Fisica sperimentale astroparticellare
L'attività di ricerca in questo ambito della Fisica mira allo studio sperimentale della radiazione e le particelle del cosmo con esperimenti condotti in laboratori di superficie, sotterranei o sottomarini. I gruppi di ricerca del Dipartimento di Fisica e Astronomia sono coinvolti in diversi esperimenti di grande interesse che si svolgono sia in laboratori in Italia che all’estero e con linee di ricerca in fisica applicata su tomografia con muoni cosmici.
Fisica sperimentale del neutrino
Le caratteristiche dei neutrini, le loro interazioni fondamentali e il loro ruolo sia nel Modello Standard (SM) delle particelle elementari che nei modelli “beyond the SM” sono oggetto di particolare interesse per la comprensione della struttura elementare della materia e delle origini del nostro universo. Tali studi sono condotti in esperimenti che si svolgono in laboratori sia in Italia che all’estero. In particolare, i docenti del DFA sono impegnati in esperimenti di fisica del neutrino condotti presso:
- il Fermi National Laboratory (Illinois, USA): collaborazioni ICARUS e nu@FNAL;
- Kaiping (Jiangmen, Cina): collaborazione JUNO;
- i Laboratori Nazionali del Sud (Catania): collaborazione NUMEN.
I risultati degli esperimenti sono oggetto di avanzati studi teorici di estrema importanza sia per la conoscenza di base dei costituenti fondamentali della materia che per applicazioni ad esempio all’astrofisica, anche multi-messagera.
Telescopi sottomarini per neutrini di alta energia
Docenti: S. Cherubini, G. Riccobene, P. Sapienza
La ricerca è finalizzata alla identificazione di neutrini generati da potenti sorgenti cosmiche o prodotti nell’annichilazione di materia oscura e nell’interazione tra i raggi cosmici e la radiazione cosmica di fondo. Il progetto bandiera è KM3NeT, condotto da circa 300 ricercatori di 25 paesi, che sta costruendo un rivelatore della dimensione di 1 chilometro cubico negli abissi marini al largo della Sicilia. I dati raccolti dal telescopio permettono di ampliare con le osservazioni di neutrini l’analisi “multimessaggera” dei fenomeni astrofisici, insieme alle osservazioni con fotoni, raggi cosmici e onde gravitazionali. L’apparato è anche uno dei più grandi laboratori sottomarini del mondo per lo studio di fenomeni oceanografici, geofisici e biologici, in collaborazione con partner internazionali come l’infrastruttura di ricerca europea EMSO.
Un contributo essenziale all’analisi dei dati ed alla costruzione, tuttora in corso, dei sensori e dell’infrastruttura proviene dal DFA Ettore Majorana e dai Laboratori del Sud e dalla Sezione INFN di Catania.
Il Progetto EEE
Docenti: P. La Rocca, F. Riggi
Il Progetto EEE è una iniziativa didattica e scientifica del Centro Fermi (Roma) e dell’INFN. Il Progetto ha realizzato una rete di rivelatori per raggi cosmici, installati in diverse scuole Italiane. Gli obiettivi scientifici del Progetto includono lo studio del flusso locale dei muoni cosmici, la rivelazione di sciami atmosferici estesi e la ricerca di possibili coincidenze tra rivelatori posizionati a grande distanza. Il Progetto EEE ha inoltre un forte impatto divulgativo, introducendo un grande numero di studenti alle problematiche tipiche della fisica particellare e astroparticellare.
Sviluppo e applicazione di tecniche di tracciamento di raggi cosmici
Docenti: D. Lo Presti, F. Riggi, P. La Rocca
Il progetto MEV (Muography of Etna Volcano) finanziato da MIUR e Linea 2 ha permesso lo sviluppo di tecnologie di tracciamento di raggi cosmici per la misurazione della mappa di densità del cratere di Nord-Est del vulcano Etna. Firmato Accordo internazionale di ricerca per attività congiunte con UniTokyo e Wigner RCP nel 2019. Nel progetto PO-FESR 3DLab-Sicilia, use case MONRAD, si prevede l’impiego del tracciamento di raggi cosmici per il monitoraggio della stabilità di edifici storici.
