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2013-2015

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Piano Triennale 2013-15
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
2013 imp lavorazione:frontespizio+indice 24/09/13 15:36 Pagina 2
I CAPITOLO
INTRODUZIONE
II CAPITOLO
L’ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE: STATO E PROSPETTIVE
2.1 L’ISTITUTO:
La missione e le origini
la struttura e l’organizzazione
2.2 LE ATTIVITÀ DI RICERCA:
Le linee scientifiche
I luoghi della ricerca
Progettualità dell’ente in sintonia con horizon 2020
L’attività di formazione
I
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
INDICE
III CAPITOLO
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
3.1 L’INFN E LA SUA MISSIONE SCIENTIFICA
3.2 LE LINEE DI RICERCA SCIENTIFICA:
3.2.1 Fisica Subnucleare
3.2.2 Fisica astroparticellare
3.2.3 Fisica Nucleare
3.2.4 Fisica Teorica
3.3 LINEE DI RICERCA TECNOLOGICA E INTERDISCIPLINARE
3.3.1 RICERCHE PER UNA “BETTER SOCIETY”
3.3.2 COMPETITIVITÀ INDUSTRIALE E INNOVAZIONE TECNOLOGICA
- CONTO TERZI
- SPIN-OFF
- BREVETTI E PROPRIETÀ INTELLETTUALE
3.3.3 calcolo e reti
- COMMISSIONE CALCOLO E RETI
- SVILUPPI DI TECNOLOGIE INFORMATICHE PER “EXCELLENT SCIENCE”
- L’INFRASTRUTTURA DI CALCOLO DISTRIBUITO IGI
APPENDICE AL CAP. III – ESPERIMENTI E LINEE DI RICERCA
A.1 APPENDICE PAR. 3.2.1 - LA FISICA SUBNUCLEARE
A.2 APPENDICE PAR. 3.2.2 - LA FISICA ASTROPARTICELLARE
A.3 APPENDICE PAR. 3.2.3 - LA FISICA NUCLEARE
A.4 APPENDICE PAR. 3.3.1 E 3.3.2 - RICERCHE PER UNA “BETTER SOCIETY”,
COMPETITIVITÀ INDUSTRIALE E INNOVAZIONE TECNOLOGICA
A.5 APPENDICE PAR. 3.3.3 - CALCOLO E RETI
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IV CAPITOLO
GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
4.1 I LABORATORI NAZIONALI:
4.1.1 I LABORATORI NAZIONALI DI FRASCATI (LNF)
4.1.2 I LABORATORI NAZIONALI DEL GRAN SASSO (LNGS)
4.1.3 I LABORATORI NAZIONALI DI LEGNARO (LNL)
4.1.4 I LABORATORI NAZIONALI DEL SUD (LNS)
4.2 IL PROGETTO BANDIERA
4.3 OSSERVATORIO GRAVITAZIONALE EUROPEO, EGO
4.4 IL PROGETTO KM3NeT
4.5 IL CNAF
4.6 IL PROGETTO SPES
121
126
135
139
144
145
148
151
155
V CAPITOLO
PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
5.1 COOPERAZIONE E ACCORDI CON ENTI E ORGANISMI NAZIONALI
159
161
119
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5.2 RAPPORTI E CONVENZIONI CON LE UNIVERSITÀ
5.3 LA PARTECIPAZIONE A CONSORZI, A SOCIETÀ, A FONDAZIONI
5.4 I PROGETTI PON, POR E I PROGETTI LOCALI
5.5 IL QUADRO DELLE COLLABORAZIONI INTERNAZIONALI
5.6 I PROGETTI EUROPEI
5.7 PARTECIPAZIONE AL PROGRAMMA DI INFRASTRUTTURE EUROPEO (ESFRI)
5.8 PROSPETTIVE E OUTLOOK: VERSO H2020
163
164
169
174
176
178
179
VI CAPITOLO
PROGETTI PREMIALI 2011 E PROGETTO IGNITOR
6.1 PROGETTI PREMIALI
6.2 IL PROGETTO IGNITOR
183
185
193
VII CAPITOLO
L’ATTIVITÀ DI EDUCAZIONE E FORMAZIONE DELL’INFN
7.1 GRAN SASSO SCIENCE INSTITUTE (GSSI)
195
201
VIII CAPITOLO
LE ATTIVITÀ DI COMUNICAZIONE E DI DIVULGAZIONE SCIENTIFICA
8.1 LA COMUNICAZIONE PER I MEDIA E LA COMUNITÀ
8.2 LA RIVISTA ASIMMETRIE
8.3 MOSTRE E MULTIMEDIA
8.4 EVENTI DI DIVULGAZIONE 2012
8.5 PROSPETTIVE
203
205
206
207
208
209
211
213
219
221
223
224
225
226
XI CAPITOLO
LE RISORSE DI PERSONALE DELL’ISTITUTO
227
XII CAPITOLO
LE RISORSE FINANZIARIE
12.1 EVOLUZIONE FINANZIARIA
12.2 IL PROFILO TRIENNALE DELLE RISORSE DISPONIBILI E DELLA SPESA 2013-2015
12.3 SPESA AMMINISTRATIVA
235
237
244
245
XIII CAPITOLO
PIANO DI RIAMMODERNAMENTO GESTIONALE E REGIONALIZZAZIONE
DELL’ENTE NEGLI ASPETTI GESTIONALI, TECNICI E SCIENTIFICI
247
/
X CAPITOLO
ASPETTI DELLA VALUTAZIONE DELL’ENTE
10.1 PRODUTTIVITÀ SCIENTIFICA
10.2 CONFRONTO INTERNAZIONALE
10.3 UNA PROSPETTIVA EUROPEA PER LA VALUTAZIONE
10.4 VQR 2004-2010
II
PIANO TRIENNALE 2013-15
IX CAPITOLO
LE PARI OPPORTUNITÀ
9.1 IL BENESSERE ORGANIZZATIVO E LA VALORIZZAZIONE DELLE DIFFERENZE
COME ELEMENTI DI SVILUPPO DI UNA SCIENZA CONSAPEVOLE
9.2 IL PROGETTO EUROPEO GENIS LAB – THE GENDER IN SCIENCE AND TECHNOLOGY
INDICE
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1.
INTRODUZIONE
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I
3
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
INTRODUZIONE
Il Piano Triennale 2013-2015 presenta il piano di sviluppo delle attività dell’Ente nei prossimi
tre anni a partire dal bilancio delle attività in corso. È costruito nell’ottica indicata dal Ministero di
definire in modo schematico e operativo i finanziamenti per i prossimi tre anni legati sia all’attività
di base dell’Istituto (la Missione) che ai progetti speciali ad esso in carico.
È accompagnato da una scheda di sintesi (Executive Summary) che fornisce un compendio del
piano stesso mettendone in rilievo gli aspetti salienti.
È in corso una trasformazione importante per l’Istituto. Fermo restando il caposaldo del rispetto
della sua Missione, si intende rivolgere tutte le energie possibili verso l’Europa sia partecipando in
modo organico alle sue infrastrutture di ricerca (come definite nell’ambito di ESFRI), che trasformando laboratori italiani in infrastrutture europee (ERIC). Questo aspetto è da considerare insieme
a una forte valorizzazione del settore di Ricerca e Sviluppo e a un potenziamento del Trasferimento
Tecnologico nella convinzione di diventare sempre più competitivi nella sfida posta dal prossimo
programma quadro della UE, Horizon2020.
Nell’ambito di ESFRI è ormai pienamente definita una strategia comune dell’INFN con CNR e Sincrotrone di Trieste che identifica l’intera filiera che va dalla costruzione delle macchine fino al loro
sfruttamento da parte dell’utenza (esempi ne sono XFEL, ESS, ELI, ESRF, EuroFel).
È in corso la fase esplorativa per la costituzione di due ERIC da attivare in Italia con l’INFN capofila. Si
tratta di valorizzare al massimo i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (il più qualificato laboratorio sotterraneo del mondo) e l’infrastruttura per la ricerca delle onde gravitazionali EGO-VIRGO (Cascina).
Il successo riscosso nella competizione per i fondi premiali 2011 ci conforta nella giustezza della
linea che li ispirò. Un misto di “excellent science” e di “better society” e col loro baricentro sui laboratori nazionali.
Nella fisica di base, fondamento della nostra missione, abbiamo ottenuto grandi risultati.
La scoperta del bosone di Higgs premia uno sforzo ventennale dell’INFN, che conferma l’impostazione basata sulla programmazione delle risorse finanziare e umane. Questa scoperta costituisce
la cerniera tra il completamento del Modello Standard delle Interazioni Elettrodeboli e la ricerca
della Materia Oscura che sarà la prossima sfida sia del CERN che degli esperimenti al Laboratorio
Nazionale del Gran Sasso. In questo laboratorio esperimenti di estrema sofisticatezza mettono
limiti sempre più stringenti e si avvicinano alla possibile scoperta sia della Materia Oscura, che del
decadimento Doppio Beta senza emissione di Neutrini (che verificherebbe l’ipotesi di Majorana).
Nel nostro Laboratorio Nazionale di Legnaro si completerà ed entrerà in funzione nel corso dei
prossimi tre anni l’acceleratore SPES, al servizio della ricerca nucleare di base e con potenzialità
straordinarie per la produzione di radiofarmaci (accordo in corso con una ditta privata).
I Laboratori Nazionali del Sud sono il capofila europeo del progetto KM3Net che prevede nei prossimi tre anni (utilizzando fondi PON) il dispiegamento di una rete di rivelatori nel Mar Mediterraneo
al largo di Capo Passero con rilevanti potenzialità per ricerche interdisciplinari.
Siamo molto orgogliosi dell’affidamento al nostro Ente del Gran Sasso Science Institute, una scuola
di dottorato ubicata a L’Aquila, che contribuirà alla rinascita dell’economia locale e si articolerà su
tre linee di alta formazione: Fisica, Matematica e Informatica, Scienze Sociali.
Per quanto concerne il Progetto Bandiera SuperB, alla fine del 2012, alla luce dei risultati del comitato nominato dal Ministero per la valutazione sulla conguità e sui costi del progetto, è stato
constatato che i fondi messi a disposizione non erano sufficienti per portare avanti il progetto
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PIANO TRIENNALE 2013-15
/
INTRODUZIONE
nella sua interezza. Si sta ora lavorando a due progetti alternativi a SuperB (Super Tau Charm Factory e IRIDE) che possano essere compatibili con tali vincoli finanziari. Per l’estate 2013 è attesa la
presentazione di tali due progetti.
Vorremmo infine far notare due criticità che rendono difficoltosa la programmazione della ricerca
del nostro Ente.
La prima è legata alla struttura del finanziamento. Il budget che l’Ente riceve è formato da varie
componenti che in breve possiamo identificare come: baseline, progetti speciali (Fusion for Energy,
progetti ESFRI ecc.), progetti premiali, progetti bandiera e riserva di fondi (il 5% previsto per il
2013 ad esempio). Questo rende incerte sia il totale delle risorse disponibili che la tempistica di
assegnazione.
Il problema ben più grave è quello generale del reclutamento del personale. Il recente taglio del
10% della Pianta Organica dei Tecnici e Amministrativi è un danno serio. La ricerca è una macchina
complessa che per essere pienamente efficiente ha bisogno di una organizzazione ottimale. Grazie
al Direttore Generale, novità introdotta nella governance dell’Ente, abbiamo già avviato il processo
per alcune modifiche strutturali dedicate ad una minore incidenza delle spese di funzionamento
sul bilancio complessivo dell’Ente. Trasformazioni brutali tuttavia non aiutano. Purtroppo, Il turnover al 20% del personale fa invecchiare sempre più l’Ente, allontana gli studenti dalla nostra disciplina, incoraggia i giovani alla fuga all’estero (drammaticamente in atto da anni), rende
impossibile il programmare a lunga scadenza nuove imprese. Questo si aggiunge alla mancanza
di autonomia nella gestione della Pianta Organica sia pure a budget invariato. La trafila di autorizzazioni necessarie per poter bandire un posto rende impossibile scadenzare con regolarità i concorsi. L’assenza di un meccanismo di “tenure-track” non permette di promettere posti ai migliori
ricercatori e tecnologi.
Siamo comunque fiduciosi che un maggior coordinamento tra Ministero e Presidenti degli Enti di
Ricerca permetta di avviare a soluzione i problemi segnalati e concludere nel corso del triennio il
processo.
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2.
L’ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA
NUCLEARE: STATO E PROSPETTIVE
Per informazioni di carattere generale sull’Istituto si consulti il sito web:
http://www.infn.it/.
Il presente capitolo illustra lo stato e le prospettive dell’Istituto nel prossimo triennio e
fornisce una sintesi di quanto è oggetto dei
capitoli successivi, alla cui lettura si rinvia
per maggiori dettagli.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
/ L’ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE: STATO E PROSPETTIVE
2.1 L’ISTITUTO
•
La missione e le origini
L’INFN è l’ente pubblico nazionale di ricerca, vigilato dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e
della Ricerca, dedicato allo studio dei costituenti
fondamentali della materia e delle leggi che li governano e svolge attività di ricerca, teorica e sperimentale, nei campi della fisica subnucleare,
nucleare e astro-particellare. Accanto a questa attività di ricerca di base che rappresenta il suo
primo e fondamentale mandato, l’Ente ha da
sempre guardato con attenzione a tutte quelle
applicazioni derivanti da tale ricerca che presentano un significativo impatto sulla società e il territorio e costituiscono un importante stimolo per
l’innovazione tecnologica del nostro Paese. Le attività di ricerca dell’INFN si svolgono tutte in un
ambito di collaborazione e competizione internazionale e in stretta cooperazione con il mondo
universitario italiano, sulla base di consolidati e
pluridecennali rapporti. Numerose attività di ricerca dell’Ente sono condotte in modo sinergico
con altri Enti di ricerca nazionali. La ricerca fondamentale in questi settori richiede l’uso di tecnologie e strumenti di ricerca d’avanguardia che l’INFN
sviluppa sia nei propri laboratori sia in collaborazione con il mondo dell’industria.
L’INFN venne istituito l’8 agosto 1951 da gruppi
delle Università di Roma, Padova, Torino e Milano
al fine di proseguire e sviluppare la tradizione
scientifica iniziata negli anni ‘30 con le ricerche
teoriche e sperimentali di fisica nucleare di Enrico
Fermi e della sua scuola. Nella seconda metà degli
anni ‘50 l’INFN progettò e costruì il primo acceleratore italiano, l’elettrosincrotrone realizzato a Frascati dove nacque il primo Laboratorio Nazionale
dell’Istituto. Nello stesso periodo iniziò la partecipazione dell’INFN alle attività di ricerca del CERN,
il Centro europeo di ricerche nucleari di Ginevra,
per la costruzione e l’utilizzo di macchine acceleratrici sempre più potenti. Oggi il contributo dei
ricercatori dell’INFN è riconosciuto internazionalmente non solo nei vari laboratori europei, ma in
numerosi centri di ricerca mondiali. Nell’adempimento della sua missione, inoltre, l’Istituto:
•
•
•
•
•
•
Promuove la formazione dei giovani nel campo
della ricerca fondamentale e applicata.
Cura la diffusione della cultura scientifica, innanzitutto tra i giovani;
Persegue l’eccellenza scientifica sviluppando
strumentazione avanzata, con il coinvolgimento dell’industria nazionale;
Intensifica l’interazione delle attività di ricerca
con quelle di trasferimento di conoscenza per
rendere più competitive le imprese italiane a livello internazionale;
Sviluppa l’applicazione delle tecniche nucleari
e subnucleari alla medicina, ai beni culturali e
all’ambiente.
La struttura e l’organizzazione
L’attività dell’INFN si basa su due tipi di strutture
di ricerca complementari: le Sezioni e i Laboratori Nazionali (vedi figura 2.1).
I quattro Laboratori Nazionali, con sede a Catania (Laboratori Nazionali del Sud - LNS), Frascati
(Laboratori Nazionali di Frascati - LNF), Legnaro
(Laboratori Nazionali di Legnaro - LNL) e Gran
Sasso (Laboratori Nazionali del Gran Sasso LNGS), ospitano grandi apparecchiature e infrastrutture messe a disposizione della comunità
scientifica nazionale e internazionale. Le 20 Sezioni e gli 11 Gruppi collegati alle Sezioni o Laboratori hanno sede in altrettanti dipartimenti
di fisica universitari e realizzano la stretta connessione tra l’Istituto e le Università. Della struttura complessiva attuale fanno anche parte:
•
•
•
•
Il Consorzio EGO, European Gravitational
Observatory, a Cascina (Pisa).
Il CNAF, Centro Nazionale per la Ricerca e lo
Sviluppo nelle Tecnologie Informatiche e Telematiche, a Bologna.
L’Amministrazione Centrale, a Frascati.
La Presidenza, a Roma.
Il nuovo Statuto, previsto dal decreto legislativo
31 dicembre 2009 n.213 pubblicato su GU serie
generale n.25 del 1-2- 2010 riguardante il riordino degli EPR, è stato elaborato e deliberato dal
Consiglio Direttivo integrato con 5 esperti nominati dal MIUR ed ha ottenuto l’ approvazione forCollabora con istituzioni di ricerca scientifica e male da parte del Ministro dell’Istruzione,
tecnologica straniere, contribuendo al processo dell’Università e della Ricerca. L’organizzazione
di rafforzamento dell’area europea della ri- manageriale e scientifica è mostrata in Figura 2.2.
Per lo svolgimento dell’attività scientifica, l’Istituto
cerca;
Opera con efficacia organizzativa nel rispetto si avvale di cinque Commissioni Scientifiche Nadella libertà di ricerca e della Carta europea dei zionali (CSN), consultive del Consiglio direttivo.
