La rete globale di rivelatori di Onde Gravitazionali ha rivoluzionato l'astrofisica offrendo nuove opportunità per lo studio di alcuni tra i fenomeni più energetici dell’universo. Il crescente numero di eventi rilevati dagli interferometri LIGO e Virgo nei diversi run scientifici ha dimostrando l’efficacia dei miglioramenti apportati a questi strumenti nel corso degli anni. L’aumento della...
The detection of gravitational waves has estabilished a new way to see the Universe. The LIGO-Virgo-KAGRA collaboration, following the current observing run O4, has planned a future one, O5, within this decade. Furthermore, in 2030s third-generation gravitational wave detectors, such as Einstein Telescope and Cosmic Explorer, will become opertive. During the transition phase from second to...
I rivelatori di onde gravitazionali di terza generazione, come Einstein Telescope (ET) e Cosmic Explorer (CE), saranno in grado di rilevare onde gravitazionali a frequenze più basse e con una precisione molto maggiore rispetto agli interferometri attuali, come Advanced Virgo e Advanced LIGO. Questo miglioramento permetterà di osservare eventi cosmici più lontani e deboli, come le fusioni di...
Il doppio decadimento beta senza neutrini (0$\nu\beta\beta$) è un processo raro che potrebbe avvenire se i neutrini fossero fermioni di Majorana. Se osservato, questo decadimento costituirebbe un'evidenza sperimentale inequivocabile dell'esistenza di nuova Fisica oltre il Modello Standard, in quanto comporta una violazione del numero leptonico di due unità.
L'esperimento LEGEND (Large...
The neutrinos from the core collapse SN1987A are the first extrasolar neutrinos to be ever detected and have been widely studied to infer the thermodynamical and temporal features of a supernova; however their interpretation in terms of the astrophysical properties of the explosion has been giving rise to heated debates since ever. At date, models are still under construction and simulations...
I neutrini cosmologici di fondo sono una radiazione emessa un secondo dopo in Big Bang. Questa radiazione è la sorgente più abbondante di neutrini nell’Universo tuttavia, essendo caratterizzata da un’energia molto bassa, non è stata mai misurata direttamente. PTOLEMY nasce con l’obiettivo di studiare nuove tecniche sperimentali per rivelare il fondo di neutrini cosmici sfruttando la cattura...
La missione Fermi è un osservatorio spaziale progettato per studiare il cielo nei raggi gamma. È composto da due strumenti principali: il Large Area Telescope (LAT) e il Gamma-ray Burst Monitor (GBM), che coprono un ampio intervallo di energie, da ~10 keV a più di 300 GeV. Uno degli obiettivi principali della missione è rilevare e studiare i lampi di raggi gamma (Gamma-ray Bursts o GRBs),...
The Southern-hemisphere Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO) will be the first instrument of its kind in the southern hemisphere. It consists of thousands of Cherenkov water detectors arranged in a circular area of $\sim1$ km$^{2}$. Currently under design phase, SWGO will be a wide-field-of-view and $100\%$ duty cycle facility to detect gamma rays in the $100$ GeV to tens of PeV energy...
L'impiego di calorimetri segmentati tridimensionalmente negli esperimenti per la rivelazione diretta di raggi cosmici introduce la possibilità di ricostruire con precisione la topologia 3D degli sciami generati da particelle provenienti da qualunque direzione. Questa caratteristica permette di applicare metodi di analisi più avanzati, capaci di estrapolare informazioni ulteriori rispetto ai...
La missione Italo-Cinese CSES-LIMADOU, inaugurata il 25 Settembre 2013, consiste nell'invio di diversi satelliti nel corso dei prossimi anni. CSES-02 (China Seismo-Electromagnetic Satellite), aggiornamento del primo satellite CSES-01 attualmente in volo, verrà lanciato nell'estate del 2025. Tramite gli 11 payload installati esso ha lo scopo di studiare le interconnessioni tra litosfera,...
