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Attualità

Fisici salentini alla ricerca del fotone oscuro

Batte a Lecce il cuore di PADME, l’esperimento dell’istituto Nazionaledi Fisica Nucleare. Il “rilevatore” dell’esperimento è stato costruito grazie alla collaborazione scientifica tra ricercatori, tecnici e dottorandi del Dipartimento di Matematica e Fisica di Unisalento e dell’INFN Lecce

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È stato costruito a Lecce, dalla collaborazione scientifica tra ricercatori, tecnici e dottorandi del Dipartimento di Matematica e Fisica “Ennio De Giorgi” dell’Università del Salento e della locale sezione dell’INFN – Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, il “cuore” dell’esperimento “PADME” (Positron Annihilation into Dark Matter Experiment), che studierà le interazioni prodotte da positroni accelerati all’energia di 550 MeV dall’acceleratore lineare (LINAC) dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, alla ricerca della materia oscura. L’esperimento è stato inaugurato oggi, giovedì 4 ottobre 2018, con una cerimonia per festeggiare il passaggio dalla fase di test (commissioning) a quella di presa dati, e resterà in funzione per alcuni mesi, fino alla conclusione della prima fase di presa dati (Run 1). L’esperimento potrebbe svelare per la prima volta l’esistenza di una “nuova forza” a cui sarebbe associata una particella chiamata fotone oscuro, grazie a un apparato di misura piccolo, ma estremamente preciso, in grado di osservare la produzione del fotone oscuro in collisioni di antielettroni con gli elettroni del bersaglio.


Nei laboratori leccesi di UniSalento e INFN è stato costruito un innovativo rivelatore in diamante sintetico con lettura a strip che funge da “bersaglio attivo” dell’esperimento, fornendo una misura in tempo reale del profilo e dell’intensità del fascio. Questo dispositivo, il cui cuore è uno strato di diamante di grande area (2cm x 2cm) e piccolo spessore (100μm) prodotto dal partner industriale Applied Diamond (USA), è nato dalla cooperazione del gruppo di ricerca in Fisica sperimentale delle particelle (in particolare il Laboratorio di Rivelatori a stato solido) con il gruppo di ricerca in Fisica dello stato solido e radiazioni (LaserNanoLab). Questa collaborazione ha, inoltre, consentito di sviluppare una nuova tecnica per la realizzazione degli elettrodi basata sull’irraggiamento con luce laser della superficie del diamante per produrre strisce di grafite conduttive.


L’apparato Padme (particolare)


L’ipotesi teorica che PADME si propone di testare si è affermata nella comunità scientifica negli anni recenti in conseguenza della mancanza di indicazioni, dagli esperimenti condotti finora, sui possibili costituenti di questa forma di materia che chiamiamo oscura, che popola in maniera preponderante il nostro universo, ma di cui abbiamo solo evidenze gravitazionali. Anche gli esperimenti a LHC (al CERN di Ginevra), che hanno scoperto il bosone di Higgs, non hanno ancora individuato nessun segnale dell’esistenza di particelle di materia oscura nell’intervallo di massa che va delle centinaia di GeV fino al TeV. Ciò rafforza le motivazioni di esperimenti come PADME, che sono sensibili a bassi valori della massa di particelle correlate al problema della materia oscura.


Numerosi i ricercatori che da Lecce hanno contribuito e/o partecipano tutt’oggi all’esperimento PADME nelle varie attività di costruzione, caratterizzazione, integrazione meccanica ed elettronica, test, simulazione e analisi: Roberto Assiro, Gabriele Chiodini (referente del gruppo PADME locale nella collaborazione), Pietro Creti, Giuseppe Fiore, Angelo Innocente, Alessandro Miccoli (INFN), Anna Paola Caricato, Massimo Corrado, Francisco Gontad, Maurizio Martino, Carlo Pinto, Viviana Scherini, Stefania Spagnolo (INFN e Dipartimento di Matematica e Fisica UniSalento), Giuseppe Maruccio, Anna Grazia Monteduro (Dipartimento di Matematica e Fisica UniSalento e CNR-Nanotec). A questo nucleo si aggiunge il fondamentale contributo di energia, lavoro, competenza ed entusiasmo di giovani ricercatori, studenti di PhD e laureandi: Emanuele Alemanno, Emanuela Cianci, Mary De Feudis, Isabella Oceano, Federica Oliva (INFN e Dipartimento di Matematica e Fisica). Inoltre, tra gli ispiratori del concetto su cui si basa PADME, il Direttore della sezione INFN di Lecce, Fabio Bossi, all’epoca spokesperson dell’esperimento KLOE a LNF, che ha prodotto una delle prime campagne di ricerca del fotone oscuro.