Esse coprono rispettivamente le seguenti linee
Ricercatori;
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una gestione integrata, efficiente, trasparente e
ottimizzata dei processi amministrativi dell’Istituto.
L’Ente necessita di una organizzazione manageriale e gestionale sempre più efficiente ed efficace
nelle sue risposte alle nuove ed importanti sfide illustrate dal Presidente dell’Ente nel Capitolo I (Introduzione). Pertanto, nel triennio a venire,
recependo le indicazioni fornite dal MIUR, l’INFN
intende dedicare particolari attenzione ed energie al piano di riammodernamento gestionale e
regionalizzazione dell’Ente negli aspetti gestionali , tecnici e scientifici (vedi Capitolo XII).
2.2 LE ATTIVITÀ DI RICERCA
Fig.2.1: Le strutture dell’INFN. In blu le Sezioni, in grigio i Gruppi collegati, in rosso i Laboratori Nazionali, in verde il Centro Nazionale per Ricerca e Sviluppo nelle Tecnologie Informatiche e Telematiche.
/ L’ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE: STATO E PROSPETTIVE
scientifiche: fisica subnucleare (CSN1), fisica astroparticellare (CSN2), fisica nucleare (CSN3), fisica
teorica (CSN4), ricerche tecnologiche e interdisciplinari (CSN5). L’organizzazione manageriale e
scientifica si è gradualmente affinata. La sua funzionalità è frutto anche di buone esperienze consolidate nel tempo, che ne hanno fissato dettagli
operativi essenziali. Essa rappresenta un efficace
equilibrio tra organizzazione centralizzata e decentrata, tra vertice e base, frutto dell’esperienza. Di
particolare rilievo è l’entrata in esercizio, nel 2009,
del nuovo Sistema Informativo che costituisce uno
strumento essenziale che consentirà sempre di più
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PIANO TRIENNALE 2013-15
Fig.2.2: L’organizzazione manageriale e scientifica dell’INFN secondo
il nuovo Statuto.
Le linee scientifiche
La missione dell’INFN è il progresso nella conoscenza degli aspetti fondamentali dell’Universo,
dalle proprietà dei suoi costituenti elementari
(micro-cosmo) alle sue caratteristiche sulle scale
dei tempi e delle lunghezze più grandi (macrocosmo). Il tema principale di ricerca dell’INFN - i
costituenti elementari della materia e le loro interazioni - nasce, in senso moderno, alla fine dell’Ottocento, quando si affermò l’idea della
materia fatta di atomi. Lo studio di fenomeni naturali (radioattività, raggi cosmici) portò, nella
prima metà del Novecento, a svelare la struttura
dell’atomo e dunque alla nascita della fisica del
nucleo atomico. La seconda metà del Novecento,
corrispondente all’arco di vita dell’Istituto, ha visto
il successivo incessante progresso – tuttora in atto
– nella conoscenza dei costituenti fondamentali
della materia e dell’origine dell’Universo, basato
sul costante sviluppo degli acceleratori e degli apparati rivelatori di particelle. Il corpo di conoscenze
così prodotto ha portato alla sintesi teorica del
Modello Standard, che inquadra i costituenti
della materia e le loro interazioni in uno schema
coerente, semplice ed elegante.
Il risultato più rilevante delle ricerche portate
avanti dall’Ente in questi ultimi anni è stata una
sempre più approfondita comprensione dell’unità
di fondo dei fenomeni relativi alla fisica dei nuclei
e dei costituenti subnucleari con quelli relativi all’evoluzione dell’Universo (cosmologia) e di strutture su scala cosmica (astrofisica).
In effetti lo studio dell’ “infinitamente piccolo” si
è sempre più collegato, negli ultimi anni, allo studio dell’ “infinitamente grande”, nel senso che
tematiche tipiche delle ricerche INFN sulla struttura intima della materia e delle interazioni fondamentali possono contribuire a fornire risposte
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ENERGIA OSCURA
ELEMENTI PESANTI
70%
0,03%
MATERIA OSCURA
NEUTRINI
25%
0,3%
IDROGENO
STELLE
ED ELIO LIBERI
0,5%
4%
Fig.2.3: La composizione dell’Universo
9
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ L’ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE: STATO E PROSPETTIVE
a domande quali l’origine e l’evoluzione dell’Universo, la natura e la composizione della materia e
energia oscura, a noi ancora ignote, che ne costituiscono oltre il 95%, alla separazione fra materia
e antimateria nell’Universo (vedi Figura 2.3, Figura
2.4, Figura 2.5, Figura 2.6).
La ricerca fondamentale, condotta sia attraverso
la sperimentazione, sia attraverso metodologie
teoriche, e le ricerche tecnologiche e interdisciplinari correlate, sono coordinate complessivamente
dalle cinque Commissioni Scientifiche Nazionali
(CSN) menzionate nel Paragrafo 2.1. I principali
risultati raggiunti e la pianificazione dell’attività di
ricerca nel triennio 2013-15 verranno discussi, sia
globalmente che individualmente per ciascuna
delle CSN, nel successivo Capitolo 3.
Accanto ai progetti di ricerca portati avanti in seno
alle CSN, vi è poi un rilevante insieme di progetti
speciali, progetti premiali, progetti bandiera, progetti inseriti nella programmazione europea, progetti nazionali e infine progetti regionali, con
finanziamenti del MIUR vincolati e/o finanziamenti
esterni, molti dei quali condotti insieme con altri
Enti di ricerca e /o Università. Una cospicua parte
di questo tipo di progetti è indirizzata sia alle applicazioni verso il mondo sociale-produttivoeconomico sia agli sviluppi di frontiera preparatori
a future sperimentazioni per la ricerca fondamentale o comunque tesi a contribuire alla realizzazione di infrastrutture per lo “spazio europeo
della ricerca”.
I luoghi della ricerca
L’attività di ricerca si svolge in Italia presso le Sezioni, i Gruppi collegati, i Laboratori Nazionali, e
all’estero presso i più importanti laboratori stranieri o internazionali sedi di attività di ricerca analoghe. Le attività sperimentali nelle Sezioni e nei
Gruppi collegati, tutte svolte in stretta collaborazione con il personale universitario associato all’INFN, normalmente riguardano la preparazione
e la conduzione degli esperimenti presso i laboratori, nazionali o esteri, con particolare riguardo
all’analisi e all’interpretazione dei dati sperimentali
raccolti.
Le Sezioni possono essere sede di esperimenti,
normalmente basati su apparati di piccola mole,
con un’importante eccezione: il caso dell’interferometro gravitazionale italo-francese VIRGO,
inaugurato nell’estate 2003, a Cascina presso
Pisa. Nel 2000 l’INFN e il CNRS francese hanno
costituito il consorzio EGO - European Gravitational Observatory - con sede a Cascina, quale struttura per ospitare VIRGO e future attività nel
campo della gravitazione. Le Sezioni e i Gruppi
collegati, inoltre, svolgono sempre di più da qualche anno l’importante funzione di raccordo fra
l’INFN e il territorio - tipicamente università, imprese ed enti pubblici o privati nelle corrispondenti
regioni - sia per quanto riguarda la ricerca fondamentale sia per quanto riguarda il trasferimento
di conoscenze e di tecnologie, sia la diffusione
della cultura scientifica.
Le collaborazioni fra tutte le strutture si esplicano,
anche attraverso i rispettivi servizi tecnici e amministrativi, nella cooperazione nell’ambito degli
esperimenti comuni nonché nello scambio di
esperienze tecniche e scientifiche e di gestione
delle numerose tematiche generali quali l’igiene
e la sicurezza sul lavoro, la formazione e le pari
opportunità. I quattro laboratori nazionali LNL,
LNGS, LNF, LNS rappresentano un’ossatura fondamentale per tutte le iniziative dell’INFN ed in
particolare ospitano infrastrutture e facilities
messe a disposizione della comunità internazionale. Oltre a tali laboratori nazionali, l’Ente possiede altre grandi infrastrutture di ricerca che,
nell’ottica esposta nel Capitolo 1 di introduzione,
si intende valorizzare ancor più nel prossimo triennio nel quadro di una programmazione ed incentivazione delle infrastrutture di ricerca in chiave
europea. Nel Capitolo 4 forniremo una dettagliata
presentazione delle grandi infrastrutture di ricerca
dell’INFN e delle loro prospettive nel triennio a venire. Tali infrastrutture comprendono i quattro laboratori suddetti, il CNAF e EGO-VIRGO a cui si è
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PIANO TRIENNALE 2013-15
/ L’ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE: STATO E PROSPETTIVE
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prima accennato, due più recenti infrastrutture di
grande rilevanza per l’Ente, SPES e KM3Net, e in
aggiunta una possibile infrastruttura legata al progetto bandiera in fase di studio. Per due di queste
grandi infrastrutture (LNGS e EGO-VIRGO) è già
in atto un processo che, prevedibilmente, nel futuro triennio le porterà ad evolvere in Corsorzi di
Ricerca Europea (ERIC). Anche per altre grandi infrastrutture si stanno studiando possibili percorsi
atti a una loro più incisiva collocazione nel quadro
dello spazio comune della ricerca europea.
La naturale e sistematica tendenza verso la concentrazione delle ricerche di fisica subnucleare e
nucleare presso grandi centri internazionali, dotati
d’acceleratori di energia e intensità dei fasci di
particelle sempre più elevate, ha gradualmente intensificato l’attività dei ricercatori italiani all’estero,
a fronte della quale va considerata la notevole
presenza di ricercatori stranieri nei Laboratori Nazionali. Ambedue gli aspetti sono inquadrati nel-
11
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ L’ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE: STATO E PROSPETTIVE
Fig. 2.7: Evoluzione della frontiera dell’energia per gli acceleratori
di particelle
l’ambito di iniziative multilaterali di collaborazione
scientifica tra enti di ricerca di Paesi diversi. Di tali
iniziative si parlerà estesamente nel Capitolo 5.
Il laboratorio più rilevante per l’attività di ricerca
dell’INFN all’estero, il CERN - l’Organizzazione europea di fisica subnucleare e nucleare di Ginevra
fondata nel 1954 - è oggi il più importante laboratorio al mondo di fisica delle particelle con acceleratori. Al CERN opera la macchina acceleratrice
LHC (Large Hadron Collider) che rappresenta con
i suoi 8 TeV di energia nel centro di massa la frontiera dell’energia della fisica subnucleare e che, a
pieno regime, nel 2015 raggiungerà l’energia finale di quasi 14 TeV nel centro di massa (il progresso della frontiera di tale energia dagli anni ’30
a oggi è raffigurato nella Figura 2.7). L’Italia è tra
i suoi maggiori Paesi membri e la partecipazione
dei gruppi italiani è interamente coordinata dall’INFN. Accanto al CERN, molti altri sono i laboratori esteri nei quali è significativa la presenza
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dell’INFN. Nel Capitolo 3 vi sarà una descrizione
delle attività INFN presso laboratori stranieri.
•
•
•
/ L’ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE: STATO E PROSPETTIVE
•
Ulteriore riduzione della frammentarietà e dispersione delle risorse umane e finanziarie
dell’Ente in molteplici progetti di ricerca scientifica e tecnologica accrescendo l’impatto dell’INFN, anche in campo internazionale, su un
minor numero di progetti di grande rilevanza;
Maggiore attenzione alle opportunità offerte
da progetti supportati da comunità internazionali (in particolare quella europea) sia a livello
organizzativo dell’Ente che a livello di scelte di
scelte strategiche nella propria attività di ricerca;
Individuazione o ampliamento delle esistenti sinergie dell’INFN con altri Enti di ricerca, Università, istituzioni scientifiche straniere per potersi
presentare in maniera più competitiva ai prossimi call di progetti europei;
Accresciuta attenzione alle possibili applicazioni
tecnologiche derivanti dalle proprie ricerche e
al loro trasferimento tecnologico al mondo produttivo intensificando le interazioni con enti e
organizzazioni nazionali e regionali che promuovono lo sviluppo industriale e tecnologico.
12
PIANO TRIENNALE 2013-15
Progettualità dell’ente in sintonia con HORIZON 2020
La progettualità dell’INFN per quanto concerne
l’attività di ricerca scientifica e tecnologica ed il
vasto quadro degli accordi con altri Enti e/o Università e dei progetti che vedono il cofinanziamento di enti ed organismi regionali, nazionali ed
internazionali sarà presentata nei Capitoli 3, 4 e
5. Come sottolineato nel Capitolo 1 di introduzione, tale progettualità mostrerà una profonda
sintonia con le linee guida del prossimo Programma Quadro della ricerca europea, HORIZON
2020 (H2020) che si sovrapporrà temporalmente
con il presente PT negli anni 2014 e 2015.
Come stabilito nel suo mandato statutario, l’Ente
nella sua azione persegue innanzitutto la finalità
di produrre risultati di assoluta e internazionalmente riconosciuta eccellenza scientifica nei
campi di ricerca che gli sono propri. I capitoli dal
3 al 5 mostreranno i risultati raggiunti dall’Ente
lungo le linee di “Excellent Science“ di H2020.
Al tempo stesso, apparirà chiaro che è in atto uno
sforzo per rendere la progettualità dell’INFN in excellent science ancora più competitiva ed efficace,
a partire dal contesto europeo, con l’approssimarsi di H2020. Tale sforzo si caratterizza lungo
varie linee di azione tra cui segnaliamo:
Per meglio evidenziare la caratterizzazione dei
progetti di ricerca scientifica e tecnologica dell’Ente in sintonia con i pilastri portanti di H2020,
tali progetti seguiranno grosso modo la classificazione di progetti di excellent science, per una better society e di impatto per l’obiettivo di H2020
di avere competitive industries and innovative technology. In particolare, il Paragrafo 3.3.1 metterà in evidenza quei progetti dell’INFN nel
campo della Fisica Medica, della Fisica Ambientale, nella cura e valorizzazione dei Beni Culturali ed Artistici e dell’Informatizzazione che ben
si inseriscono nelle linee dei progetti a forte impatto sociale promossa in H2020. Il contributo
dell’Ente allo sforzo di sviluppo tecnologico del
Paese con un adeguato trasferimento delle tecnologie più avanzate dal mondo accademico e
della ricerca alla realtà industriale verrà trattato
nel Paragrafo 3.3.2.
In particolare, nel Paragrafo 3.3.1 e 3.3.2 verranno esplicitate le iniziative della CSN5 che si occupa delle ricerche tecnologiche e interdisciplinari
dell’Ente; unitamente a queste, verranno esposti
i risultati e le prospettive che concernono la commissione per il trasferimento tecnologico (TT). Proprio per la rilevanza di questo settore di attività
dell’Ente, anche alla luce dell’enfasi posta su questo in H2020, l’INFN ha intrapreso un’azione di
riorganizzazione delle commissioni CSN5 e per il
TT cercando di creare una struttura integrata più
idonea alle sfide poste in H2020.
Naturalmente il quadro programmatico di sviluppo del rilevante complesso di attività di ricerca
scientifica e tecnologica dell’Ente nel triennio
2013-2015 non può prescindere da un’attenta
considerazione delle risorse di personale e finanziarie a disposizione. La discussione approfondita
di quest’aspetto, evidenziando il trend di questi
ultimi anni e le prospettive nel triennio a venire,
verrà sviluppata nel Capitolo 10 (risorse umane) e
Capitolo 11 (risorse finanziarie).
Già da lungo tempo l’Ente ha individuato in una
profonda e rigorosa operazione di valutazione
della propria attività un importante strumento per
la propria crescita. Per questo si è dotato di un Comitato Internazionale di Valutazione (CVI), costituito da personalità del mondo scientifico ed
economico-gestionale di riconosciuta fama internazionale che ogni anno elabora un documento
di analisi e valutazione dei risultati dell’Ente. Nel
Capitolo 9 verranno presentati alcuni dei punti salienti del lavoro di valutazione condotto da tale
comitato.
Come emergerà da questo PT, il primo, insostitui-
2013 imp lavorazione:cap II 24/09/13 15:41 Pagina 9
bile elemento di forza per tutta l’attività dell’Ente
è il suo enorme capitale umano. Nel prossimo paragrafo verrà toccato il cruciale aspetto della formazione. Insieme a questo, l’Ente dà già spazio
ed intende darne ancora di più nel prossimo triennio, ai molteplici aspetti legati al benessere lavorativo , alle pari opportunità e alla valorizzazione
delle differenze. È stato recentemente creato un
nuovo comitato all’interno dell’Ente, il Comitato
Unico di Garanzia (CUG) proprio per dedicare
sempre maggiore attenzione a queste problematiche (Capitolo 8).
Un moderno ed efficiente ente di ricerca non può
prescindere da un’efficace azione di comunicazione e divulgazione scientifica. Da qualche anno,
l’INFN si è dotato di un dinamico Ufficio di Comunicazione e Divulgazione con risultati assai rilevanti sia sul piano dell’immagine dell’ente verso
il grande pubblico sia sul piano di chiara e competente informazione scientifica verso la società
che alla fine, giustamente, deve essere messa in
grado di conoscere i risultati della ricerca prodotti
con quei finanziamenti da essa stessa forniti agli
enti. Il Capitolo 7 mostrerà alcuni degli obiettivi
raggiunti e i progetti per il triennio del nostro Ufficio Comunicazione.