L'Advanced Particle-astrophysics Telescope (APT) è un futuro osservatorio spaziale di nuova generazione progettato per lo studio della radiazione gamma e dei raggi cosmici in un intervallo di energie che va da centinaia di keV fino a diversi TeV. Con un’area efficace di 3 m × 3 m × 2,5 m, orbiterà in L2, combinando in un unico strumento un telescopio Compton e un telescopio a coppie, per...
Esperimenti di ricerca di segnali indiretti di Materia Oscura (in inglese Dark Matter, DM) si prefiggono di indagare oltre la fisica del modello standard, focalizzandosi sulle particelle generate da una potenziale annichilazione o interazione fra particelle di DM. L’esperimento GAPS (General Antiparticle Spectrometer) è progettato per svolgere tali studi, cercando antiparticelle a bassa...
Il Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) sarà il principale osservatorio terrestre di raggi gamma di nuova generazione. Esso sarà composto da due grandi array di telescopi Cherenkov atmosferici ad immagini (IACT), con un sito nell’emisfero settentrionale (a La Palma, nelle Isole Canarie) e uno in quello meridionale (a Paranal, in Cile). CTAO punta ad offrire grandi miglioramenti nella...
BULLKID-DM è un nuovo esperimento mirato alla ricerca di materia oscura WIMP-like con massa intorno a $1$ GeV o inferiore e sezione d'urto con i nucleoni minore di $10^{-41}$ cm$^2$.
Il target consiste in uno stack di wafer di silicio, intagliato in dadi di $5.4 \times 5.4 \times 5$ mm$^3$, con una massa totale di $800$ g e più di $2000$ dadi.
I fononi prodotti dalle interazioni delle...
La Teoria di Campo Efficace dell’Energia Oscura (EFT of DE) è un approccio indipendente dal modello che consente di descrivere una vasta gamma di modelli di gravità modificata.
In questo formalismo, l'azione di Einstein viene sostituita da una nuova azione, parametrizzata da una serie di funzioni del tempo, chiamate funzioni EFT.
Fissando opportunamente queste funzioni, è possibile...
Una serie di intensi brillamenti solari con emissione di massa coronale, avvenuti nel Maggio 2024, i più intensi negli ultimi venti anni, ha prodotto – tra gli altri effetti – una notevole diminuzione Forbush nel flusso di raggi cosmici osservato sulla Terra. La diminuzione Forbush si caratterizza in genere per una rapida variazione (nell’arco di alcune ore) del flusso dei cosmici, con...
L'apparato Zirè è uno degli strumenti scientifici a bordo del satellite NUSES, attualmente in costruzione, il cui lancio è previsto nel 2026. Gli obiettivi di Zirè sono la misura di elettroni, protoni e nuclei leggeri in un intervallo di energia cinetica da pochi MeV ad alcune centinaia di MeV, per effettuare studi sui raggi cosmici di bassa energia e di “space weather”. Lo strumento è stato...
Lo studio delle interazioni dei neutrini con la materia ha fornito approfondimenti significativi sulle proprietà dei neutrini e sulla dinamica delle interazioni deboli. Un enigma particolarmente affascinante è la cosiddetta “anomalia del gallio”, osservata negli esperimenti GALLEX, SAGE e recentemente BEST, che misurano il processo di cattura del neutrino su gallio, $ν_e +^{71}\text{Ga}→e^-...
I processi di neutrino a bassa energia che coinvolgono i nuclei rappresentano uno strumento fondamentale per lo studio delle interazioni deboli e della struttura nucleare. Il processo dominante a queste energie è quello di diffusione coerente ed elastica di neutrini sui nuclei (CE$\nu$NS), misurato per la prima volta sull’argon soltanto nel 2020. Parallelamente a questo canale elastico,...