Questo importante contributo dei fisici leccesi all’esperimento PADME è reso possibile dalla presenza a Lecce di una Sezione dell’INFN e dalla stretta collaborazione, intensificata in questi ultimi anni, fra fisici provenienti da diversi settori”, sottolinea il professor Giovanni Mancarella, Direttore del Dipartimento di Matematica e Fisica “Ennio De Giorgi” dell’Università del Salento, “inoltre i servizi di supporto alla ricerca dell’Università e dell’INFN (calcolo, elettronica, meccanica e, non ultimo, amministrazione) hanno svolto e svolgeranno un ruolo fondamentale per il conseguimento dei risultati finali. Realizzazioni così significative sono possibili solo quando competenze diverse cooperano per la realizzazione di un obiettivo comune. Molti dei ricercatori che collaborano all’esperimento sono precari, giovani e meno giovani: è auspicio di tutti che il mondo della ricerca, e la nostra università in particolare, abbia risorse sufficienti per offrire opportunità a questi giovani ricercatori, che oggi contribuiscono a importanti imprese scientifiche internazionali”.


PADME: COME FUNZIONA


L’esperimento funziona grazie a un apparato di misura piccolo, ma estremamente preciso, in grado di osservare la produzione del fotone oscuro in collisioni di elettroni e anti-elettroni, chiamati positroni. PADME è installato nella sala sperimentale della struttura di test (BTF) dell’acceleratore lineare dei Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN che accelera positroni “sparandoli” su un sottile bersaglio di diamante. Interagendo con gli elettroni atomici, i positroni potrebbero produrre i “fotoni oscuri” assieme a un fotone visibile. I dati sono ricevuti tramite fibre ottiche da una batteria di computer e analizzati nella sala di controllo dove i ricercatori monitorano l’esperimento.


I positroni che non interagiscono con il bersaglio vengono poi allontanati dai rivelatori tramite il campo magnetico sviluppato da un magnete in prestito dal CERN di Ginevra. I fotoni vengono invece rilevati dal calorimetro di PADME, che è composto da circa 600 cristalli scintillanti inorganici. Grazie alla precisione della misura di energia e posizione del fotone visibile è possibile ottenere informazioni sull’esistenza e sulla massa del fotone oscuro. L’esperimento è condotto da circa 40 fisici, in gran parte italiani, con una significativa presenza di colleghi dalla Bulgaria, dall’Ungheria e dagli Stati Uniti.


TECNOLOGIE DI ALTISSIMA PRECISIONE

Il bersaglio attivo di Padme: un sottile strato di diamante sintetico con il reticolo di strisce di grafite, che ne anneriscono la superficie, montato sulla scheda di elettronica per la lettura dei segnali prodotti al passaggio del fascio di Padme


Il bersaglio, il calorimetro e il monitor di fascio di PADME rappresentano il frutto di tecnologie innovative al cui sviluppo hanno sinergicamente cooperato partner industriali e del mondo della ricerca (ricercatori INFN e della struttura della materia).


Il sistema di vuoto è stato realizzato da una ditta italiana FANTINI SPA, che ha già collaborato con l’INFN per la realizzazione di esperimenti al CERN.


Il bersaglio di PADME è una membrana dello spessore di un decimo di millimetro di diamante artificiale policristallino e costituisce un dispositivo innovativo con funzione di rivelatore.


È stato realizzato da partner industriali in cooperazione con i laboratori INFN della sezione di Lecce dove i campioni prodotti sono stati caratterizzati.


