Labec, Babar e LHC (Dal 2001 al 2011)

Nel luglio del 2002, a pochi mesi dell’entrata in vigore dell’euro, la nuova moneta comunitaria che manderà in pensione la lira, la collaborazione internazionale Babar pubblica un risultato da lungo tempo atteso dalla comunità scientifica, che conferma la violazione della simmetria CP (simmetria di Carica e Parità) nel decadimento dei mesoni B, particelle composte da un anti quark bottom, e delle loro antiparticelle, fenomeno previsto dalla teoria elettrodebole e già osservato in maniera indiretta nel 1964 nella particella K neutra. Sebbene non conclusiva, la scoperta fornisce un nuovo tassello verso la comprensione del perché nell’universo la materia abbia prevalso sull’antimateria.

Decisiva la partecipazione dell’INFN per l’ottenimento del risultato. L’Istituto contribuisce infatti alla realizzazione dell’esperimento, operativo a partire dalla metà del 1999 presso l’acceleratore SLAC dell’Università di Stanford, attraverso la costruzione del rivelatore di tracce ad alta risoluzione al silicio e di un gran numero di speciali rivelatori di traccia. Italiano anche il magnete superconduttore di Babar, progettato e finalizzato in collaborazione con l’industria italiana. Determinante sarà infine il ruolo dei gruppi di ricerca INFN nel lavoro di analisi dei dati che verranno raccolti da Babar, che si avvarrà di un apposito centro di calcolo installato presso l’Università di Padova.

BaBar
Crediti SLAC

Nel novembre del 2002, grazie alla sottoscrizione di un protocollo aggiuntivo nell’ambito della convenzione tra INFN e Università di Firenze, il polo Universitario di Sesto Fiorentino viene individuato come sede del LAboratorio di tecniche nucleari per l’Ambiente i BEni Culturali (LABEC), che diventa così formalmente operativo.

Panoramica della sala del LABEC
Crediti INFN

Progetto speciale dell’INFN dedicato a promuovere l’impiego di tecniche provenienti dalla fisica degli acceleratori nella conservazione e salvaguarda del patrimonio artistico, le origini del LABEC possono essere fatte risalire alla metà degli anni ‘80, quando un gruppo di fisici e tecnici dell’INFN e dell’Università di Firenze iniziano a utilizzare tecniche nucleari per scopi applicativi. Un lavoro che testimonia l’ampliamento degli obiettivi di ricerca e sviluppo dell’Istituto in questo periodo.

L’impegno nel campo dei beni culturali, che ha visto crescere nel corso degli ultimi 20 anni il numero delle Sezioni e dei Laboratori coinvolti, è oggi prioritario per l’INFN, che nel 2018 istituirà la rete CHnet (Cultural Heritage Network) al fine di coordinare a livello nazionale le attività in questo settore.

Il 2004, anno in cui Facebook, social network creato da un giovanissimo Mark Zuckerberg, rivoluziona per sempre il nostro modo di vivere la socialità, Roberto Petronzio diventa il decimo presidente dell’INFN.

Roberto Petronzio
Crediti INFN

Il 19 settembre 2005, ad Arcetri, Firenze, prende il via il ciclo di conferenze di tre giorni che segna l’inaugurazione del Galileo Galilei Institute, centro dedicato alla fisica teorica ospitato nei locali del Dipartimento di Astronomia dell’Università di Firenze situato sulla collina fiorentina, nelle vicinanze della casa in cui Galileo Galilei trascorse i suoi ultimi anni di vita.

Ingresso GGI
Crediti INFN

Frutto di un accordo tra l’INFN, che prenderà in carico la gestione ordinaria dell’Istituto, e l’università di Firenze, il GGI nasce con l’intento di ospitare workshop avanzati di approfondimento su argomenti specifici della durata di 2-3 giorni.Nel 2018, ancora una volta a seguito di un accordo con l’Università di Firenze, l’istituto si trasformerà in “Centro Nazionale di Studi Avanzati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare”, proponendo un corso universitario di alta formazione rivolto ai ricercatori italiani ed esteri. Attività, quest’ultima, a cui il GGI continuerà ad affiancare l’organizzazione di seminari scientifici e, dal 2019, l’assegnazione della medaglia ‘Galileo Galilei’, premio conferito ogni due anni a ricercatori che si sono contraddistinti nel campo della fisica teorica.

Tra il 2006 e il 2008, l’importante tradizione dell’INFN nello studio dei raggi cosmici e nella realizzazione di rivelatori al silicio (calorimetri) per la caratterizzazione delle particelle elementari viene messa al servizio della ricerca spaziale con la partecipazione dell’Istituto a tre importanti missioni: Pamela, Agile e Glast – successivamente ribattezzato dalla NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope.

Lanciati rispettivamente nel 2006, nel 2007 e nel 2008, i tre strumenti avranno l’obiettivo di studiare l’universo nello spettro delle alte energie (raggi gamma) e le sorgenti estreme associate alla loro produzione ed emissione, nel caso di Agile e Glast, e di definire la natura della materia oscura, l’asimmetria tra materia e antimateria nel cosmo e l’origine e l’evoluzione della materia nella Galassia, nel caso di Pamela, installato a bordo del satellite russo Resurs-DK1.