13
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ L’ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE: STATO E PROSPETTIVE
L’attività di Formazione
È stato richiamato sin dall’inizio di questo capitolo
di presentazione dell’Ente che esso opera all’interno del contesto universitario in una forma di
“simbiosi” tra INFN e Università di eccellente efficacia sia a livello di attività di ricerca che di formazione. Per quanto concerne quest’ultimo aspetto,
nel Capitolo 6 verrà diffusamente discussa la positiva influenza legata alla presenza dell’Ente nei
Dipartimenti di Fisica in cui si trovano le Sezioni e
Gruppi Collegati dell’INFN. È impressionante notare l’elevata percentuale di tesi di laurea e di dottorato che ogni anno vengono svolte sulle
tematiche di ricerca coperte dall’INFN.
Così pure a livello di posizioni postdoc (sia in Italia
che all’estero) e più in generale di avviamento alla
ricerca l’INFN svolge una funzione sia qualitativamente che quantitativamente molto rilevante. Nel
Capitolo 6 verranno anche analizzate le numerose
iniziative atte alla formazione continua del nostro
personale.
Alla luce del rinnovato ruolo che gli Enti di ricerca
potranno avere nell’ambito delle scuole di dottorato, nella seconda parte del Capitolo 6 verrà dato
particolare rilievo alla creazione del Gran Sasso
Science Institute, una scuola di dottorato internazionale con sede a L’Aquila, a cui si è accennato
nel Capitolo 1 di introduzione. All’INFN è stato affidato l’importante ed impegnativo compito di
dare l’avvio a questo prestigioso nuovo istituto di
formazione e di ricerca. La sua collocazione a
poca distanza dal laboratorio del Gran Sasso, insieme alla prospettiva di cui si discuterà nel Capitolo 3 di avere il LNGS quale ERIC, renderà tale
laboratorio sempre di più un centro di eccellenza
nel contesto dello spazio europeo della ricerca.
2013 imp lavorazione:cap II 24/09/13 15:41 Pagina 10
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 1
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 2
3.
PIANO PROGRAMMATICO
DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 3
3.1 L’INFN E LA SUA MISSIONE SCIENTIFICA
Questo rappresenta il capitolo centrale del PT in
cui viene esposto lo stato dell’attività di ricerca
scientifica e tecnologica dell’Ente e le sue prospettive nel triennio a venire. Seguendo lo schema di
articolazione di H2020, la descrizione di tale attività verrà organizzata raggruppando i progetti di
ricerca lungo le tre linee: “excellent science”,
“better society” e “competitive industries and innovation technology”.
La prima linea, quella relativa ai progetti di “excellent science”, racchiude gran parte delle attività svolte nelle quattro Commissioni Scientifiche
Nazionali, leCSN1-4 (va precisato però che la linea
“excellent science” non si esaurisce all’interno
delle attività di queste CSN, ma, come avremo
modo di vedere, è presente anche in alcuni progetti di CSN5, CCR etc.). Prima di passare ad un
puntuale esame del lavoro condotto nell’ambito
di ciascuna CSN, forniamo un quadro generale
delle problematiche scientifiche su cui la ricerca
dell’Ente si è concentrata.
17
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
1) Anche grazie all’intenso lavoro svolto dall’INFN
alle macchine acceleratrici (in particolare al LEP del
CERN e più recentemente al Tevatron del Fermilab), già prima dell’inizio delle operazioni all’acceleratore LHC del CERN di Ginevra erano state fatte
accurate verifiche sperimentali delle predizioni del
Modello Standard (MS) delle interazioni fondamentali, teoria che si basa sulla presenza di una
nuova simmetria in natura (la “simmetria elettrodebole”) dalle cui proprietà (in particolare la cosiddetta “rottura della simmetria elettrodebole”)
dipendono le masse e interazioni di tutte le particelle elementari. Se era noto che la Natura sceglieva il meccanismo di rottura spontanea (il
cosiddetto meccanismo di Higgs), toccava a LHC
identificare l’”autore” di tale rottura di simmetria:
il bosone scalare di Higgs previsto dal MS appariva
il più probabile candidato, ma anche anche altre
alternative (ad es. la rottura dinamica o addirittura
la rottura di simmetria senza alcun bosone di
Higgs) potevano essere ancora possibili. Il 4 luglio
2012, questo cruciale quesito per la nostra comprensione delle interazioni fondamentali sembra
aver trovato la sua risposta dai risultati di LHC: è
stata annunciata la scoperta di una particella che
ha proprio le caratteristiche del bosone scalare di
Higgs del MS. Più dati saranno necessari per concludere in modo definitivo che quanto abbiamo
scoperto è proprio il bosone di Higgs del MS. Non
sarà sufficiente il run attualmente in corso a LHC
con energia nel centro di massa di 8 TeV. Dovremo
aspettare la fine del 2014 – inizio 2015 per avere
LHC che opererà a quasi 14 TeV; la domanda se
quanto abbiamo trovato sia l’Higgs del MS o il segnale della presenza di una nuova fisica oltre il MS
è cosi’ fondamentale che oggi si sta già vivacemente discutendo della possibilità di avere una
nuova macchina acceleratrice (un collisore lineare)
in cui vi sia una copiosa produzione del nuovo bosone appena scoperto per capirne più a fondo la
natura. In ogni caso, sia che si tratti del bosone di
Higgs del MS o di una particella di nuova fisica,
quanto scoperto da LHC apre la strada alla presenza di una nuova fisica visibile grazie alle alte
energie raggiunte o raggiungibili ad LHC. Infatti,
anche nel caso in cui si tratti del bosone di Higgs
del SM, bisogna ipotizzare che esista una nuova
fisica al di là del MS a scale di energia accessibili a
LHC ( e quindi sperimentalmente verificabile) per
poter garantire la corretta massa del bosone di
Higgs stesso e quindi, in definitiva, di tutte le particelle elementari che costituiscono la materia.
Quale nuova fisica è legata all’origine della massa
delle particelle elementari che compongono l’Universo? Quali altre interazioni e mattoni fondamentali della natura comporta questa nuova
fisica? Alle più alte energie mai prima raggiunte,
potremo vedere il passaggio dai protoni e neutroni ai quark liberi che li costituiscono? Questa è
la “terra incognita” dove hanno cominciato ad
avventurarsi gli esperimenti dell’INFN all’acceleratore LHC del CERN. È una terra su cui sono concentrati i maggiori sforzi teorici dell’Ente: a LHC
troveremo un nuovo mondo di mattoni fondamentali, le nuove particelle delle teorie supersimmetriche, oppure vedremo aprirsi nuove
dimensioni spaziotemporali al di là del mondo
quadridimensionale trasmesso dai nostri sensi,
come suggerito dalla fondamentale teoria delle
stringhe?
2) Le particelle elementari della materia hanno
masse molto diverse tra loro, si mescolano in
modo più o meno intenso e nelle loro interazioni
violano (anche se di pochissimo) una simmetria
correlata alla presenza di materia e antimateria
chiamata CP. Che cosa sta alla base di tutte queste proprietà fondamentali della materia?
Pensiamo che la risposta a questo problema, chiamato problema del flavour, sia racchiusa ancora
una volta nella nuova fisica oltre il Modello Standard, fisica che studieremo a LHC (frontiera dell’alta energia), ma anche in macchine dedicate
allo studio del flavour in cui le energie sono più
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 4
basse, ma l’intensità (cioè il numero) di particelle
che collidono è altissimo (frontiera dell’alta intensità). In particolare il laboratorio dell’INFN a Frascati (LNF) è un importante centro di studio della
fisica del flavour e potrebbe accrescere questo suo
ruolo nel caso si sviluppi una macchina superflavour nell’ambito dell’evoluzione del progetto bandiera.
18
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
le nuove particelle responsabili della massa così
piccola dei neutrini possono essere alla base della
sopravvivenza della materia sull’antimateria. Ecco
che i nostri esperimenti sulla fisica relativa alla violazione di CP e sulla fisica del neutrino si accompagnano alle teorie di nuova fisica per una
spiegazione dinamica dell’asimmetria cosmica
materia-antimateria (“bariogenesi”). Ma l’antimateria potrebbe esistere in zone dell’Universo lon3) Il mattone fondamentale più misterioso: il neu- tane da noi, ecco perché ne cerchiamo le tracce
trino. Curioso destino quello del neutrino, la par- nei raggi cosmici con esperimenti nello spazio, ad
ticella più leggera e che interagisce meno di tutte, esempio sulla Stazione Spaziale Internazionale.
ma che racchiude in sé alcune delle domande più
fondamentali sull’Universo in cui viviamo. Dal fe- 5) Ma ancora la materia stessa continua a porci
nomeno di trasformazione di un tipo di neutrino rilevanti domande: se i costituenti fondamentali
in un altro tipo di neutrino (“oscillazione di neu- della materia sono i quark, come si passa dai
trini”), sappiamo che i neutrini hanno una massa quark ai protoni e neutroni e come da questi si
diversa da zero. Ora, il Modello Standard prevede arriva ai nuclei degli atomi le cui complesse proche i neutrini siano di massa rigorosamente nulla. prietà influiscono sulla nostra vita quotidiana e
Quindi le oscillazioni dei neutrini sono un’inequi- che sono state alla base dei fenomeni fisici che
vocabile testimonianza di nuova fisica al di là del più di 13 miliardi di anni fa seguirono il Big Bang
Modello Standard.
e diedero origine alla prima sintesi di nuclei (“nuMa quanto vale la loro massa? E il meccanismo cleosintesi”)? I vari modelli teorici che cercano di
che conferisce loro la massa è lo stesso (quello le- rispondere a queste domande vengono vagliati in
gato al bosone di Higgs) che dà massa a tutte le una vasta gamma di esperimenti, in particolare
altre particelle oppure siamo in presenza di un nei nostri due laboratori nazionali dedicati alla finuovo meccanismo con nuove particelle? La fon- sica nucleare, quello di Legnaro (LNL) e quello del
damentale simmetria CP è violata nelle interazioni Sud (LNS). In questi laboratori si stanno concendei neutrini?
trando notevoli sforzi per la produzione di nuclei
In particolare, nel nostro laboratorio sotterraneo non presenti in natura, i nuclei esotici, con i quali
del Gran Sasso (LNGS)cerchiamo una risposta a si avrà accesso ad una “terra incognita” della maqueste domande guidati dalle predizioni di teorie teria nucleare, ancora poco esplorata.
legate a quella nuova fisica già investigata nelle
frontiere dell’alta energia e alta intensità.
6) E, infine, vi è forse la domanda più difficile e
che finora ha fornito alcune delle più sorprendenti
4) Una delle più profonde domande punta dritto risposte: di che cosa è fatto il nostro Universo?
alla nostra esistenza: se nell’Universo primordiale Ambiziosamente, noi abbiamo chiamato “matad altissima temperatura doveva esserci una pari toni fondamentali” dell’Universo quelle particelle
abbondanza di materia e antimateria, perché oggi elementari (quark, elettroni, neutrini) di cui pennon c’è più traccia di questa antimateria primor- savamo fosse fatta tutta la materia esistente. Ma
diale e perché la materia di cui siamo fatti non è non è così. Una messe di osservazioni indipenscomparsa nell’annichilazione con l’antimateria denti tra loro, a partire dal lontano 1933, ci conpochi istanti dopo il Big Bang?
fermano che, inaspettatamente, la materia
Più di quarant’anni fa il fisico russo Sacharov ci ha costituita dai familiari atomi rappresenta solo
detto che la risposta a questi cruciali quesiti deve una piccola frazione della materia presente
stare nella comprensione della violazione della nell’Universo, mentre più dell’80% di questa è
simmetria CP. Nuovamente incontriamo tracce di fatta da particelle che non fanno parte del Monuova fisica al di là dal Modello Standard perché dello Standard (la cosiddetta “materia oscura”).
per originare una asimmetria tra materia e anti- È ovvio che compito primario di un Ente come
materia partendo da una situazione simmetrica l’INFN è cercare di scoprire che cosa sia la materia
nelle loro rispettive abbondanze è necessario oscura. Infatti da parecchi anni la cerchiamo in
avere una più potente sorgente di violazione di modo diretto nei suoi rarissimi urti con nuclei orCP rispetto a quella presente nel Modello Stan- dinari al LNGS, ma anche in modo indiretto con
dard. Più di recente è stato osservato che proprio esperimenti spaziali o a terra attraverso i prodotti
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 5
dell’annichilazione di materia ed antimateria
oscura nella nostra galassia o nel centro del Sole
(in particolare ricerche di antiparticelle e di fotoni
di alta energia negli esperimenti spaziali o di
gamma-astronomia sulla superficie terrestre o ricerca di neutrini in esperimenti sottomarini come
quello in progettazione al largo delle coste siciliane). Alcuni di questi esperimenti hanno già evidenziato degli effetti che potrebbero essere dovuti
alla “materia oscura” e quindi stiamo guardando
con grande interesse ai risultati che verranno da
LHC. Infatti la materia oscura costituisce la più formidabile evidenza della presenza di nuova fisica,
forse quella stessa fisica che LHC o le “macchine
del flavour” ci riveleranno. Il candidato di materia
oscura più “accreditato” al momento è proprio la
più leggera di quelle nuove particelle supersimmetriche che potremo identificare a LHC.
19
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
7) Ma l’Universo non ha finito di sorprenderci con
la materia oscura. Ancora più sconvolgente è
stato scoprire che la materia (sia essa quella atomica o quella oscura) non rappresenta che circa
un quarto di tutta l’energia presente nell’Universo. I restanti tre quarti sono chiamati “energia
oscura”. L’origine di questa potrebbe essere legata a deviazioni dalla gravità descritta dalle teorie
di Newton prima e di Einstein poi (relatività generale). Nuove teorie dello spazio-tempo vengono
studiate dai teorici dell’Ente e intanto sperimentalmente cerchiamo di osservare per la prima volta
una delle cruciali predizioni della relatività generale di Einstein, la presenza di onde gravitazionali.
In particolare, a Cascina, vicino a Pisa l’Ente ha
partecipato alla costruzione e alle misure di un apparecchio, chiamato interferometro gravitazionale, atto a rivelare le minutissime conseguenze
del passaggio di un’onda gravitazionale.
La realizzazione dei sofisticati esperimenti richiesti
per esplorare le fondamentali questioni di cui
sopra comporta lo sviluppo di tutte le tecniche e
tecnologie necessarie a tali ricerche, il dar vita a
nuovi strumenti di misura, oltre all’utilizzo delle
tecnologie di punta già esistenti. Questo sforzo di
ricerca tecnologica induce un “circolo virtuoso”
nei rapporti dell’Ente con le nostre industrie tecnologicamente più avanzate e ha immediate ricadute applicative in settori cruciali per la nostra
società (ad es. in campo medico, in quello energetico, in quello spaziale, in quello sottomarino).
La profondità e varietà delle questioni fondamentali sopra menzionate spingono l’Ente ad una
vasta attività di ricerca che è tuttavia caratterizzata
da un unificante denominatore comune: la ricerca
di nuova fisica lungo le tre grandi frontiere dell’alta energia, dell’alta intensità e della fisica astroparticellare. Tre strade che si intersecano in
continuazione (per fare un esempio, si pensi alla
ricerca di particelle supersimmetriche condotta simultaneamente e sinergicamente a LHC, nella fisica del flavour e attraverso le ricerche dirette e
indirette di materia oscura) e che si esplicitano
nelle attività delle cinque commissioni scientifiche
nazionali dell’Ente.
La ricerca fondamentale, condotta sia attraverso
la sperimentazione che attraverso metodologie
teoriche, e le ricerche tecnologiche e interdisciplinari correlate, coordinate complessivamente dalle
5 commissioni scientifiche nazionali, trovano il
loro completamento in un insieme di progetti
strategici, progetti bandiera, progetti premiali,
progetti inseriti nella programmazione europea,
progetti nazionali e infine progetti regionali che
sono indirizzati sia alle applicazioni verso il mondo
sociale-produttivo-economico sia agli sviluppi di
frontiera preparatori a future sperimentazioni per
la ricerca fondamentale o comunque tesi a contribuire alla realizzazione di infrastrutture per lo
“spazio europeo della ricerca”.
3.2 LE LINEE DI RICERCA SCIENTIFICA
Nei prossimi quattro Paragrafi 3.2.1 – 3.2.4 saranno presentate le attività e le prospettive di ricerca relative alla fisica subnucleare (CSN1), fisica
astro-particellare (CSN2), fisica nucleare (CSN3) e
fisica teorica (CSN4). La discussione più particolareggiata di singoli esperimenti o di linee di ricerca
all’interno delle CSN viene demandata a schede
di approfondimento presentate in Appendice al
presente PT.
3.2.1 La fisica subnucleare
Questa sezione descrive le attività coordinate dalla
Commissione Scientifica Nazionale 1 (CSN1). Una
descrizione dettagliata delle attività della CSN1 è
disponibile al sito web: http://www.infn.it/csn1/.
Missione della CNS1
Gli esperimenti di fisica subnucleare moderna
utilizzano due linee complementari di ricerca per
cercare nuovi fenomeni fisici: la "frontiera dell’energia" e la "fisica del sapore". Nel primo
caso gli esperimenti cercano la produzione diretta di nuove particelle con acceleratori ad
energia sempre più elevata, mentre nel secondo
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 6
è in corso al PSI, un laboratorio vicino a Zurigo, e
altri esperimenti sono in programma a Fermilab in
USA (g-2, Mu2E) e in Giappone (COMET). Lo studio della fisica subnucleare richiede rivelatori
grandi e complessi che utilizzano le più moderne
tecnologie nel campo dei sistemi di rilevazione
delle particelle, dell'elettronica, dell'acquisizione di
dati e dei sistemi informatici. Le collaborazioni che
partecipano alla costruzione, alla messa in opera
e al funzionamento di questi rivelatori sono composte da centinaia (migliaia nel caso di LHC) di fisici
provenienti da istituti scientifici e da laboratori di
tutto il mondo, e rappresentano un importante
esempio di vera cooperazione internazionale.