A Lecce una stretta collaborazione dei ricercatori INFN con i fisici della materia del Laboratorio L3 del dipartimento di Matematica e Fisica dell’Università del Salento ha, inoltre, consentito di sviluppare una nuova tecnica per la realizzazione degli elettrodi basata sull’irraggiamento con luce laser della superficie del diamante per produrre strisce di grafite conduttive.


Il calorimetro è un esempio di come tecnologie sviluppate nella ricerca di base abbiano poi importanti ricadute in svariati campi applicativi di grande impatto sociale. È costruito con un materiale (BGO) nato per la fisica delle particelle, che si è poi diffuso, grazie alle caratteristiche di granularità, alta efficienza e densità, nel campo della diagnostica medica, come ad esempio nella PET.


Il monitor di fascio è stato costruito grazie a una tecnologia a pixel di silicio chiamata TimePix, sviluppata al CERN, e in grado di fornire, con grande precisione, tempo e coordinate delle particelle in un unico rivelatore realizzato in collaborazione con un’azienda della Repubblica Ceca (ADVACAM) che sta lavorando ad applicazioni industriali di questa tecnologia.


 


Attualità

Via alle ispezioni della cavità in zona Puzzu a Tricase

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Sono iniziate stamani le ispezioni del pozzo rinvenuta nel borgo antico di Tricase, in zona Puzzu, la scorsa settimana (leggi qui)

A calarsi sono i componenti del Gruppo Speleologico Tricase. Restituiranno tutte le informazioni utili che emergeranno sulla cavità, a partire anche dall’esatta profondità, stimata in circa 25 metri al momento del ritrovamento, avvenuto durante i lavori di riqualificazione del centro storico.

Per le vie del centro cittadino intanto stamattina è rimbalzata la falsa notizia secondo cui qualcuno sarebbe caduto accidentalmente nel pozzo. Nulla di vero: trattasi appunto delle operazioni ispettive avviate nella giornata odierna.

La locale Protezione Civile ed una ambulanza sono sul posto preventivamente, pronte a intervenire in caso di necessità.

Le foto

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Approfondimenti

Sotto un cumulo di rifiuti e pannelli

Con la Civiltà dei consumi si è passati da comunità che tendevano a conservare e utilizzare la gran parte degli oggetti ad una collettività in cui gli oggetti si rinnovano in continuazione

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di Hervé Cavallera

È da anni ormai che da più parti si lamenta che nel Salento sta crescendo il cumulo di rifiuti industriali con grave inquinamento per l’ambiente.

Né meno semplici sono i problemi connessi alle discariche dei rifiuti comunali, a prescindere dalle discariche illecite che non mancano.

Ma non basta.

A tutto questo si deve aggiungere la consistente presenza di pannelli solari e pannelli fotovoltaici in tutto il territorio, sul cui smaltimento è difficile prevedere; una presenza peraltro favorita dalla debole strategia nell’affrontare la Xylella fastidiosa.

Gli effetti della diffusione del batterio insieme alla decrescita della coltivazione delle campagne hanno condotto alla desertificazione di gran parte del Salento con la conseguenza che la distesa di olivi secolari è stata sostituita da quella di pannelli fotovoltaici, mentre nella incantevole striscia di mare che va da Otranto a Santa Maria di Leuca si propone con forza la realizzazione di un gigantesco parco eolico offshore.

Senza entrare nei dettagli, è chiaro che va manifestandosi uno scenario che una volta si sarebbe definito apocalittico e che in fondo è tale. Si tratta allora di cercare di comprendere cosa sta affettivamente accadendo.

Il punto chiarificatore da tenere in massimo conto è lo sviluppo della tecnologia.

Chi è anziano sa molto bene cosa è accaduto a partire dagli anni ‘60 del secolo scorso con la fascinosa affermazione della società dei consumi, la quale, però, ha fatto venir meno ogni sostenibilità.

L’usa e getta è divenuta una realtà sempre più frequente e la diffusione del materiale in plastica, in particolare, è diventata inarrestabile con tutti i problemi che nel tempo si sono manifestati, rivelandosi una fonte di inquinamento drammatico nelle acque (dai laghi agli oceani) e negli stessi viventi, poiché frammenti di plastica di dimensioni di pochissimi millimetri si trovano ormai nei corpi dei viventi.

