documento) uno sviluppo adeguato della teoria delle reazioni nucleari per i processi DCE fra gli obiettivi da perseguire nel futuro da parte della comunità dei teorici nucleari in Europa. 

Parallelamente allo sviluppo di NUMEN, la Drs. M. Cavallaro ha proposto, all’interno della call “ERC Starting Grant”, un progetto (NURE) centrato sullo studio sperimentale, nelle condizioni attuali ai LNS, di reazioni DCE nell’ottica della determinazione degli elementi di matrice nucleari del 0nbb. Il progetto è stato finanziato con grande motivo di soddisfazione per l’intera comunità catanese, oltre che della vincitrice e del sottoscritto (fra l’altro accreditato del ruolo di Visiting Expert and Collaborator in NURE). NURE si sviluppa in assoluta continuità con i risultati di DOCET ed in piena sinergia con le attività di NUMEN sopra menzionate.

Va inoltre aggiunto che NUMEN rappresenta il caso di fisica di riferimento anche per il progetto SiCILIA (Spokesperson Dr. S. Tudisco), a cui partecipo personalmente vincitore di una call competitiva da parte della CSN5 dell’INFN per lo sviluppo di rivelatori a stato solido basati sulla tecnologia del Carburo di Silicio. L’obiettivo è di realizzare dei dispositivi capaci di resistere alle radiazioni distruttive indotte dall’elevato flusso di ioni pesanti generati negli esperimenti DCE, specie dopo l’aumento di luminosità, garantendo comunque le elevate prestazioni dei rivelatori al silicio tuttora montati nel rivelatore di piano focale di MAGNEX.

Non dimentico poi che, seppure con le limitate risorse disponibili nell’Ateneo di Catania, NUMEN è stato anche supportato con un FIR (codice progetto D41BCC) di cui sono Principal Investigator oltre che dell’impagabile supporto ed incoraggiamento da parte dei colleghi del Dipartimento di Fisica e Astronomia. Oggi infatti il nostro Dipartimento è in questo settore centrale in un progetto di grande richiamo, essendo il sottoscritto l’ideatore e Spokesperson di NUMEN ed essendo molti colleghi coinvolti in prima persona nelle varie diramazioni del progetto.

Voglio infine ricordare il cospicuo impatto di NUMEN anche dal punto di vista della crescita di giovani studenti. Una Tesi di Dottorato è stata già dedicata all’argomento da parte della Drs. M. Bondì (relatore F. Cappuzzello), che ha poi avuto una Borsa Post Doc da parte del CSFNSM su questo tema. Inoltre quattro studenti del Dottorato di Ricerca in Fisica di Catania, due dei quali tutorati da me (Dr. S. Calabrese, Drs. G. D’Agostino) stanno seguendo un percorso culturale all’interno del progetto. Analogamente cinque altri studenti stranieri, due dei quali tutorati da me (Dr. J. L. Ferreira del Universidade Federal Fluminense, Brasile e Drs. A. Hacisalihoglu della University of Karadeniz), hanno scelto di dedicarsi ad aspetti specifici del progetto come principale attività di ricerca.

Per quanto concerne la disseminazione scientifica, va detto NUMEN è ancora in una fase iniziale per cui prevalgono gli atti di conferenza sugli articoli (in totale 11 Articoli indicizzati ISI-SCOPUS, in 10 dei quali sono fra i primi 2 autori). Segnalo inoltre che il sottoscritto è stato ufficialmente invitato dagli Editor di Eur. Phys. Journ A a scrivere un review article su NUMEN entro la fine dell’anno. Personalmente ho presentato NUMEN in conferenze internazionali (24 presentazioni su invito, 5 seminari scientifici), sono stato Chair di un Workshop Internazionale “Challenges in the investigation of double charge-exchange nuclear reactions: towards neutrino-less double beta decay, Catania December, 1-2, 2015” e sono stato Chair di una Conferenza Internazionale “Conference on Neutrino and Nuclear Physics 2017” che si è tenuta a Catania dal 15 al 22 Ottobre 2017.

 

Heavy-ion double charge exchange reactions: A tool toward 0ubb nuclear matrix elements F. Cappuzzello et al., Eur. Phys. Jour. A (2015) 51: 145. DOI 10.1140/epja/i2015-15145-5.

Attività di tutoraggio

Ho avuto ed ho la soddisfazione e la responsabilità di formare ed introdurre all'attività di ricerca diversi giovani studenti provenienti da diversi paesi (13 Master, 12 Ph.D., 11 Post-Doc, 5 ERASMUS+ fellows). Alcuni di loro hanno già completato la loro formazione e stanno ora avviandosi all’attività lavorativa sia nel settore della ricerca pubblica che in società private. Cito qui la Drs. Manuela Cavallaro, che ha recentemente ottenuto il prestigioso "ERC Starting Grant" del Consiglio Europeo della ricerca con un progetto con importanti sinergie con NUMEN e che ha ottenuto una posizione di Primo Ricercatore all’INFN; la Drs. Diana Carbone ha ottenuto un contratto di ricercatore TD presso l’INFN; la Drs. Simona Boninelli, che ha ora una posizione permanente come Ricercatore presso il CNR in fisica dello stato solido; la Drs. Sonja Orrigo, che ha ora una posizione permanente come ricercatore presso l'Università di Valencia; la Drs. Maria Schillaci, che ha ottenuto una posizione permanente presso Swiss Telecom, nel campo delle telecomunicazioni; il Dr. Dario Nicolosi, che ha ottenuto una posizione permanente presso la società Saes Getter, nel campo delle tecnologie del vuoto; la Drs. Stefania Tropea, che ha ottenuto una posizione permanente presso la società TRESAN, nel campo delle tecnologie dell'energia solare; il Dr. V. Nunes Garcia che ha ottenuto una posizione permanente di Professor presso l’Instituto Federal Fluminense. Tutti gli altri stanno ancora completando la loro formazione in ricerca.

 

Attività di Outreach