Queste collaborazioni rappresentano ottimi punti
di contatto, in cui i migliori fisici di tutto il mondo
possono incontrarsi e scambiare le loro conoscenze scientifiche. Rappresentano anche un terreno eccezionale, dove giovani fisici possono
acquisire velocemente esperienze fondamentali attraverso il lavoro di gruppo ai massimi livelli. In
questo contesto, i gruppi INFN partecipano fattivamente e con eccellenti risultati a tutte le fasi del
lavoro sperimentale: dallo sviluppo della tecnologia tipico della fase di proposta, alle varie fasi di
costruzione e, infine, all'analisi dei dati raccolti; di
conseguenza, molti fisici dell'INFN ricoprono incarichi di responsabilità nella gestione di queste collaborazioni internazionali.
persone
FTE
donne uomini totale donne uomini totale
FTE INFN staff + art.23,15 (anno 2012)
FTE Associati strutturati (anno 2012)
Studenti PhD students & post-doc (anno 2012)
66
63
51
Bilancio totale investito 2010-2012 (M€)
di cui per costruzione degli apparati e strumentazione 2010-2012 (M€)
63
Fig. 3.1: Composizione, risorse finanziarie e investimenti per la CSN1
291
352
177
357
415
228
57.1
49.5
47.2
230.2
227.7
162.2
287.3
277.2
209.4
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Commissione Scientifica Nazionale 1
/
Composizione
Un gran numero di ricercatori dell'INFN sta attualmente lavorando ad esperimenti gestiti dalla
CNS1. Il numero totale di fisici e ingegneri coinvolti è di circa 1000, che corrisponde a 774 FTE
calcolando la loro frazione di partecipazione. Tutti
i tipi di ricercatori sono rappresentati: personale
INFN, dipendenti universitari associati alla ricerca,
borsisti, post-doc e dottorandi. Inoltre molti fisici
e ingegneri provvisti di competenze specifiche più
tecniche (informatiche, elettroniche, meccaniche)
supportano i gruppi di ricerca. La tabella in fig.
3.1 mostra la composizione dei ricercatori che lavorano nell'ambito della CSN1 e il budget totale
speso nel corso degli ultimi tre anni.
20
PIANO TRIENNALE 2013-15
caso effettuano misure di precisione di grandezze
che possono essere modificate dalla presenza di
nuova fisica rispetto alle aspettative del Modello
Standard (SM). Poiché la precisione richiede solitamente una grande quantità di dati, per questi
studi sono necessari fasci di particelle molto intensi, da cui il nome alternativo di "frontiera dell’intensità" per questo tipo di lavoro. Dato che i
requisiti sperimentali richiesti sono significativamente diversi, è utile suddividere ulteriormente la
fisica del sapore in due classi: "la fisica dei leptoni
carichi", che in genere richiede fasci di muoni ad
alta intensità; e la restante "fisica del sapore", generata da collisioni di adroni ad alta energia o da
collisioni elettrone-positrone.
Un'ulteriore linea di ricerca è lo studio delle interazioni forti per gli aspetti non coperti dalla “frontiera dell’energia” e dalla “fisica del sapore”; essa
consiste principalmente nello studio di fenomeni
non perturbativi, come la descrizione della struttura interna degli adroni. Tutte queste linee di ricerca sono ben rappresentate nell'ambito della
CSN1. Dopo la chiusura definitiva del Tevatron nel
settembre 2011, il lavoro sulla frontiera dell’energia è svolto prevalentemente al CERN al Large Hadron Collider (LHC), l'acceleratore che attualmente
fornisce l'energia più alta al mondo. Ciò permette
la produzione di particelle oltre la capacità dei precedenti acceleratori, come testimonia la recente
scoperta del bosone di Higgs. La fisica del sapore
è studiata, con esperimenti dedicati, su vari acceleratori, tra cui LHC. In passato le B- factories, PEPII negli Stati Uniti e KEKB in Giappone, hanno dato
un grande impulso a questa linea di ricerca. Più recentemente anche esperimenti ai collisionatori
adronici, CDF2 al Tevatron e LHCb al LHC, hanno
prodotto nuovi importanti risultati. Un nuovo
esperimento sui K a bersaglio fisso, NA62, è in fase
di realizzazione al CERN-SPS. Le evoluzioni delle Bfactories (Super B-factories), con prospettive di due
ordini di grandezza di maggiore luminosità, sono
attualmente in fase di sviluppo in Giappone (SuperKEKB). L’opzione di una macchina superflavour
per il tau e il charm è attuamente in fase di studio
all’INFN. Un esperimento con leptoni carichi (MEG)
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 7
Negli ultimi tre anni il numero di FTE della CSN1
è rimasto fondamentalmente costante, il che ha
permesso, in generale, un adeguato supporto a
tutte le attività in corso. Si nota, tuttavia, che la
compressione significativa delle assunzioni di giovani ricercatori, sia nell'INFN che nelle Università,
ha come conseguenza l'innalzamento dell'età
media. La figura 3.2 mostra la distribuzione attuale dell'età per tutti i ricercatori afferenti alla
CSN1, con il dettaglio delle tipologie di personale:
dipendenti INFN e associati (personale universitario, post-doc e dottorandi).
250
200
150
100
50
0
31-40
£30
41-50
51-60
61-70
71-80
All Researchers
Non-INFN Staff
INFN Staff
PhD student/Post-doc
21
PIANO TRIENNALE 2013-15
Fig. 3.2: Distribuzione per età dei dipendenti
Dopo un calo costante fino al 2011, il bilancio
CSN1 è rimasto costante in termini assoluti (fig.
3.3) negli ultimi anni, seppur senza compensazione per l'inflazione.
/
kEuro
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Effective budget vs year (kEuro)
40’000
35’000
30’000
25’000
20’000
15’000
10’000
year 20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
Fig. 3.3: Evoluzione del bilancio della CSN1 senza correzione per
l'inflazione.
Gli esperimenti
I vari esperimenti di CSN1 coprono tutte le linee
di ricerca descritte nell'introduzione di questa sezione. Di seguito verrà brevemente descritto il loro
stato ed i loro principali risultati.
Al momento gli esperimenti del Large Hadron
Collider (LHC) hanno un ruolo fondamentale sia
nello studio della frontiera dell’energia con gli
esperimenti ATLAS, CMS, TOTEM e LHCf, che in
quello della fisica del sapore con l'esperimento
LHCb. La recente scoperta del bosone di Higgs da
parte di ATLAS e CMS è una pietra miliare nella
storia della fisica delle particelle.
Questi esperimenti continuano il lavoro svolto al
Tevatron di Fermilab degli esperimenti CDF e D0
che hanno esplorato questo campo fino ad ora.
Dopo la chiusura del Tevatron nel settembre
2011, queste collaborazioni hanno continuato a
lavorare all'analisi dei dati, concentrandosi su misure che sono ancora complementari o competitive con LHC; per esempio, la misura accurata
delle masse del quark top e del bosone W, recentemente ottenuta da CDF con la massima precisione mai raggiunta, è in ottimo accordo con la
misura della massa del bosone di Higgs a LHC.
Gli esperimenti a LHC domineranno la scena internazionale della fisica delle alte energie per
molti anni a venire. La macchina sta funzionando
molto bene producendo una luminosità vicina ai
valori previsti in fase di progetto. Gli esperimenti
stanno raccogliendo grandi quantità di dati e continueranno fino ai primi mesi del 2013. L'LHC
verrà quindi chiuso per un lungo periodo, fino alla
fine del 2014, per apportare le modifiche necessarie al raddoppiamento dell'energia del fascio. Il
riavvio della presa dati è previsto nel 2015 con
un’energia nel centro di massa leggermente inferiore a 14 TeV.
La partecipazione italiana agli esperimenti di LHC
è estremamente significativa: nel 2012 circa 615
scienziati hanno partecipato a esperimenti di LHC
supportati dalla CSN1, circa il 60% di tutta la
CSN1, spesso con ruoli di responsabilità e di prestigio in seno agli organi decisionali delle collaborazioni internazionali. LHC assorbe circa il 60%
del bilancio totale della CSN1. Il costo totale per
questi esperimenti sostenuto dall'inizio su un periodo di più di 10 anni è stato dell'ordine di 270
M€. Nel periodo 2010-2012 la CSN1 ha investito
circa 37 M€ su LHC per sostenere la messa in servizio del rivelatore, il suo funzionamento durante
la presa dati e le risorse di calcolo per l'analisi dei
dati. I risultati ottenuti fino ad oggi a LHC con i
dati raccolti nel periodo 2010-2012 sono stati eccezionali. Gli esperimenti di ATLAS e CMS a LHC
hanno annunciato il 4 luglio 2012 l'osservazione
di una nuova particella con proprietà compatibili
con quella del bosone di Higgs, con una massa di
circa 125 GeV (fig. 3.4). Un segnale consistente,
anche se molto meno significativo, è stato osservato da CDF e D0 in un diverso stato finale. Inoltre
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 8
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Risultati più rilevanti del 2012
ATLAS e CMS: scoperta del bosone di Higgs;
• ATLAS e CMS: più alto limite di massa delle
particelle supersimmetriche;
• LHCb: miglior misura al mondo della differenza
di larghezza e della fase di mixing dei mesoni
Bs;
•
22
/
Fig. 3.4: Sinistra - Esperimento ATLAS: (in alto) 4 distribuzioni di
massa invariante del leptone rispetto a previsioni che includono il
bosone di Higgs SM, (in basso) p-value locale dell'ipotesi di solo
fondo confrontata con le aspettative in caso di produzione del bosone di Higgs dello SM.
Destra - Esperimento CMS: (in alto) distribuzione di massa invariante di coppie di fotoni rispetto a previsioni che includono il bosone di Higgs del SM; (in basso) p-value locale dell'ipotesi di solo
fondo confrontata con le aspettative in caso di produzione del bosone di Higgs dello SM.
La fisica del sapore è attualmente dominata dall'esperimento LHCb che sta producendo molti
risultati interessanti, spesso superando in precisione quelli degli esperimenti BaBar e CDF, ora
chiusi, che hanno dominato in questo ambito
negli ultimi 20 anni e stanno ancora producendo risultati. Esempi notevoli di quanto ha
realizzato LHCb sono il miglioramento dei limiti
sul rapporto di decadimento dei processi rari
Bd→μ+μ− and Bs→μ+μ−, la misura della fase di
mixing del mesone Bs e uno studio dettagliato
di altri processi rari sensibili alla nuova fisica.
Vale la pena notare che tutti questi nuovi risultati
di LHCb confermano in generale le previsioni del
SM. In futuro SuperB e il potenziamento di LHCb
potrebbero migliorare di un ordine di grandezza
l’attuale precisione sperimentale fornendo così
una sensibilità senza precedenti per nuovi effetti
fisici. Il settore della fisica dei kaoni è di competenza degli esperimenti KLOE e NA62. KLOE ha
ripreso la sua attività a DAFNE (LNF) sulla risonanza φ. Durante il 2012 e il 2013 KLOE installerà
molti aggiornamenti dei rivelatori in grado di migliorare in modo significativo la sua sensibilità in
molte misure di precisione. NA62 sta costruendo
un rivelatore dedicato per misurare il processo
molto raro e interessante K+→π+νν; si prevede di
iniziare la presa dei dati entro la fine del 2014.
Nel settore della fisica dei leptoni carichi, l'esperimento MEG è l'unico attualmente in funzione.
Ha fornito il miglior limite disponibile sul rapporto
di decadimento del processo μ→ eγ utilizzando i
dati raccolti nel 2009 e nel 2010. Questo risultato
sarà presto migliorato con dati del 2011. L'esperimento ha in programma un importante aggiornamento che migliorerebbe la sensibilità di un
ulteriore fattore 10. Gli esperimenti g-2 e Mu2E
sono in fase di preparazione e sono all'esame
della CSN1. Dopo la disattivazione del collisionatore protone-elettrone HERA nel 2007, gli esperimenti che studiano la struttura del protone sono
stati chiusi; tra questi Zeus, che continua a produrre risultati di fisica su quella serie di dati.
L'esperimento COMPASS al CERN SPS è ora in
presa dati per lo studio della struttura di spin e
trasversa del protone.
PIANO TRIENNALE 2013-15
ATLAS e CMS hanno esteso la ricerca di nuova fisica a scale di massa mai raggiunte prima; per
esempio, hanno stabilito dei limiti per le masse
delle particelle supersimmetriche come gli squark
di prima e seconda generazione e i gluini superiori
a 1 TeV. Un ulteriore grosso passo in avanti in queste ricerche sarà effettuato una volta che LHC raddoppierà la sua energia nel 2015. Due esperimenti
più piccoli dedicati allo studio della regione estremamente in avanti, TOTEM e LHCf, integrano i
grandi rivelatori “general purpose”. TOTEM ha
già misurato la sezione d’urto (elastica e totale)
delle collisioni protone-protone con una risoluzione straordinaria del 3% e prevede di migliorare ulteriormente con gli ultimi dati raccolti.
LHCf misura gli spettri di diverse particelle neutre nella regione molto vicina ai fasci e utilizza
queste informazioni per calibrare i programmi
Montecarlo che simulano la propagazione dei
raggi cosmici nell'atmosfera terrestre; questa informazione è fondamentale per una precisa interpretazione dei risultati di molti esperimenti
sui raggi cosmici. Entrambi gli esperimenti sono
pronti a ripetere le loro misure ad un'energia
maggiore nel 2015. Va sottolineato che il grande
successo ottenuto dagli esperimenti LHC è dovuto in parte alle ottime prestazioni di una tecnologia informatica sofisticata basata su GRID,
che ha consentito un'analisi quasi in tempo reale
dei dati sperimentali. Questi sviluppi tecnici sono
stati possibili anche grazie ad un forte sostegno
da parte dell'INFN.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 9
•
•
•
23
LHCb: studio dettagliato dell'evoluzione di q2
nel decadimento raro B0→Κ∗λ+λ−;
CDF: migliore misura al mondo della massa del
bosone W;
BaBar: misura diretta della violazione della simmetria di inversione temporale T (con un’evidenza di ben 10 σ) usando l’entanglement
quantistico del sistema B-B;
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Stato attuale
Gli esperimenti attualmente in corso a LHC
(ATLAS, CMS, LHCb, LHCf, TOTEM) stanno funzionando molto bene operando con un'efficienza
di presa dati molto elevata. I loro buoni risultati
hanno dato luogo a un gran numero di pubblicazioni scientifiche; 439 articoli in totale sono stati
pubblicati sul riviste scientifiche internazionali tra
gennaio 2011 e settembre 2012. Tutto questo è
anche il risultato della accurata costruzione, della
messa in funzione e della pianificazione fatte negli
ultimi anni, nonché della realizzazione di un'infrastruttura di calcolo vasta e sofisticata. L'INFN ha
installato, principalmente per l'elaborazione dei
dati LHC, un centro di calcolo di grandi dimensioni a Bologna (CNAF - vedi cap. 4) e centri satellite nelle sezioni o laboratori INFN di Bari,
Frascati, Legnaro, Milano, Napoli, Pisa e Roma.
Questi centri sono parte di un'infrastruttura integrata GRID mondiale che rende possibile l'analisi
dell'enorme quantità di dati di LHC e permette ai
fisici italiani di svolgere un ruolo importante nell'analisi. La manodopera coinvolta in queste attività è attualmente sufficiente sia per operare e
mantenere i rivelatori che per partecipare attivamente all'analisi dei dati e alla preparazione delle
pubblicazioni. Notiamo tuttavia una perdita continua di giovani ricercatori a livello post-doc, che
emigrano fuori d'Italia per trovare lavoro e che raramente ritornano; se non affrontato in modo efficace, questo problema potrebbe cambiare il
suddetto scenario di successo in pochi anni.
Gli altri esperimenti attualmente in presa dati
sono COMPASS al CERN SPS, MEG al PSI di Zurigo, KLOE a DAFNE di Frascati, e BES III all'anello
di accumulazione di elettroni BEPC II di Pechino.
Le collaborazioni coinvolte in questi esperimenti
sono molto più piccole di quelle presenti nei rivelatori “general purpose” a LHC. Anche per questi
altri esperimenti, la presa dati è stata nel complesso un successo e i rivelatori, in particolare le
parti fornite dall'INFN, hanno funzionato bene.
Complessivamente queste attività hanno prodotto
un totale di 46 articoli pubblicati a partire dal 2011
fino al settembre 2012. Purtroppo, il funziona-
mento dell'acceleratore DAFNE è stato gravemente insoddisfacente nel corso dell'ultimo anno.
Questo fatto sta causando un ritardo nella produzione di risultati di nuova fisica a KLOE; tale ritardo
si protrarrà fino a quando il massiccio programma
di riparazioni, messo in atto dai LNF, non sarà
completato nel corso del 2013. Si evidenzia che
l'INFN ha recentemente siglato un accordo di collaborazione con l'istituto di ricerca cinese IHEP per
lo sviluppo di attività scientifiche tra cui BES III.
SuperKekB e Mu2E stanno progredendo. Mu2E
ha ricevuto l'approvazione CD1 da parte del DOE
degli Stati Uniti lo scorso giugno; gli scienziati italiani coinvolti hanno partecipato alla progettazione di prototipi di diverse soluzioni tecniche sia
per il tracciatore che per il calorimetro a cristalli.
UA9 continua con successo la sua esplorazione
sull'uso del “channeling” in cristalli di silicio per
migliorare la collimazione a LHC e ha recentemente sviluppato nuove tecniche in grado di
soddisfare i necessari livelli di precisione richiesti
dalla alta energia di LHC. COMPASS sta completando la fase di R&S per aggiornare alcune delle
camere fotosensibili utilizzate per il rivelatore
RICH.