E il discorso si potrebbe ampliare estendendolo ai pannelli solari e fotovoltaici dismessi, ai tanti oggetti che quotidianamente buttiamo via.

Si può e si deve essere diligenti nella gestione dei rifiuti attraverso la raccolta differenziata, ma il problema dello smaltimento permane.

Per dirla in breve, si è passati da comunità che tendevano a conservare e utilizzare la gran parte degli oggetti (si pensi alle vecchie brocche e agli utensili di terracotta) ad una collettività in cui gli oggetti si rinnovano in continuazione.

SOCIETÀ DEI CONSUMI

È chiaro che tutto questo corrisponde all’affermazione di una società del consumo sotto la spinta della scienza e della tecnica; è la società del capitalismo avanzato con tutti i suoi indubbi vantaggi, ma con la conseguente produzione di rifiuti che sono ormai difficilmente smaltibili.

L’artificiale non si dissolve nella natura come invece avveniva per l’antica spazzatura e ciò genera la diffusione non solo delle grandi discariche, ma di un inquinamento sempre più pericoloso. Ed è un fenomeno che ovviamente non riguarda solo il Salento, ma si estende in tutte le parti del mondo, soprattutto in quelle più industrializzate.

Così il 5 giugno è stata dichiarata dall’ONU “Giornata mondiale dell’ambiente” e quest’anno tale giornata è dedicata alla lotta all’inquinamento da plastica.

Sotto tale profilo, essendo un processo legato alla funzionalità e alla comodità – espressioni appunto della tecnologia – esso appare invincibile in quanto è difficile qualunque ritorno al passato, a società che possono essere giudicate arcaiche. Certo, è lecito e doveroso cercare di ricorrere a dei rimedi. Non si può rimanere inerti di fronte a dei guasti che mettono discussione la salute e la stessa continuità della vita.

Per poter porre rimedio ai pericoli in corso sarebbe auspicabile la produzione di oggetti smaltibili e inoltre di maggior durata.

LA LOGICA DEL MERCATO

Gli strumenti di cui ci serviamo dovrebbero essere più durevoli.

E ciò è sicuramente fattibile, anche se va contro la logica del profitto propria della realtà industriale, la quale richiede invece il rapido consumo di ogni prodotto e un continuo rilancio in un mercato che continuamente si rinnova.

La logica del mercato, insomma, impone una produzione sempre nuova e di breve durata. Una produzione apparentemente o realmente più funzionale, ma che va oltre la tutela dell’ambiente.

E qui il discorso si potrebbe estendere al processo di cementizzazione che diventa sempre più esteso a discapito della permanenza della flora e della fauna, con palazzi destinati peraltro ad avere una minore durata nel tempo.

Come si vede, quello che deve essere messo in primo luogo in discussione non è tanto il problema della discarica in una determinata località o di un hub energetico, quanto quello della natura del “progresso” ossia di uno sviluppo della vita quotidiana connesso ai frutti della tecnologia e ad un numero considerevole di lavoratori che vive producendo (e utilizzando) tali frutti. È, per ricordare un’immagine classica, il serpente che si mangia la coda: siamo asserviti a ciò che produciamo e di cui non sappiamo fare a meno, nonostante la consapevolezza che rischiamo di autodistruggerci.

COSA POSSIAMO FARE

Quello che al momento possiamo fare è prendere consapevolezza di tale situazione e richiedere la produzione di materiali sostenibili e di lunga durata. Non è un andare controcorrente, perché è in gioco la qualità e la possibilità stessa della vita. È realistico che non si possa bloccare o modificare tutto da un momento all’altro, ma l’intelligenza umana deve indirizzare con serenità e decisione verso tale cammino e il compito della classe dirigente dell’immediato futuro è farsi carico di tutto questo, mentre la diffusione di tale messaggio deve essere fatta propria, senza nessun impeto che sarebbe controproducente ed inutile, da tutti coloro che sono addetti alla promozione della cultura.