Lancio del satellite Resurs-DK1 con a bordo il rivelatore Pamela dal cosmodromo di Baikonur
Crediti Roscosmos

I tre esperimenti, nati nell’ambito di collaborazioni internazionali (Pamela e Glast) e nazionali (Agile), non rappresentano tuttavia l’esordio dell’INFN nel panorama spaziale, che può essere fatto risalire alla fine degli anni ‘80, con la partecipazione, insieme a Germania, Stati Uniti e Svezia, ai programmi WiZard, per la caratterizzazione della componente dei raggi cosmici, e RIM (Russian-Italian Mission), che si concretizzeranno con le esperienze condotte a partire dal 1988 mediante palloni sonda (MASS 89, MASS 91, TS93, CAPRICE 94, CAPRICE 98) e con la realizzazione dei rivelatori NINA-1 e NINA-2, posizionati a bordo dei satelliti Resurs-01 e MITA, dopo il 1997.

Il 20 ottobre 2008 viene ufficialmente inaugurato presso il CERN il Large Hadron Collider (LHC), il più potente acceleratore di particelle mai realizzato. Meno di un mese più tardi Barak Obama diventerà il primo presidente afroamericano degli Stati Uniti.

Ricercatori nella sala controllo del CERN festeggiano il primo fascio di protoni accelerati da LHC
Crediti CERN

Il successore di LEP sarà in grado di accelerare e far collidere fasci di protoni a energie mai raggiunte. Dieci gli anni necessari per la sua costruzione, iniziata nel 1998, e per quella degli otto detector inizialmente collocati lungo l’anello acceleratore di 27 km di circonferenza di cui si compone LHC. Decisivo il contributo dell’INFN, responsabile della progettazione e della realizzazione, in collaborazione con l’industria italiana, di un terzo dei 1600 magneti superconduttori della macchina, mantenuti a una temperatura di -271, 3 °C grazie a sofisticate tecniche criogeniche e all’impiego di elio liquido, e dei cavi superconduttori delle componenti magnetiche di CMS e ATLAS, i due esperimenti più imponenti posizionati nei punti di intersezione delle due linee di fascio parallele di LHC.

Sin dalle prime fasi del progetto, molto significativa sarà la rappresentanza dei ricercatori INFN, oltre 700, che occuperanno ruoli chiave anche all’interno delle collaborazioni internazionali alla guida delle attività scientifiche condotte mediante i rivelatori.

Il 15 febbraio 2010, a Pavia, viene inaugurato il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO), prima infrastruttura europea e una delle sole sei al mondo a impiegare sia fasci di protoni che ioni carbonio prodotti mediante acceleratori di particelle per la cura dei tumori. L’inaugurazione segnerà l’inizio della cosiddetta fase di attività del centro, denominata della sperimentazione clinica, che porterà, nei successivi 5 anni, al trattamento di qualche centinaio di pazienti.

Nato da una proposta del 1991 di Ugo Amaldi, fisico del CERN e figlio di Edoardo, e Giampiero Tosi, all’epoca dirigente del Dipartimento di Fisica sanitaria dell’Ospedale Niguarda, il CNAO vedrà il fondamentale contributo dell’INFN, responsabile della realizzazione dell’acceleratore di particelle utilizzato nei trattamenti e tra i fondatori del Centro e responsabile, assime al CERN e a DESY, della realizzazione del sincrotrone utilizzato nei trattatementi.

Immagine acceleratore CNAO
Crediti CNAO

Il CNAO rappresenta solo uno dei progetti che hanno beneficiato del determinante lavoro di ricerca e sviluppo svolto dall’INFN nell’ambito della fisica medica, in cui l’Istituto vanta competenze riconosciute a livello internazionale, e che aveva già portato alla realizzazione del progetto CATANA per la cura del melanoma oculare presso i Laboratori Nazionali del Sud, e a sostenere la costruzione del centro protonterapia di Trento, e che oggi intende portare all’implementazione, all’interno dei Laboratori Nazionali di Legnaro, nell’ambito del progetto SPES, di una “fabbrica” di radioisotopi per la produzione di nuovi radiofarmaci.

Il 27 maggio 2010, nella sala B dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, entra in funzione il più grande rivelatore di neutrini ad argon liquido mai costruito, ICARUS (Imaging Cosmic and Rare Underground Signals).

Dettaglio dell’esperimento ICARUS
Crediti INFN

Realizzato nell’ambito del progetto ‘CERN Neutrinos to Gran Sasso’ (vedi dal 2011 al 2021) a partire da un’idea di Carlo Rubbia, che sarà anche il portavoce della collaborazione internazionale alla guida dell’esperimento, ICARUS, che rimarrà operativo fino al 2014 nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, rappresenterà un importante successo per l’INFN, responsabile dello sviluppo della nuova tecnologia ad argon liquido adottata dal rivelatore, il cui destino sarà di vivere nei prossimi anni una nuova vita come parte del progetto internazionale DUNE presso il FermiLab di Batavia, in Illinois (Stati Uniti), che tenterà di fare luce sui misteri che ancora avvolgono le proprietà dei neutrini.

Nel 2011, anno in cui grandi momiventi di rivolta della primavera arba si susseguono in Tunisia, Egitto, Libia e Siria, Fernando Ferroni succede a Roberto Petronzio alla guida dell’INFN.

Fernando Ferroni
Crediti INFN

dal 1991 al 2001

dal 2011 al 2021

a cura di Ufficio Comunicazione INFN
testi a cura di Matteo Massicci
Comunicazione visiva F. Cuicchio UffCom INFN, produzione Multimedia Service
ITC Services, Servizi Nazionali INFN