Gli esperimenti di LHC hanno iniziato la fase di
R&S e in alcuni casi di messa a punto degli aggiornamenti (fase 1) per consolidare o migliorare le
diverse parti dei rivelatori in modo da affrontare
adeguatamente la futura maggiore intensità del
fascio. La CSN1 ha approvato finora attività di aggiornamento di LHC per un totale di circa 5M€
tra il 2011 e il 2018 per gli esperimenti ATLAS e
CMS. Alcuni di questi componenti aggiornati verranno installati in parte durante la chiusura nel
2013-2014 ed in parte nel 2018.
Un nuovo esperimento è stato approvato per la
costruzione, NA62. Varie parti del rivelatore sono
già state costruite e installate sul fascio di kaoni
all’SPS al CERN e un run di prova è stato fatto
questo autunno per cominciare l'integrazione di
tutte le parti. La costruzione dovrebbe completarsi
nel corso del 2013 e parte del 2014, quando avrà
inizio la presa dati.
Alcuni esperimenti (BaBar, CDF2, ZEUS) che sono
stati attivi e supportati dalla CSN1 per molti anni,
sono attualmente chiusi e non raccolgono più
dati. Essi stanno tuttavia analizzando i loro vecchi
dati che ancora dimostrano la loro rilevanza scientifica. A partire dal 2011 fino al settembre 2012
hanno pubblicato 196 lavori.
Tutta l’attività della CSN1 viene svolta nel contesto
di collaborazioni internazionali, nell'ambito delle
quali l'Italia gioca un ruolo significativo; in tabella
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 10
24
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
in fig 3.6, per ogni esperimento supportato dal apparato nel 2013 e a quel punto dovremo prenCSN1, viene descritta la frazione di partecipazione dere una decisione sul tipo di supporto da fornire
INFN e i paesi coinvolti.
all'esperimento. Si fa notare che ci potrebbe essere un ritorno importante per l'industria itaObiettivi e programmi futuri
liana da questa attività. Il lavoro di analisi sta
LHC produrrà risultati di fisica per almeno altri procedendo nel tentativo di consolidare questa
dieci anni. Si tratta di un'ipotesi di base nella pia- possibilità. Infine, ci aspettiamo che gli esperinificazione delle attività future della CSN1. L'at- menti "chiusi" (BaBar, CDF, ZEUS) termineranno
tuale programma di funzionamento di LHC definitivamente nel corso dei prossimi tre anni lipresuppone un aumento di energia fino a circa berando alcune risorse. La tab. in fig 3.5, elaborata
14 TeV a partire dalla fine del 2014 e un nuovo dalla commissione 1 nell’autunno 2012, mostra
lungo arresto nel 2018, per aumentare la lumi- una proiezione della quantità minima di fondi nenosità, per poi continuare le operazioni fino al cessari per sostenere tutte le linee di ricerca della
2022. I risultati di fisica dei prossimi anni guide- CSN1, se tutti gli aggiornamenti e tutte le nuove
ranno la scelta su che cosa fare dopo il 2022.
attività fossero state effettivamente approvate.
Per il medio termine (da ora fino al 2018), i prin- Questa proiezione presuppone già una comprescipali obiettivi della fisica sono: lo studio detta- sione delle proposte originali. La grossa crescita del
gliato delle proprietà del bosone di Higgs bilancio della fisica del sapore è dovuta soprattutto
recentemente osservato, la ricerca di nuova fi- al progetto di costruzione di SuperB oggi in fase
sica, la fisica del sapore ad alta precisione con di revisione.
LHCb e il completamento del programma di fi2012 2013 2014 2015
sica in avanti a LHCf e TOTEM. Altri obiettivi tecnici sono il completamento di ATLAS e gli
Energy frontier
11.7
12.2
11.6
11.2
Flavor physics
5.3
5.7
12.2
12.7
aggiornamenti del rivelatore di CMS che devono
Charged leptons
0.6
1.0
1.1
1.1
essere installati prima del 2018, chiamato agHadron structure
0.6
0.6
0.6
0.6
giornamento di "fase 1". La partecipazione agli
Other
1.9
1.8
1.9
1.8
aggiornamenti del rivelatore LHCb, mirati ad inTotal
20.0
21.2
27.4
27.4
crementare la quantità di dati raccolti di un ordine di grandezza, sarà decisa nel corso del Fig. 3.5: CSN1 - proiezione del budget minimo necessario per linea
prossimo anno; se approvato, sarà uno dei mag- di ricerca. L'unità è in M€.
giori impegni per la CSN1. Si rende noto che la
sperimentazione a LHC ha ottenuto un finanzia- MILESTONES per il periodo 2013-2015
mento speciale, come "Progetto premiale" dal • Riavvio di LHC alle fine del 2014 con un faMIUR nel 2012 (vedi cap. 6)
scio di energia vicino a 7 TeV;
Inoltre, NA62 prenderà dati dal 2014 fino al 2017; • Conferma della scoperta del bosone di Higgs
se i livelli di fondo saranno accettabili, sarà possicon i dati raccolti fino all'inizio del 2013;
bile un aggiornamento futuro anche per la misura • Misura del BR(Bs→μμ) e dell'angolo con i
del decadimento ultra-raro del kaone neutro.
dati di LHCb del 2012;
MEG ha in programma un aggiornamento impor- • Completamento della costruzione di NA62
tante che potrebbe consentire un miglioramento
e inizio della presa dati nel 2014;
della sensibilità di un fattore 10; se approvato, il • Decisione della costruzione di un’infrastrutrivelatore aggiornato sarà costruito nel 2013 e
tura nell’ambito del progetto bandiera. La
2014 e prenderà dati per i tre anni successivi.
presentazione dei progetti SuperTauCharm
KLOE installerà i suoi aggiornamenti nella prima
Factory e IRIDE (progetto di luce) avverrà
metà del 2013 e avrà una durata di circa tre anni
nell’estate 2013.
dalla fine del rinnovamento di DAFNE. COMPASS
sta migliorando l'area del bersaglio per continuare
il suo lavoro sulle distribuzioni partoniche generalizzate, sulla struttura di spin del protone e sulla
spettroscopia adronica. La sua attività è prevista
dal 2014 fino al 2017. Se la fase di R&S avrà successo, COMPASS andrà a sostituire alcune sezioni
dei fotosensori di RICH che si sono degradati con
il tempo. L'esperimento Mu2E finalizzerà il suo
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 11
Experiment
ATLAS
BABAR
247
72
%
# Countries
2912 8,5%
36
326 22,1%
12
BESIII
12
352
3,4%
11
CDF2
41
474
8,6%
14
CMS
301
2202 13,7%
40
COMPASS
29
217 13,4%
13
KLOE
LHC-B
50
77
74 67,6%
619 12,4%
5
15
LHC-F
MEG
NA62
8
35
68
28 28,6%
66 53,0%
187 36,4%
6
5
12
P-ILC
2
P-SUPERB
25
# scientists
Italy
All
27
TOTEM
UA9
27
19
Armenia, Australia, Austria, Azerbaijan, Belarus, Brazil, Canada, Chile,
China, Colombia, Czech, Denmark, France, Georgia, Germany, Greece,
Israel, Italy, Japan, Morocco, Netherlands, Norway, Poland, Portugal,
Romania, Russia, Serbia, Slovak, Slovenia, South Africa, Sweden,
Switzerland, Taiwan, UK, USA
Canada, France, Germany, India, Israel, Italy, Netherlands, Norway, Russia,
Spain, UK, USA
China, Germany, Italy, Japan, Korea, Netherlands, Pakistan, Russia, Turkey,
Sweden, USA
Canada, France, Germany, Greece, Italy, Japan, Russia, Slovakia, Spain,
Switzerland, Taiwan,UK, USA
Armenia, Austria, Belarus, Belgium, Brazil, Bulgaria, China, Colombia,
Croatia, Cyprus, Czech, Egypt, Estonia, Finland, France, Georgia, Germany,
Greece, Hungary, India, Iran, Ireland, Italy, Korea, Lithuania, Mexico, New
Zeland, Pakistan, Poland, Portugal, Russia, Serbia, Spain, Switzerland,
Taiwan, Turkey, UK, Ukrain, USA, Uzbekistan
Czech, France, Germany, India, Israel, Italy, Japan, Poland, Portugal,
Russia, Switzerland, Taiwan, USA
China, Germany, Italy, Russia, USA
Brazil, China, France, Germany, Ireland, Italy, Netherlands, Poland,
Romania, Russia, Spain, Switzerland, Ukraine, UK, USA
France, Italy, Japan, Spain, Switzerland, USA
Italy, Japan, Russia, Switzerland, USA
Belgium, Bulgaria, Czech, Germany, Italy, Mexico, Romania, Russia,
Slovakia, Switzerland, UK, USA
International collaboration forming
11
176
P-MU2E
Countries
Canada, France, Israel, Italy, Mexico, Norway, Poland, Russia, Spain, UK,
USA (in progress)
International collaboration forming
76
43
35,5%
44,2%
7
5
Czech, Estonia, Finland, Hungary, Italy, Switzerland, USA
France, Italy, Russia, UK, Switzerland
PIANO TRIENNALE 2013-15
Fig. 3.6: Riepilogo della composizione internazionale degli esperimenti finanziati dalla CSN1.
3.2.2 Fisica astroparticellare
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
L’attività descritta in questo paragrafo è coordinata dalla Commissione Scientifica Nazionale
II (CSN2). La descrizione dettagliata delle attività della CSN2 è disponibile al sito web:
http://www.infn.it/csn2/
Missione della CSN2
Come abbiamo visto nel paragrafo 3.1, la ricerca astro-particellare affronta in modo complementare le questioni legate alle componenti
e alle forze fondamentali dell’Universo rispetto
agli studi svolti presso gli acceleratori di particelle. La fisica astro-particellare usa strumenti
ed infrastrutture diverse da quelle che vengono
utilizzate al CERN o presso altri laboratori di fisica delle alte energie (HEP). Infatti, le ricerche
della CNS2 si svolgono spesso in particolari ambienti, naturali (es. spazio, profondità del mare)
o artificiali (es. laboratori sotterranei), in modo
da ottimizzare il rapporto tra segnale e fondo
nello studio di fenomeni estremamente deboli basati sull’ utilizzo dei vari tipi di radiazione cosmica
o su fasci di neutrini. Le ricerche della CSN2 vengono effettuate nel contesto di collaborazioni internazionali in cui l’Italia spesso ha ruoli di
primaria importanza. Tali ricerche sono svolte
lungo le seguenti sei linee di ricerca:
•
•
La fisica del neutrino si svolge principalmente presso i Laboratori Nazionali del Gran
Sasso (LNGS). Questo settore comprende
esperimenti con sorgenti naturali come i neutrini solari (per es. BOREXINO), o con fasci di
neutrini artificiali (OPERA, ICARUS-T600, T2K
(Giappone)). L’obiettivo scientifico primario è
lo studio delle proprietà dei neutrini che a
causa della debolezza della loro interazione
con le altre particelle risultano molto meno
conosciuti delle altre particelle elementari;
Lo studio dei processi rari si svolge anch’esso principalmente ai LNGS. Questo settore comprende gli esperimenti per la ricerca
diretta di materia oscura (DAMA, XENON,
DARK-SIDE), per la ricerca del doppio deca-
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 12
•
•
Fig. 7: Secondo candidato ντ osservato da OPERA sul fascio CNGS
dei LNGS
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Principali risultati del 2012 e prospettive per
il triennio 2013-15
1) Studio delle proprietà del neutrino.
Negli anni ’90 lo studio dei neutrini atmosferici
ha portato alla scoperta del fenomeno delle
26
/
•
oscillazioni tra i diversi tipi di neutrini. Questo fenomeno è studiato ai LNGS sia con i neutrini solari
(esperimento BOREXINO) che con il fascio di neutrini provenienti dal CERN (progetto CNGS, esperimento OPERA ed esperimento ICARUS).
Il 2012 ha portato a dei risultati di grande rilevanza
nel settore della fisica del neutrino. È stata confermata infatti la prima evidenza dell’ oscillazione
νμ→νe, un fenomeno che è sensibile all'angolo di
mixing θ13, l'unico parametro rimasto ancora sconosciuto nella matrice che mescola i tre tipi di neutrini, a parte la fase sensibile alla violazione di CP.
θ13 è stato misurato con precisione da tre esperimenti che usano i neutrini prodotti da reattori nucleari. Questo risultato è stato anche confermato
dai nuovi dati raccolti dall’ esperimento agli acceleratori T2K, il primo esperimento a misurare un
valore non nullo di q13 nel 2011, a cui partecipa
l’INFN; T2K è stato rimesso in funzione agli inizi del
2012 dopo il disastroso terremoto-maremoto che
ha colpito il Giappone nel 2011. Un altro risultato
importante è stato ottenuto dall’esperimento
OPERA ai LNGS principale utilizzatore del fascio di
neutrini del CNGS per lo studio delle oscillazioni
νμ → ντ. OPERA raggiungerà alla fine del 2012 una
luminosità integrata vicina al valore di progetto,
concludendo cosi la fase di presa dati. Analizzando
circa il 40% dei dati raccolti, OPERA ha riportato
l’osservazione di un secondo evento di materializzazione di un neutrino tau nel rivelatore ai LNGS.
Nel periodo 2013-15 lo sforzo di OPERA si concentrerà nell’analisi dell’intera statistica raccolta.
Relativamente alla misura della velocità superluminale dei neutrini, inizialmente annunciata da
OPERA nel settembre 2011, agli inizi del 2012 lo
stesso esperimento ha invece annunciato una revisione dell’analisi che conferma come anche i
neutrini obbediscano alla relatività ristretta. Risultati simili sono stati anche riportati dagli esperi-
PIANO TRIENNALE 2013-15
•
dimento beta senza neutrini (CUORE,
GERDA) e per la ricerca di neutrini provenienti
da collassi gravitazionali stellari (LVD);
Alcuni oggetti astrofisici sono in grado di accelerare particelle cariche fino a raggiungere
energie milioni di volte più alte che agli acceleratori di particelle: a cento anni dalla scoperta dei raggi cosmici, non è ancora stato
chiarito il meccanismo che riesce ad accelerarli
ad energie così alte. Lo studio dei raggi cosmici
a terra si svolge con esperimenti ad alta quota
o sottomarini. Questo settore comprende
esperimenti sui raggi gamma (ARGO, MAGIC
ed in prospettiva CTA), sui raggi cosmici di altissima energia (AUGER) ed il nuovo settore
dell’astronomia neutrinica (ANTARES, NEMO,
KM3-net), che permetterebbe di esplorare il
cielo con un nuovo messaggero, il neutrino
L’atmosfera terrestre rappresenta un ostacolo
importante per le misure di precisione sui
raggi cosmici, per cui è necessario andare
nello spazio per effettuare queste misure. Lo
studio della radiazione cosmica con esperimenti nello spazio comprende l’astronomia
con i raggi gamma di alta energia (AGILE,
Fermi) la ricerca di antimateria primordiale e
lo studio della composizione dei raggi cosmici
(PAMELA, AMS02). Gli esperimenti spaziali
sono realizzati in stretta collaborazione
l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI);
La ricerca diretta delle onde gravitazionali è
svolta utilizzando esperimenti a barre criogeniche (AURIGA, ROG), oppure i moderni rivelatori interferometrici a terra (VIRGO) e nello
spazio LISA-Path Finder. L’obiettivo di questi
esperimenti è identificare in modo non ambiguo il segnale gravitazionale e di dare inizio ad
una nuova astronomia basata sui gravitoni invece che sui fotoni, aprendo finestre osservative sull’ universo assolutamente straordinarie;
Per quanto riguarda lo studio della fisica fondamentale, questo settore comprende esperimenti di precisione sulla gravità, sui
condensati di Bose Einstein e sulle proprietà del
vuoto quantistico. Si tratta di esperimenti di
nuova concezione che spingono al limite la verifica delle proprietà fondamentali della materia
e della gravità.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 13
27
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
menti ICARUS, BOREX e LVD al Gran Sasso.
Un altro rilevante risultato ai LNGS è costituito
dalla misura di precisione da parte di BOREXINO
del flusso dei neutrini solari della sequenza del 7Be
ed il limite sull’asimmetria giorno/notte, misure
che hanno permesso di validare in modo indipendente l’ “effetto materia” nelle oscillazioni di neutrino, nel caso del Large Mixing Angle (LMA).
Presso i LNGS ICARUS T600 sta funzionando regolarmente da due anni registrando gli eventi prodotti dal fascio di neutrini CNGS. T600 è il più
grande rivelatore ad Argon liquido mai realizzato
al mondo, una raffinata "camera di bolle" per
neutrini: questo tipo di rivelatore ha la massa sufficientemente grande per rivelare le interazione dei
neutrini, ma allo stesso tempo è in grado di fornire
un’immagine 3D ad alta risoluzione degli eventi
prodotti. Questa tecnologia, inventata da Carlo
Rubbia e sviluppata negli ultimi dieci anni dall'INFN, è particolarmente adatta a sviluppare una
nuova generazione di rivelatori di neutrini, rivelatori di materia oscura o rivelatori di decadimento
del protone e giocherà un ruolo rilevante nel prossimo futuro.