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Attualità

«La mafia salentina è sempre viva»

Intervista a Francesco Mandoi, ex magistrato salentino già Sostituto Procuratore Nazionale Antimafia ed Antiterrorismo presso la Direzione Nazionale Antimafia: «Vi spiego tutto»

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di Sefora Cucci

Né eroe né guerriero. Ricordi e sfide di un magistrato” (Besa editrice).  Questo il titolo del libro di Francesco Mandoi, ex magistrato salentino che è stato Sostituto Procuratore Nazionale Antimafia ed Antiterrorismo presso la Direzione Nazionale Antimafia, in libreria dal 25 aprile.

Da allora, il suo autore è coinvolto in un tour di presentazione e divulgazione che sta facendo il giro dell’intera Puglia, toccando moltissimi paesi, ad esempio Molfetta, Castellaneta, Cutrofiano, Manduria, Lecce, Novoli, Nardò, Trepuzzi e Ugento.

Una vita spesa al servizio dello Stato. «Il destino ha voluto che potessi fare il mestiere che amavo e grazie al mio lavoro posso dire di aver raggiunto, come sosteneva Primo Levi, “la migliore approssimazione concreta alla felicità sulla terra”», dichiara il dott. Mandoi, che abbiamo intervistato.

Lei rifiuta l’etichetta di magistrato antimafia. Perchè?

«Non amo quella definizione perché la magistratura, nella sua essenza, non è mai stata né pro né contro qualcosa. La giustizia non dovrebbe essere partigiana e un magistrato non è e non deve essere un militante. Aggiungere l’aggettivo “antimafia” rischia di creare una grande confusione, perché il più delle volte viene utilizzato quasi per fini retorici, politici o mediatici. Sembra quasi indicare implicitamente che esista una categoria di magistrati “speciali” che svolgono un lavoro più nobile o significativo rispetto ad altri. Chi combatte la mafia non lo fa per vanità, ma per dovere. Etichettare qualcuno come “antimafia” non solo isola quel magistrato dal contesto più ampio della giustizia, ma sminuisce il valore del lavoro degli altri. Sono sempre più convinto che la lotta alla mafia non ha bisogno di eroi solitari, ma di una società consapevole e unita».

Dalla recente relazione DIA relativa al 2024 emerge che i clan storici del Salento continuano ad esercitare il controllo sul territorio. Quali armi allora?

«Ho letto con sincera preoccupazione i dati emersi i quali, non fanno altro che raffermare la mia idea che la SCU non è mai finita nel nostro territorio. Anzi, molto più correttamente dovremmo parlare di mafia salentina perché nel corso del tempo ha assunto vari nomi; perché sa, la mafia è camaleontica ed è in grado di adattarsi a qualunque scenario, mantenendo sempre gli stessi obiettivi. Alle attività tipiche (estorsione, spaccio, riciclaggio, ecc.) se ne aggiunge un’altra, altrettanto preoccupante: quella relativa al controllo delle attività turistiche».

Cosa possiamo fare?

«Denunciare e sensibilizzare. Questi non sono due verbi vuoti ma si caricano del significato che diamo loro: mettere la pulce nell’orecchio delle forze dell’ordine è possibile, purché ci sia fiducia nelle istituzioni. Dobbiamo stimolare alla collaborazione. Cosa serve? Uomini, mezzi, collaborazione, credibilità nello Stato e soprattutto recuperare la fiducia nei confronti delle Istituzioni che in questo momento storico va via via perdendosi. Occorre recuperare quella fiducia perché si sta diffondendo una cultura del ‘chi me lo fa fare?’ che è l’anticamera della cultura dell’omertà».

Le recenti riforme sulla giustizia e i disegni di legge qualificano una situazione in cui, da più parti, è stato lanciato un allarme al pericolo di lesione dello stato di diritto. Lei cosa ne pensa?

«Il pericolo è estremamente reale. Sono molto preoccupato. Il rapporto tra cittadino e Stato si deve basare sulla fiducia. Se questa viene a poco a poco minata, quanta credibilità rimane? Il rischio è di mettere in crisi lo stato di diritto perché la gente non crede. É scettica. E scetticismo si riscontra verso i recenti atti, pensiamo al decreto sicurezza, ormai legge. Al di là di possibili profili di illegittimità costituzionale, mi sembra fatto solo per ragioni demagogiche. E se si è scelta questa strada, significa che l’80% della legge serve solo a livello demagogico».

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