Le misure dirette della componente di antimateria nei raggi cosmici forniscono un’informazione cruciale sui meccanismi responsabili della loro accelerazione e propagazione e rappresentano uno strumento importante per la ricerca indiretta di materia oscura. Al momento, la discriminazione del segno della carica è effettuata tramite l’utilizzo di spettrometri magnetici, che non saranno in grado...
Il processo di scattering coerente ed elastico del neutrino sul nucleo (CEνNS) è un'interazione debole a corrente neutra che consiste nella diffusione di un neutrino di bassa energia (decine di MeV) su un nucleo, la quale genera un piccolo rinculo nucleare molto difficile da rivelare. A causa delle ridotte energie in gioco il processo è stato rivelato sperimentalmente solo nel 2017...
Il telescopio per raggi gamma Fermi, operativo dal 2008, è stato concepito per lo studio della radiazione elettromagnetica nell'intervallo di energie tra 8 keV e 300 GeV, permettendo lo studio di numerosi tipi di sorgenti galattiche ed extragalattiche. In particolare, il suo Gamma-Ray Burst Monitor (GBM) è il rivelatore di lampi di raggi gamma (Gamma-Ray Burst o GRB) più prolifico di sempre,...
I rivelatori criogenici a fononi vengono adottati nell’ambito della ricerca diretta di materia oscura leggera o scattering elastico e coerente neutrino-nucleo grazie alla bassa soglia in energia che possono raggiungere. La rivelazione di particelle mediata da fononi su assorbitori di Silicio è stata confermata per i Rivelatori ad Induttanza Cinetica (Kinetic Inductance Detectors, KID), i quali...
The Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) has been operating as a particle physics detector aboard the International Space Station (ISS) since May 19, 2011. Over the first 11 years of data collection, AMS-02 has recorded more than 200 billion cosmic ray events, providing unprecedented insights into the composition and energy spectra of cosmic rays up to TeV energies.
We present preliminary...
Negli ultimi anni, l'osservazione della diffusione coerente ed elastica del neutrino sul nucleo (CEνNS) ha aperto nuove frontiere nella fisica dei neutrini e nei test di precisione del Modello Standard. Dopo le misure del fenomeno su ioduro di cesio e su argon da parte della collaborazione COHERENT, e le osservazioni sullo xenon in esperimenti di ricerca diretta di materia oscura, anche gli...
La distribuzione di galassie a grandi scale contiene informazioni sulle onde acustiche che si sono propagate nel plasma primordiale di barioni e fotoni. Esse infatti imprimono una scala caratteristica nella funzione di correlazione a due punti delle galassie. Questa scala, chiamata “Linear Point” (LP), è definita dal punto medio tra il massimo ed il minimo della funzione di correlazione, a...
Since 2019, a set of three compact, scintillator-based muon telescopes from the Extreme Energy Events (EEE) Project has been successfully deployed and operated at the high-latitude site of Ny-Ålesund (79° N) in the Svalbard archipelago. These detectors have been used for various analyses, including the observation of Forbush decrease events in regions with a low geomagnetic cutoff. With...
La fisica dei raggi cosmici continua a presentare numerose sfide, tra cui la ricerca di risposte a molteplici questioni ancora irrisolte nel campo dei neutrini, come la loro massa e il fenomeno del mixing tra le diverse famiglie. Negli ultimi anni è stato indagato lo stretto legame che intercorre tra neutrini atmosferici e muoni atmosferici prodotti negli sciami, evidenziando come misure...
Lo scattering elastico coerente neutrino-nucleo (CEνNS) fu predetto nel Modello Standard (SM) già nel 1973 ma osservato per la prima volta solo nel 2017: il motivo di ciò risiede nella bassa energia di rinculo del nucleo coinvolto, il che rende necessario l’impiego di rivelatori con soglia energetica dell’ordine di 100 eV. Lo scopo dell’esperimento NUCLEUS è proprio quello di misurare la...