Se i neutrini sono particelle di Majorana, la massa
del neutrino può essere determinata tramite il
doppio decadimento beta senza neutrini nello
stato finale (0ν2β). Se invece sono particelle di
Fermi questo processo non è permesso. L’INFN sta
sviluppando due esperimenti volti a rilevare il decadimento 0ν2β: un rivelatore di medie dimensioni
che dal 2011 sta acquisendo dati utilizzando cristalli di germanio (GERDA) e un rivelatore di grandi
dimensioni in fase di costruzione (CUORE), composto da circa 1000 bolometri criogenici di ossido
di tellurio. La costruzione di CUORE, che vede una
significativa partecipazione degli Stati Uniti, dovrebbe essere completata nel 2014-15. Con questi
due esperimenti l’INFN si trova all’avanguardia
della ricerca in questo settore, cruciale per la comprensione della natura ultima di questa elusiva particella.
Studio delle oscillazioni del neutrino. La determinazione del valore di θ13, e il fatto che esso sia relativamente grande fornisce una informazione
importante per pianificare il futuro delle ricerche
nel settore delle oscillazioni del neutrino. Assumendo il modello di riferimento a tre neutrini, i
due prossimi passi riguardano la determinazione
della gerarchia delle masse dei tre neutrini e la
determinazione della fase della matrice di mixing, parametro importante in quanto sensibile
alla violazione di CP.
D’altra parte, esiste un numero significativo di ano-
malie in esperimenti di neutrini a bassa energia
(LNSD, MiniBoone, Neutrini da reattore), che
suggeriscono il fatto che il modello a tre neutrini
potrebbe essere insufficiente e che potrebbero
esistere neutrini “sterili” (nel senso che non interagiscono con la materia ordinaria) in cui i
neutrini “normali” potrebbero oscillare. È opportuno ricordare che c’è una indicazione anche di
tipo cosmologico (dati CMB) che suggerisce un
numero “efficace” di famiglie di neutrini pari a 4.
È chiaro che l’eventuale conferma dell’esistenza di
una o più famiglie di neutrini sterili avrebbe conseguenze importantissime sulla nostra comprensione delle leggi fondamentali dell’ universo.
Sulla base dello stato dell’arte in questo settore,
tenendo conto della complessità e del costo
delle infrastrutture necessarie per lo studio delle
oscillazioni dei neutrini, la comunità internazionale ha definito una serie di obiettivi a medio e
lungo termine.
Nel medio termine (3-5 anni), al CERN è allo studio
un progetto di fascio di base corta in grado di ospitare un esperimento proposto dalle comunità di
ICARUS e OPERA (progetto ICARUS-NESSIE) per lo
studio delle oscillazioni di neutrino a bassa energia
rilevanti per la ricerca dei neutrini sterili. Considerando che nel 2013 il fascio CNGS verrà spento e
che gli esperimenti ICARUS e OPERA ai LNGS
smetteranno di funzionare, liberando risorse
umane e materiali, il progetto ICARUS-NESSIE potrebbe diventare una opzione potenzialmente interessante per l’ INFN nel settore della fisica del
neutrino. Ovviamente è necessario che almeno
due condizioni siano rispettate affinché l’INFN sia
coinvolto attivamente in questo progetto: il CERN
deve fornire un nuovo fascio di neutrini e si deve
formare una grande collaborazione internazionale,
che possa garantire una adeguata suddivisione dei
costi e che sia in grado di realizzare il progetto.
Sempre nel medio termine il gruppo cinese di
Daya Bay sta preparando un progetto per spingere
la sensibilità della misura in corso fino a determinare la gerarchia delle masse dei neutrini. Data la
specifica competenza dei ricercatori INFN nel settore dei liquidi ultrapuri e delle tecniche di bassissimo conteggio, e considerando i significativi
investimenti fatti dalla Cina in questo settore e
gli eccellenti risultati ottenuti fino ad ora, l’INFN
sta seriamente considerando la possibilità di partecipare all’esperimento Daya Bay 2, nell’ ambito
di un accordo generale di collaborazione tra
l’INFN e l’istituto di ricerca cinese IHEP.
Lo studio delle oscillazioni di neutrino a cortissima
base, allo scopo di verificare la presenza di neutrini
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 14
sterili, è un altro settore di interesse nel periodo
2013-15. Un grant ERC-senior approvato nell’ottobre 2012, porterà nuove significative risorse che
saranno utilizzate per un nuovo esperimento basato sull’ utilizzazione di intense sorgenti di neutrino collocate nelle adiacenze del rivelatore
Borexino.
Per quanto riguarda la determinazione della massa
del neutrino studiando i processi di decadimento
doppio beta senza neutrini, il prossimo triennio
vedrà il completamento dell’esperimento Gerda e
l’inizio del funzionamento di CUORE. Per quanto
riguarda il futuro di questo settore, è in corso una
importante attività di R&D basata su un ERC-senior
vinto nel 2011 allo scopo di definire le caratteristiche della prossima generazione di questo tipo di
esperimenti, aumentandone significativamente la
sensibilità
della competizione internazionale: sono stati approvati recentemente due nuovi esperimenti per
la ricerca diretta presso i LNGS (XENON approvato nel 2011 e Dark Side approvato nel 2012).
In particolare il programma XENON1T è previsto
migliorare la sensibilità di XENON100 di due ordini di grandezza nel corso dei prossimi tre anni.
Inoltre Dark-Side, basandosi su una tecnica
complementare a quella dello Xenon in quanto
utilizza Argon liquido depleto, potrebbe raggiungere sensibilità competitive o migliori di
quelle con lo Xenon. Questi due esperimenti si
svolgono ai LNGS con la partecipazione di ricercatori INFN, ma sono realizzati da due collaborazioni internazionali guidate da ricercatori
americani a testimonianza di quanto questa infrastruttura sia in grado di attrarre i migliori ricercatori del settore a livello mondiale.
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
3) Lo studio dei messaggeri dell’Universo.
Nel 2011 sia AGILE che Fermi hanno osservato
significative variazioni di intensità della sorgente
Cignus-X3, una fonte di raggi gamma che è
stata sempre considerata come una candela di
riferimento per i raggi gamma. Per questa importante misura AGILE ha ricevuto il premio
Bruno Rossi per il 2011. Nello stesso periodo
Fermi ha pubblicato numerosi lavori scientifici di
alto livello, alcuni dei quali molto rilevanti per la
fisica delle astroparticelle. In particolare, ha
esteso la misura del rapporto positroni/elettroni
fino a 250 GeV, abilmente sfruttando il campo
magnetico terrestre come spettrometro di carica. Il risultato di Fermi conferma la crescita
della frazione di positroni osservati per la prima
volta da PAMELA, estendendo l’intervallo energetico oltre i 100 GeV.
PAMELA ha continuato la presa dati per il quinto
anno consecutivo, fornendo misurazioni di alta
precisione della composizione dei raggi cosmici
28
PIANO TRIENNALE 2013-15
2) Studio di fenomeni rari (materia oscura).
In questo settore sono in corso ricerche sia di
tipo diretto, presso i LNGS, che indiretto, con
esperimenti nello spazio e a terra. Si tratta di un
settore di ricerca del massimo interesse a livello
internazionale. Le ricerche tese a determinare la
natura di queste particelle sono risultate però
fino ad ora inconcludenti: le uniche due eccezioni sono date da due esperimenti italiani,
DAMA ai LNGS (ricerca diretta) e Pamela nello
spazio (ricerca indiretta).
Da circa un decennio DAMA infatti osserva una
modulazione stagionale nei conteggi a bassa soglia in cristalli di Ioduro di Sodio, che sarebbe
compatibile con l’interazione diretta di particelle
debolmente interagenti; a seguito di un miglioramento della sensibilità della strumentazione,
DAMA sta raccogliendo in questi anni ulteriori
dati. Nel 2009, studiando accuratamente la composizione dei raggi cosmici carichi nello spazio,
prima che vengano assorbiti dalla nostra atmosfera, la missione italo-russa Pamela ha ottenuto
indicazioni di un aumento nel rapporto tra positroni ed elettroni al di sopra di 10 GeV che potrebbe essere collegabile all’esistenza della
materia oscura. Dopo l’approvazione (2011)
della partecipazione dell’INFN all'esperimento
XENON100 e al futuro esperimento XENON1T,
la Collaborazione XENON100 ha presentato nel
2012 un risultato venti volte migliore rispetto ai
dati pubblicati nel 2010.
Questa misura rappresenta attualmente il migliore limite sulla materia oscura ottenuto con
esperimenti basati su liquidi criogenici (Fig. 3.8).
Questa linea di ricerca vede l’INFN alla frontiera
Fig. 3.8: limiti sulla ricerca della materia oscura ottenuti con esperimenti
basati su liquidi criogenici.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 15
29
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
e del loro spettro energetico. In particolare sono
stati ottenuti due nuovi importanti risultati: l'osservazione di un imprevisto cambiamento della
pendenza spettrale dei protoni e dell’elio ad
energie superiori a 200 GeV e l'osservazione di
una fascia di antiprotoni intrappolati nelle fasce
di Van Allen, misurati all'interno dell’ Anomalia
del Sud Atlantico. Gli antiprotoni intrappolati in
questa fascia hanno una intensità di flusso 1000
volte superiore a quello di origine galattica, a testimonianza di un efficace meccanismo di accumulo ed intrappolamento nel campo magnetico
terrestre, probabilmente causato dal decadimento degli antineutroni prodotti nelle interazioni dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre.
Dal maggio 2011 il grande spettrometro magnetico AMS-02 ha iniziato a raccogliere dati sulla
Stazione Spaziale Internazionale (ISS).
Tutti gli esperimenti spaziali a cui partecipa l’INFN
sono realizzati in stretta collaborazione con l’ ASI
in un contesto di collaborazioni internazionali.
Nel periodo 2013-15 saranno operative le missioni spaziali Fermi ed AMS-02. I dati che esse
forniranno, anche congiuntamente con altri osservatori nello spazio o a terra, permetteranno
di estendere e migliorare lo studio dell’universo
cercando tracce di fenomeni rari e processi non
riproducibili agli acceleratori di particelle. La preparazione di nuovi esperimenti spaziali richiede
una lunga preparazione e una fase di ricerca e
sviluppo allo scopo di ottimizzare le tecniche di
misura della radiazione cosmica nello spazio. Per
questo motivo la CNS2, in collaborazione con
l’ASI, sostiene attività preparatorie ed esplorative
per la prossima generazione di rivelatori spaziali.
In particolare sono in corso di studio: a) la partecipazione all’esperimento JemEUSO, proposto
dall’agenzia spaziale giapponese e dedicato allo
studio dei raggi cosmici di energia estrema, b)
un nuovo esperimento in collaborazione con i
russi (Gamma400) dedicato ai raggi gamma e
allo studio della composizione al ginocchio dello
spettro dei raggi cosmici, c) il potenziale di ricerca di esperimenti di fisica delle particelle da
svolgersi sulla stazione spaziale cinese.
Il settore spaziale è ricco di ricadute applicative:
nel periodo 2013-15 si svilupperà il progetto
FP7-SR2S a guida INFN e dedicato allo studio
della protezione degli astronauti dalla radiazione
cosmica per mezzo di magneti superconduttori
e il progetto premiale in collaborazione tra l’ ASI,
INFN e INGV, Limadou-Matteo Ricci, dedicato
allo studio dell’accoppiamento fra fenomeni sismici e magnetosfera in collaborazione con la
Cina. Entrambi i progetti sono inseriti nelle attività della CSN5 ma sono spinoffs di progetti spaziali della CNS2, in particolare AMS-02.
4) Studio della radiazione cosmica da terra.
Negli ultimi anni sono stati molti i risultati sui
raggi gamma di altissima energia, la misura dei
raggi cosmici di energia estrema (EECR) e l'astronomia neutrinica.
Nel settore dei raggi gamma di alta energia i due
telescopi Cherenkov del rivelatore MAGIC operano ora in modalità stereo, con una soglia che
è attualmente al di sotto dei 50 GeV, la più bassa
per questo tipo di rivelatori, permettendo a
MAGIC di sovrapporre i suoi risultati con le misure di rivelatori spaziali come Fermi ed AGILE.
Grazie alla bassa soglia MAGIC ha potuto per
primo rivelare l’emissione di fotoni di altissime
energie da parte di una pulsar, Crab, (con relativa
pubblicazione su Science), e ha esteso l’osservazione fino a 400 GeV. Inoltre ha rivelato il maggior numero di sorgenti lontane (a redshift
maggiore di 0.2) tra i telescopi Cherenkov, con
importanti implicazioni sulla fisica della propagazione dei fotoni (pubblicato su Science).
Un gran numero di risultati sono stati ottenuti
dall’ esperimento ARGO in Tibet, tra cui le prime
osservazioni del Granchio e di altri emettitori di
gamma di altissima energia con un rivelatore di
superficie. ARGO ha inoltre osservato l’esistenza
di una inaspettata anisotropia nel flusso dei raggi
cosmici. Una spiegazione convincente di questi
effetti non è ancora stata proposta.
Dal suo completamento alla fine del 2008, il
grande rivelatore Auger in Argentina ha funzionato senza interruzioni, confermando con sempre maggiore evidenza l’esistenza del cutoff
previsto da GZK. All’aumentare della statistica
l’evidenza della presenza di sorgenti di EECR è
però diventata più debole (2-3 σ). È in corso
una intensa attività di R&D in Auger per la misura della composizione dei raggi cosmici tra il
ginocchio e il taglio di GZK.
Nelle profondità del mare Mediterraneo il telescopio per neutrini ANTARES ha continuato a
prendere dati con tutti e 12 le torri di rivelazione
in condizioni di funzionamento stabile. Si tratta
del primo telescopio di neutrini operante per
lungo tempo nel mare Mediterraneo, precursore
del progetto KM3-Net (vedi la sezione sulle
Grandi Infrastrutture.
Nel 2012 verrà completato il programma sperimentale del progetto ARGO, mentre il progetto
Auger è previsto continuare fino al 2015 per rac-
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 16
30
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
6) Esperimenti di precisione in fisica generale.
Questa area di ricerca della CSN2 è caratterizzata
da piccoli esperimenti multidisciplinari, la cui ap-
Caratteristiche delle attività di ricerca della
CNS2
I risultati ottenuti dalla comunità italiana nel settore astroparticellare rappresentano il risultato
di un continuo sviluppo tecnologico e di una accurata pianificazione, in cui esperimenti esplorativi di prima generazione precedono i grandi
esperimenti dotati di sensibilità molto maggiore,
ma che naturalmente richiedono maggiore impegno economico e maggiori garanzie di ritorno
scientifico. Date le dimensioni e la complessità
di tali esperimenti, essi sono svolti nell’ambito
di collaborazioni internazionali, sia in ambito europeo che globale.
Molti esperimenti astro-particellari prevedono
tempi di misura molto lunghi. Si tratta di veri e
propri osservatori che ricercano fenomeni rari,
che, come abbiamo visto, hanno origine al di
fuori della Terra.
In questi casi quindi la programmazione e l’effettuazione degli esperimenti procede in modi
diversi da quelli tipici degli esperimenti agli acceleratori e richiede una grande flessibilità.
Le misure di eventi molto rari implicano sensibilità non ottenibili in presenza del rumore di
fondo causato nei rivelatori da eventi indotti dai
raggi cosmici: LNGS rappresenta la sede ideale
per questi esperimenti di punta.
L’elevato numero di fisici italiani e stranieri che
operano nei LNGS dimostra il ruolo mondiale di
questi laboratori nelle ricerche in corso.
/
5) Le onde gravitazionali.
A partire dall'estate 2011 e fino al 2014 l'interferometro VIRGO, non sarà operativo: per questo motivo l’INFN manterrà in funzione due delle
tre barre criogeniche, Nautilus e Auriga; la terza,
Explorer, è stata chiuso alla fine del 2010.
Lo stato e il potenziale di fisica dell’infrastruttura
EGO-VIRGO viene descritta nel Capitolo IV.
provazione può solo essere fatta sulla base delle
proposte ricevute e difficilmente può essere programmata nel medio o lungo termine.
Lo sviluppo di esperimenti ultrasensibili basati sull’impiego dell’interferometria atomica nei condensati di Bose Einstein, suscita molto interesse a
causa della potenziale sensibilità di queste tecniche che potrebbero ad esempio permettere di ridurre la complessità degli interferometri laser per
le onde gravitazionali. Lo studio delle proprietà
del vuoto quantistico è un altro tema di interesse
della Commissione con gli esperimenti MIR, dedicato allo studio dell’effetto Casimir dinamico
e PVLAS dedicato alla misura della birifrangenza
quantistica del vuoto.
Nel settore spaziale, il lancio del satellite LARES,
progettato per testare accuratamente l’effetto
Lense-Thirring, e avvenuto con successo nella
primavera del 2012, permetterà un grande miglioramento della sensibilità dei test di relatività
generale.
PIANO TRIENNALE 2013-15
cogliere la statistica necessaria per completare le
misure delle proprietà dello spettro dei raggi cosmici in prossimità del taglio GZK. La continuazione di questo tipo di studi è verosimilmente
legata allo sviluppo di nuove tecniche di misura
in grado di monitorare volumi di atmosfera
molto grandi con un costo contenuto: un esempio è rappresentato dalle tecniche basate sulla
rivelazione di onde radio o l’osservazione dallo
spazio con l’esperimento JEM-EUSO.
La sostanziale novità in questo settore è rappresentata dall’approvazione, alla fine del 2011, del
progetto KM3 ai LNS. La sua descrizione è fornita nel cap. 4
L’evoluzione dei telescopi Cherenkov esistenti
nel progetto CTA, che aggrega tutti i gruppi attualmente coinvolti in questo tipo di rivelatori
insieme a ricercatori provenienti da altri ambiti,
avrà un’accelerazione.
Verranno definiti nel 2013 i siti di realizzazione
di CTA, e si comincerà a impiantare i primi prototipi dei nuovi telescopi. Questi sono in gran
parte ricavati dai telescopi esistenti; lo sviluppo
di CTA coinvolgerà tecniche sperimentali (elettronica, sensoristica) caratteristiche dell’INFN.
CTA avrà una sensibilità di un ordine di grandezza migliore dei telescopi Cherenkov oggi
operativi; già dopo i primi tre anni dovrebbe
poter essere competitivo con MAGIC, HESS e
VERITAS.
Il numero di sorgenti gamma di altissime energie dovrebbe decuplicare grazie a CTA, e ci si
aspetta che vengano aperte nuove frontiere legate alla fisica delle particelle (materia oscura,
propagazione di fotoni su scale cosmologiche,
simmetrie fondamentali, raggi cosmici). L’ INFN
sta considerando seriamente la possibilità di partecipare a CTA, unendosi all’INAF che ha già approvato la sua partecipazione. Una decisione
finale sarà presa all’inizio dell’anno prossimo.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 17
L’attività spaziale dell’INFN ha raggiunto nel
2011 dei risultati scientifici di assoluta importanza, che hanno fornito all’Istituto visibilità e
leadership internazionali. È confermata la rilevanza di questo settore nell’ambito delle attività
della CSN2, settore su cui l’Istituto è impegnato
dalla metà degli anni ’90, nell’ambito di una
forte collaborazione con l’ASI. Gli sviluppi nel
settore della strumentazione nello spazio realizzati dall’INFN in collaborazione con l’industria
nazionale sono sorgente di ricadute applicative
e arricchimento tecnologico con importanti risvolti per la competitività del sistema industriale
nazionale. La tab. in fig. 3.9 elenca la proiezione
delle risorse minime necessarie allo svolgimento
del programma della CSN2 nel prossimo triennio,
confrontate con le risorse utilizzate nel 2012.
31
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Progetti prioritari nel periodo 2013-15
LNGS è attualmente il laboratorio sotterraneo migliore al mondo. Nei prossimo anni le priorità del
laboratorio saranno nel settore della ricerca della
materia oscura e dei decadimenti ultrarari e le ricerche di oscillazioni di neutrino a brevissima base.
Se inizierà la realizzazione dell’esperimento ICARUS-NESSIE al CERN ( con il necessario coinvolgimento di una grande comunità internazionale),
questo progetto diventerà un riferimento importante per la CSN2 nel corso dei prossimi 3 anni.
Nel settore spaziale, la disponibilità dei dati di
LARES permetteranno di effettuare una precisa
misura dell’ effetto Lens Thirring nel corso dei
prossimi 3-4 anni. Per quanto riguarda lo studio
della radiazione cosmica nel prossimo triennio
Fermi ed AMS-02 saranno gli strumenti di riferimento per la comunità
scientifica impegnata nel
CNS2
2012
2013
2014
2015
Line 1 NEUTRINO PHYSICS
4340,5
4018
6740
6140
settore spaziale. A terra
Line 2 RARE PHENOMENA
1022,5
846
650
650
MAGIC continua a regiLine 3 COSMIC RADIATION
2651,5
1776
2350
2600
strare dati su emettitori
Line 4 COSMIC RADIATION IN SPACE
1460,5
1344
1370
1420
di fotoni ad alte energie
Line 5 GRAVITATIONAL WAVES
1674
1119
990
940
Line 6 FUNDAMENTAL PHYSICS
350,5
440,5
260
260
con importanti connesOther (Computing, Coordinators support)
823
1926
850
900
sioni con la fisica dei
Total
12322,5 11469,5
13210
12910
raggi cosmici; una transizione verso il progetto
Fig. 3.9: CSN2 proiezione delle risorse necessarie per il prossimo
triennio. Unità k€. Non sono incluse le risorse esterne provenienti CTA appare naturale ed è considerata favorevolda EU, ASI, PON etc.
mente nell‘INFN, ma è ancora in corso di valutazione. Lo studio dei
raggi cosmici ad energie
Linea scientifica: CSN2
FTE INFN staff + art.23,15 (anno 2012)
160,4
estreme rappresenta inFTE Associati staff (anno 2012)
212,4
fine una consolidata
Assegnisti, borsisti, dottorandi (anno 2012)
196,0
linea di sviluppo dell’
Totale risorse finanziarie spese 2010-2012 (k€)
39.874,5
INFN, con esperimenti
di cui spese per investimenti (inv., c.a.) 2010-2012 (k€)
10.097,0
sia a terra (AUGER nella
Fig. 3.10: Composizione, risorse finanziarie e investimenti per la CS2N
sua
fase
finale)
che
in
prospettiva
nello spazio (JEM(2010-2012).
EUSO). L’approvazione del progetto KM3 a CaSettore CSN2
FTE (%)
Fondi(%)
tania, concretizza un investimento decennale di
Fisica del neutrino
19.3
25.0
R&D effettuato dall’ Istituto e offre una decisiva
Ricerca di processi rari
12.3
23.0
occasione di leadership europea nel settore
Raggi Cosmici (terra &s/acqua)
28.5
21.0
Raggi Cosmci (spazio)
17.0
15.5
dell’astronomia neutrinica.
Onde Gravitazionali
Fisica Generale
17.9
4.1
11.5
4.0
Fig. 3.11: CSN2 suddivisione del personale nelle 6 linee di ricerca (2012).
Coordinatore Nazionale
Coordinatore Locale
Coordinatore CSN2
FTE di dipendenti INFN
FTE di dipendenti Universitari
Presentazioni a conferenze
Tesi di dottorato in CSN2
Uomo (%)
79
81
65
78
77
75
62
Fig. 3.12: CSN2 suddivisione di genere (2012).
Donna (%)
21
19
35
22
23
25
38
MILESTONES periodo 2013-2015
• Pubblicazione primi risultati di AMS-02
sulle misure di precisione della composizione dei raggi cosmici;
• Pubblicazioni risultati dell’esperimento
GERDA al LNGS per la ricerca del decadimento doppio beta e la verifica della teoria del neutrino di Majorana;
• Completamento (2012) della presa dati e
della relativa analisi (2012-14) dell’esperimento OPERA;
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 18
•
•
•
•
•
•
Lancio di LISA Pathfinder (2014), il dimostratore tecnologico dell’interferometro
spaziale LISA per la ricerca delle onde
gravitazionali;
Costruzione (2012-2014) del rivelatore
CUORE;
Completamento (2012-2014) del rivelatore XENON 1T;
Costruzione dell’esperimento Dark-Side
per la ricerca della materia oscura presso
i LNGS;
Costruzione (2012-2014) dell’osservatorio
sottomarino di neutrini KM3;
Misura dell’effetto Lense-Thirring con il
satellite geodetico LARES.
INFRASTRUTTURE per la ricerca (2011-2013)
Potenziamento dei LNGS per ospitare la
nuova generazione di rivelatori per lo studio della materia oscura;
• Potenziamento del sito di Capo Passero per
lo sviluppo del rivelatore sottomarino KM3;
• -Potenziamento delle infrastrutture di Calcolo (CNAF) per l’analisi delle grandi quantità di dati prodotte dagli esperimenti a
terra e nello spazio della CNS2.
•
lo studio dei processi nucleari indotti da fasci di fotoni ed elettroni con energia fina a 12 GeV. L’inizio
della sperimentazione è previsto per il 2014 ed include una serie di misure inclusive ed esclusive di
alta precisione, con fasci e bersagli polarizzati, volte
alla ricerca di risonanze barioniche predette dalla
teoria, ma non ancora identificate e allo studio
delle correlazioni spin-moto orbitale nel nucleone.
Inoltre, l’elevata qualità dei fasci permetterà uno
studio ad altissima precisione di processi di violazione di parità che permetteranno di verificare il
Modello Standard e cercare indicazioni di nuova fisica. Per il completamento della strumentazione è
necessario un contributo di circo 1.8 MEuro. Questo progetto prevede il coinvolgimento di una vasta
comunità internazionale ed i fisici italiani coinvolti
sono circa 40. In figura 3.13 sono presentati i risultati nuovi sulla foto-produzione del mesone eta con
fasci polarizzati (asimmetria).
32
/
Fig. 3.13: Misura della foto produzione del mesone η con fotoni polarizzati ottenuta dall’esperimento MAMBO.
Altrettanto efficaci per lo studio delle proprietà
nucleari sono le sonde adroniche. Produrre in laboratorio adroni diversi dai nucleoni e farli interagire con i nuclei permette di comprendere le
diverse proprietà dell’ interazione forte in presenza di materia nucleare. Di particolare interesse sono i kaoni che contengono un quark con
sapore stranezza (quark “strano”) e che possono essere catturati o formando atomi kaonici
in cui un kaone si muove su ‘’orbite” con raggi
circa 1000 volte minori di quelle tipicamente
elettroniche (esperimento SIDDARTHA) oppure
formando i cosiddetti ipernuclei, dove un nucleone è sostituito da una particella più pesante
che contiene un quark “strano” (esperimento
ULYSSES presso il laboratorio giapponese JPARC
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
La struttura e la dinamica degli adroni
La teoria che descrive i quark e le loro interazioni
(detta Cromo Dinamica Quantistica, Quantum
Chromo Dynamics o QCD) non è ancora in grado
di spiegare in modo soddisfacente la struttura dei
nucleoni. Ad esempio, rimane ancora da chiarire
come i quark e i gluoni si combinino per generare
le ben note proprietà del protone e del neutrone,
quali massa, spin e momento angolare, e anche a
produrre lo spettro delle risonanze barioniche.
Lo studio della struttura degli adroni può essere
condotto sia utilizzando sonde elettromagnetiche
che sonde adroniche. Le sonde elettromagnetiche
hanno la capacità di entrare in profondità nella materia nucleare senza alterare sostanzialmente il sistema e, grazie all’elevata qualità dei fasci sia di
fotoni che di elettroni che si possono ottenere oggi,
permettono di effettuare misure di altissima precisione. Questo programma sperimentale è in corso
in Germania, a Bonn, con fotoni di energia fino a
3 GeV (esperimento MAMBO) e soprattutto presso
il laboratorio americano JLab, in Virginia (esperimento JLAB12). In particolare, JLAB12 è impegnato
nella costruzione dei nuovi rivelatori necessari per
PIANO TRIENNALE 2013-15
3.2.3 La fisica nucleare
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 19
(Japan Proton Accelerator Research Complex)).
La sperimentazione con kaoni presso LNF ha portato alla misura più precisa ora esistente del sistema protone-kaone (idrogeno kaonico, vedi
figura 2) e del 4He, grazie agli alti valori di luminosità ottenuti per il collisionatore DAFNE e ad
una maggiore precisione dei rivelatori. Nel caso
dell’4He i nuovi dati concordano con la teoria e
risolvono una controversia aperta da dati preesistenti tra di loro discordanti.
33
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Fig. 3.14: Misura dello spettro dell’idrogeno kaonico realizzata dall’esperimento SIDDHARTA
In questo campo è in fase di discussione la partecipazione alle attività sperimentali del laboratorio
internazionale FAIR (Facility for Antiproton and Ion
Research) in costruzione a Darmstadt, Germania.
La partecipazione si articola su due progetti complementari. La collaborazione PANDA sta preparando la sperimentazione relativa allo studio
molto dettagliato della struttura degli adroni e
delle diverse fenomenologie prodotte dall’interazione forte utilizzando come sonda un fascio
di antiprotoni (l’antiparticella del protone nel
mondo speculare dell’antimateria). Questo fascio avrà caratteristiche di intensità e purezza
uniche al mondo. Attualmente i ricercatori di
PANDA sono impegnati in un’intensa attività di
R&D per il rivelatore e di simulazione per le prestazioni strumentali e per la fisica. Per i programmi a più lungo termine a FAIR è in corso
un’attività per sviluppare una tecnica molto efficace per la polarizzazione di antiprotoni (PAX)
per realizzare in futuro studi sullo spin dei quark.
Il programma scientifico è di primaria rilevanza,
ma l’impegno economico previsto dell’ordine di
5 MEuro non può essere supportato dal budget
ordinario della commissione.
Transizioni di fase nella materia adronica
La collisione tra ioni a energie ultrarelativistiche
è caratterizzata da densità di energie sufficientemente elevate da permettere una transizione
dalla materia adronica ad uno stato deconfinato
di quark e gluoni, la stessa che si presume abbia
avuto luogo nell’Universo primordiale, nei primi
dieci milionesimi di secondo dopo il Big Bang.
Lo studio del quark-gluon plasma è l’ambizioso
obiettivo scientifico dell’esperimento ALICE al
collisionatore LHC al CERN di Ginevra. L’interazione di ioni Pb a energie di 5.5 TeV assicurerà
la produzione di una miriade di particelle (adroni
coi loro decadimenti in leptoni) e la loro misura
permetterà di comprendere la materia nucleare
in condizioni estreme di temperatura e di densità di energia. In tutti i suoi diversi aspetti la
sperimentazione di ALICE a LHC rappresenta
una sfida sia come complessità tecnologica sia
come dimensioni e ampiezza della collaborazione. La partecipazione INFN in ALICE ha avuto
e ha un ruolo centrale nell’esperimento, dapprima nella costruzione dell’apparato e attualmente nella conduzione della sperimentazione
e nell’analisi dei dati, come testimoniato dai vari
ruoli di responsabilità. Sfruttando le collisioni
protone-protone, ALICE ha ottenuto nel 2011
numerosi risultati utili a caratterizzare le collisioni e tra essi quelli sulla formazione di risonanze e di nuclei e anti nuclei (vedi figure 3.15
e 3.16). Va sottolineata l’importanza delle misure di molteplicità delle particelle cariche e del
rapporto protone antiprotone alle energie di 0.9
e 7 TeV nel centro di massa, che forniscono rilevanti verifiche dei modelli teorici. Molti altri risul-
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 20
tati saranno disponibili a breve e in particolare
anche dalle collisioni tra Pb-Pb acquisite a fine
anno a LHC. Nel loro complesso i risultati ottenuti
mostrano l’eccellente funzionamento dell’acceleratore LHC e dell’apparato ALICE sia per la parte
strumentale sia per l’analisi dati.
Fig. 3.15: Prima misura della polarizzazione della J/ψ realizzata dall’esperimento ALICE.
34
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Fig. 3.16: Produzione di antimateria misurata dall’esperimento ALICE
a LHC con le collisioni Pb-Pb.
Struttura nucleare e meccanismi di reazione
Il problema centrale attualmente affrontato con
particolare vigore nei diversi laboratori (Europa,
Usa e Giappone) è quello dell’evoluzione delle
proprietà caratteristiche dei nuclei e/o della materia nucleare asimmetrica (masse, interazioni,
simmetrie, eccitazioni, gradi di libertà collettivi), in
presenzacioè di un rapporto anomalo di neutroni
e protoni. L’ambizioso programma, che richiede
molte informazioni sperimentali, è infatti quello
di comprendere i limiti della stabilità nucleare e
ottenere in laboratorio nuclei non presenti sulla
Terra, ma che potrebbero invece esistere in condizioni simili a quelle che si realizzano nel cosmo.
Le collaborazioni INFN impegnate in queste problematiche sono molto attive e utilizzano prevalentemente i fasci di ioni dei laboratori LNL
(esperimenti GAMMA, NUCL-EX, PRISMA, EXOTIC) e LNS (esperimenti EXOCHIM, FRAG, MAGNEX, LNS-STREAM), ma anche i fasci di ioni
radioattivi dei laboratori esteri, in particolare
GANIL in Francia e GSI Helmholtz Centre for
Heavy Ion Research (Darmstadt, Germania).
La sperimentazione INFN si è focalizzata sulle interazioni e sulla materia neutronica, attualmente
di grande interesse anche per l’astrofisica, in particolare per la nucleosintesi degli elementi pesanti
e per le stelle di neutroni. Esperimenti a LNL e GSI
di responsabilità delle collaborazioni INFN hanno
dato contributi significativi per isolare interessanti
effetti del sistema a molti corpi tra cui gli accoppiamenti di fononi di vibrazione alle particelle, effetti di pairing ed eccitazioni che coinvolgono
vibrazioni puramente neutroniche. Esperimenti
con l’apparato CHIMERA ai LNS hanno fornito risultati particolarmente interessanti sulla dipendenza dell’energia di simmetria (presente quando
vi è un’asimmetria nel numero di protoni e neutroni) dalla densità barionica, rilevanti per la descrizione delle stelle di neutroni.
Questi esperimenti saranno successivamente
estesi a energie più alte con nuove misure in
programma a GSI con la responsabilità INFN.
In quest’ottica è importante il contributo dei due
laboratori nazionali LNL e LNS dotati di strumentazione di avanguardia. Entrambi possiedono
uno spettrometro magnetico (PRISMA a LNL e
MAGNEX a LNS) e rivelatori a grande accettanza
per raggi gamma (EUROBALL a LNL e MEDEA a
LNS) e particelle cariche (in particolare CHIMERA
ai LNS). Le misure di fisica programmate riguardano lo studio di modi di eccitazioni in nuclei mo-
PIANO TRIENNALE 2013-15
Dopo un ultimo run p-Pb (fascio di protoni contro
fascio di ioni di piombo) all’inizio del 2013, è prevista una lunga chiusura fino al 2014 che permetterà di effettuare la manutenzione dell’apparato
e l’inizio della costruzione di nuovi componenti
del rivelatore ALICE. Questi ultimi permetteranno
di aumentare la precisione nella ricostruzione delle
tracce delle particelle prodotte, in particolare per
il rivelatore di vertice basato su pixel di silicio a cui
contribuisce l’INFN. Il numero di ricercatori equivalenti che partecipano a questa attività è pari a
circa 140. A parte le richieste economiche necessarie per il funzionamento ordinario dei rivelatori,
nel triennio sarà necessario acquisire circa 2500
kEuro per l’inizio della costruzione dell’upgrade.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 21
35
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
deratamente ricchi di neutroni, che sono d’interesse e preparatori anche in vista della sperimentazione con fasci radioattivi di prossima
generazione, come quelli di SPES o SPIRAL2. A
LNS si utilizzeranno sempre di più i fasci radioattivi di nuclei leggeri prodotti sia da EXCYT che
con la tecnica della frammentazione in volo, soprattutto grazie al potenziamento previsto dal
finanziamento premiale LNS-ASTROFISICA NUCLEARE.
Ai LNS si sta inoltre realizzando un programma
di misure di frammentazione, alcune d’interesse
per la cura dei tumori con fasci di particelle nu- Fig. 3.18: Illustrazione delle prestazioni del prototipo del rivelatore
cleari (adroterapia) e altri per creare nuclei nella FAZIA per la rivelazione degli ioni pesanti.
Astrofisica nucleare e ricerca interdisciplinare
regione di instabilità protonica.
Poiché le stelle sono vere centrali di energia nucleare
galattica, è importante, per capire la loro vita, realizzare in laboratorio misure di alta precisione delle reazioni chiave coinvolte. Queste reazioni nucleari
giocano un ruolo essenziale nell’origine ed evoluzione delle nostre galassie, sulle abbondanze degli
elementi e sui flussi di neutrini. L’esperimento LUNA
al LNGS si è concentrato recentemente su reazioni
nucleari riguardanti la combustione dell’idrogeno nel
ciclo CNO che coinvolge i nuclei di Carbonio, Azoto
e Ossigeno ed è la principale sorgente d’energia
delle stelle più massive. Alcuni risultati di LUNA sono
riportati in figura 3.19.
È inoltre iniziata una misura finalizzata a capire
perché i modelli di nucleosintesi primordiali preFig. 3.17: Il rivelatore AGATA
vedano una quantità di 6Li che è 2-3 ordini di
Grazie al finanziamento premiale SPES questa grandezza inferiore rispetto alle misure in stelle
linea prevede primariamente la realizzazione povere di metalli. I programmi a più lunga scadella strumentazione scientifica per instrumen- denza richiedono invece un nuovo acceleratore
tare le linee del fascio di ioni radioattivi, in par- con energie di 4-5 MeV che potrà essere realizticolare AGATA (vedi figura 3.17) per fotoni e zato grazie al finanziamento premiale LUNA-MV.
FAZIA (vedi figura 3.18) per particelle cariche. Per la realizzazione della strumentazione scientiSoprattutto gli esperimenti GAMMA e NUCLEX fica (rivelatori di particelle e di raggi gamma) sarà
necessario un impegno di 600 kEuro nel triennio.
sono interessati a questa attività.
A LNL è iniziata la prima fase del rivelatore
AGATA della collaborazione internazionale europea che è basato sulla tecnica del tracciamento dell’interazione gamma con la materia.
Questo metodo ha un forte potenziale applicativo nell’ambito della tecnologia dell’elaborazione di immagini (imaging), oggi impiegata
diffusamente in ambito medico e nel settore
della sicurezza, per la rilevazione dei materiali illegali attraverso la scansione gamma delle merci
viaggianti.
Per la realizzazione di AGATA è previsto nel
triennio un impegno economico di 1 MEuro.
Il numero di FTE afferenti a questa linea è circa Fig. 3.19: Dati sul fattore astrofisico misurato da LUNA.
115.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:00 Pagina 22
36
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Obiettivi del triennio 2013 - 2015
Studio della struttura degli adroni con sonde
elettromagnetiche: fino a 3 GeV (esperimento
MAMBO) a Bonn e a energie più alte (fino a 12
GeV) a JLAB (USA). Gli esperimenti con fasci a
12 GeV sono programmati per il 2014 e sono
finalizzati alla ricerca di nuove risonanze barioniche, correlazione spin orbita dei quarks e violazione di parità.
Il completamento della costruzione della strumentazione richiede circa 1.8 MEuro nel periodo di 3 anni (sono coinvolti circa 40 FTE ).
Particelle con stranezza nei nuclei: ricerca sugli
atomi kaonici al laboratorio LNF (esperimento
Siddhartha) e sugli ipernuclei a JPARC.
Sono in corso sviluppi per i rivelatori dell’esperimento PANDA che riguarda lo studio della dinamica degli adroni con i fasci di antiprotoni della
facility FAIR (in costruzione). L’impegno economico necessario per questa attività è previsto essere dell’ordine di 5 MEuro.
ALICE: Analisi dei dati riguardanti le varie proprietà e dipendenze da temperatura e densità
del plasma di quarks e gluoni. Manutenzione
del rivelatore. Costruzione della fase 1 dell’upgrade del rivelatore. Ripartenza della presa dati
nella seconda parte del 2014 che continuerà
anche nel 2015.
Esperimenti sulla struttura nucleare con spettroscopia gamma con il rivelatore AGATA (a GSI nel
2012 e 2013 e a GANIL dal 2014) e con altra
strumentazione a LNL (esperimenti GAMMA e
EXOTIC), a LNS (con l’esperimento DREAMS).
Reazioni nucleari con ioni pesanti a LNL (esperimenti PRISMA e NuCLEX) e a LNS (esperimento
EXOCHIM). L’obiettivo è di verificare le previsioni
teoriche basate su versioni moderne del modello
a shell e le previsioni di teorie di funzionali di densità di energia per nuclei in condizioni estreme
(usati per la descrizione del sistema a multi corpi).
Astrofisica Nucleare con misure di reazioni a LNS
(esperimento ASFIN), a Caserta con un separatore elettromagnetico (esperimento ERNA) e al
laboratorio LNGS con un acceleratore dedicato
(esperimento LUNA). Un nuovo apparato di misura con un acceleratore di più alta energia è
previsto essere in costruzione nel prossimo triennio. Reazioni indotte da neutroni rilevanti per di-
/
Risultati rilevanti dell’attività della CSN3 nel
2012
JLAB: studio completo di foto-produzione di
mesoni leggeri attraverso le misure di parecchie
osservabili che dipendono anche dalla polarizzazione dei fasci e dei bersagli.
AGATA: (esperimento GAMMA): prime misure
di probabilità di transizione di numerosi nuclei
medio pesanti moderatamente ricchi di neutroni. Verifiche stringenti delle interazioni nucleari nei nuclei in configurazioni complesse.
ALICE: Prima evidenza di processi di rigenerazione
per il mesone vettore con sapore charm J/Ψ che
non sono presenti a temperature più basse (esperimenti a RHIC). Creazione di nuclei di anti elio
nelle collisioni tra ioni pesanti.
EXOCHIM: misure della dipendenza dalla densità dell’energia nucleare di simmetria che fornisce informazioni utili per la descrizione delle
stelle di neutroni.
LUNA: misure utili alla comprensione della formazione primordiale nell’universo di 6Li da confrontare con gli spettri misurati da stelle povere
di metalli.
PIANO TRIENNALE 2013-15
La comunità è inoltre impegnata nello studio sistematico dei numerosi meccanismi e reazioni
nucleari che stanno permettendo di fare passi
avanti nella comprensione del processo della nucleosintesi.
Sfruttando tecniche particolari, ad esempio la cinematica inversa (esperimento ERNA a Caserta)
e quella detta del cavallo di Troia (esperimento
ASFIN ai LNS), si sono e si stanno misurando reazioni utili a questo importante scopo. Sono di rilievo in questo contesto i dati relativi ad affrontare
il problema della scarsità degli elementi Li, B e Be
e utili per i modelli che descrivono i fenomeni che
avvengono all’interno delle stelle, la produzione
di neutrini solari inclusa. Grazie al premiale LNSASTROFISICA NUCLEARE questa attività potrà
utilizzare nel triennio fasci radioattivi di migliore
qualità presso il LNS.
Lo studio delle reazioni neutrone-nucleo sta attualmente ricevendo molta attenzione in molti
laboratori, non solo perché la cattura neutronica
riveste grande importanza per la nucleosintesi
degli elementi più pesanti del ferro ma anche
per contribuire alle tecnologie nucleari emergenti. La collaborazione n-TOF al CERN è fortemente impegnata in questi studi, ha ottenuto
risultati di grande interesse e ha un programma
ben delineato per i prossimi anni ed in particolare farà ricerca utile per gli sviluppi nel campo
di produzione dell’energia nucleare mediante
fissione. Sono inoltre allo studio possibili attività
con nuove sorgenti di neutroni anche presso i
laboratori INFN. Il numero di FTE afferenti a questa linea è circa 80.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 23
37
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
verse applicazioni sono misurate al CERN con 3.2.4 La fisica teorica
l’esperimento n_TOF.
L’attività descritta in questo paragrafo è coordinata dalla Commissione Scientifica Nazionale IV
Risorse umane nell’attività della CSN3
(CSN4). La descrizione dettagliata delle attività
Nell’attività della CSN3 sono coinvolti 710 fisici e della CSN4 è disponibile al sito web:
tecnologi per un totale di 488 FTE.
https://web.infn.it/CSN4/
La loro distribuzione, tra dipendenti e associati,
per età, genere e qualifica è fornita nella tabella Premessa
sottostante.
L’attività della CSN IV si sviluppa in stretta connessione sia con il mondo accademico sia con altri
Dipendenti
Associati
enti di ricerca in Italia e all'estero. La varietà e la
Età
qualità della ricerca svolta dalla CSN4 sono dimoM
F
M
F
strate dall'alto numero di pubblicazioni, citazioni
£ 30
0.00
3,00
45.55
28.90
31 – 40
12,00
10.60
68.43
35.30
e relazioni a conferenze internazionali. Molte delle
41 – 50
36.16
13.40
49.60
15.38
ricerche teoriche si svolgono in stretto collega51 – 60
42.93
15.12
32.45
13.10
mento con le attività sperimentali dell'INFN in fi61 – 70
12.90
1.75
47.10
4,00
sica delle particelle elementari, in fisica nucleare e
103.99
43.87
243.13
96.68
FTE Totali
147.86
339.81
in fisica astroparticellare coordinate dalle altre
487.67
CSN dell'INFN. Le collaborazioni internazionali
sono fortemente supportate dalla CSN4 che, inDipendenti
Associati
fatti, utilizza gran parte del suo budget totale per
Qualifica
scambi con istituzioni straniere. Inoltre, gli accordi
M
F
M
F
- Dottorandi
37.10 29.90 dell'INFN con ITEP, JINR, IHEP (Russia), MEC (Spa- Assegnisti
36.08 19.50 gna), MIT (USA), ICTP e ECT* (Italia) vengono in- Borsisti Post Doc
8.50 3.70
tensamente sfruttati dai fisici teorici della CSN4 e
- Ricercatori o tecnologi
39.60 18.90 49.90 14.78
- Professori Associati
40.80 20.33 34.60 13.60 forniscono ulteriori opportunità per scambi e collaborazioni internazionali. In particolare poi lo stu- o Primi Ric./Tecn.
- Professore Ordinario
22.69 1.64 31.85 6.70 dio delle teorie di gauge sul reticolo da un lato si
- o Dir. di Ricerca/Tecn.
svolge nell’ambito di collaborazioni internazionali
- Altre qualifiche
0.90 30.0 46.00 8.30
103.99 43.87 244.03 96.68 medio-grandi come ETMC o CLS, dall’altro si appoggia a infrastrutture europee di supercalcolo
147.86
340.71
FTE Totali
488.57
come PRACE. Similmente l’attività di fenomenoFig. 3.20: distribuzione di fisici e tecnologi, tra dipendenti ed asso- logia si svolge anche nell’ambito di grandi “worciati, per età, genere e qualifica.
king groups” internazionali che spesso lavorano
Finanziamento della CSN3
nei grandi laboratori come il CERN. Infine, un'altra
Il finanziamento annuale della CSN3 ammonta attività importante e tradizionale della CSN4 è la
a ~ 9.5 M€ per anno (salari non inclusi) – media formazione di giovani ricercatori e studenti. Ciò si
su 3 anni.
riflette anche nell'elevato numero di pubblicazioni
Il profilo di finanziamento (in Keuro) per ciascuna con dottori di ricerca e dottorandi (vedi cap. 7)
delle 4 linee di ricerca e il totale sono forniti nella che rappresentano infatti oltre il 30% della protabella sottostante.
duzione scientifica totale della CSN4.
- Linea
- Struttura e dinamica
- degli adroni
- Transizioni di fase nella
- materia adronica
- Struttura nucleare e
- dinamica delle reazioni
- Astrofisica nucleare e
- altre applicazioni
2013
2000
2014
2200
2015
2350
4500
4800
5000
2500
2400
2400
1250
1500
1500
TOTALE
10250
10900
11250
Fig. 3.21: profilo di finanziamento (in Keuro) per ciascuna delle 4
linee di ricerca e totale.
Attività scientifica
Lo studio dei problemi fondamentali della fisica
nucleare e delle particelle elementari è entrato in
una fase di grande interesse a causa dell’interessante sviluppo dei fronti sperimentali lungo le
linee dell’alta energia, dell’alta intensità e della fisica astroparticellare. In questo contesto il compito della fisica teorica è quello di fornire metodi
e modelli per interpretare le osservazioni sperimentali ed in particolare formulare teorie per
estendere il Modello Standard delle interazioni
fondamentali, al fine di includere i nuovi feno-
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 24
tre, lo studio delle brane e della geometria ad esse
associata ha aperto nuove prospettive per la comprensione del settore non-perturbativo delle teorie
di gauge portando alla formulazione di varie corrispondenze gauge/gravità il cui prototipo è la
dualità AdS/CFT che oggi trova applicazioni e sviluppi in numerosi e svariati settori, dalla idrodinamica alla fisica della materia condensata.
L’attività coordinata dalla CSN4 non si esaurisce
nei temi menzionati finora, ma ha importanti
estensioni nello studio degli aspetti più formali
della teoria dei campi, nella fisica matematica,
nella fisica statistica, nella biofisica, nella turbolenza o nell'applicazione di tecniche e modelli fisici in ambito economico.
38
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Settori di ricerca e composizione
L’attività della CSN4 è organizzata in sei Linee
Scientifiche i cui principali argomenti di ricerca
sono qui di seguito brevemente menzionati:
Stringhe e teoria dei campi: superstringhe, supergravità, teorie supersimmetriche; dimensioni
extra; gravità quantistica e cosmologia; dinamica
non-perturbativa nelle teorie di gauge; QCD a
grandi distanze, applicazioni alla meccanica statistica; fenomeni critici e gruppo di rinormalizzazione.
Fenomenologia delle particelle: fisica del
neutrino, fisica dei sapori, fisica oltre il modello
standard, materia oscura, QCD, fisica adronica,
rottura della simmetria elettrodebole e della supersimmetria.
Fisica adronica e nucleare: fisica degli ioni pesanti, materia adronica e modelli di QCD, struttura
e reazioni nucleari, studi numerici delle fasi di
QCD, plasma di quark e gluoni, fenomeni di trasporto, distribuzioni partoniche generalizzate.
Metodi matematici: relatività generale e fisica
gravitazionale, geometria non- commutativa e
gruppi quantici, struttura algebrica in teorie di
campo, stabilità dinamica classica e quantistica,
entanglement e chaos, geometria di sistemi dinamici e sistemi integrabili.
Fisica astroparticellare e cosmologia: fisica
delle stelle di neutroni, supernovae, sorgenti di radiazione astrofisiche, neutrini in fisica, astrofisica
e cosmologia, sorgenti di onde gravitazionali,
buchi neri, modelli inflazionari, materia oscura ed
energia oscura, fenomenologia alla scala di
Planck, teorie di gravità.
Teoria dei campi meccanica statistica: metodi
non perturbativi della teoria quantistica dei campi
applicati a sistemi statistici, sistemi di elettroni fortemente correlati, condensazione di Bose-Einstein,
PIANO TRIENNALE 2013-15
meni della fisica elettrodebole e del sapore e di
trovare candidati particellari di materia oscura. Esistono fondamentalmente due approcci per raggiungere questi obiettivi: uno detto "bottom-up",
che partendo dai dati sperimentali e dalle fenomenologia arriva all’elaborazione di modelli e teorie di nuova fisica, e uno detto "top-down" che
partendo invece da astratte teorie spesso basate
su sofisticati strumenti matematici giunge ad implicazioni fenomenologiche da confrontare con i
risultati sperimentali.
Nell'approccio "bottom-up" molto importante è
lo studio degli aspetti fenomenologici delle interazioni forti alla scala di Fermi (esplorata dagli
esperimenti di LHC) o lo studio dei meccanismi di
rottura della simmetria elettrodebole per spiegare
l'origine della massa. Inoltre è fondamentale continuare l’analisi dei dati provenienti dagli esperimenti di astrofisica al fine di trovare correlazioni
tra segnali diretti o indiretti di materia oscura nei
diversi esperimenti. La correlazione tra questi segnali e l'eventuale produzione di materia oscura
a LHC costituisce una delle sorgenti più interessanti per teorie di nuova fisica oltre il Modello
Standard. A questi studi si affianca l’attività di ricerca sulla fisica del sapore, sui meccanismi di leptogenesi nel contesto di teorie unificate, lo studio
del mescolamento delle diverse specie di fermioni
in modelli con o senza supersimmetria alla scala
debole o in modelli con "dimensioni extra", cioè
con altre dimensioni oltre quelle corrispondenti
allo spazio e al tempo che conosciamo.
Un esempio tipico e molto importante dell'approccio "top-down" della fisica teorica è rappresentato dalla teoria delle superstringhe (“string
theory”) che fornisce uno schema consistente per
la unificazione a livello quantistico di tutte le forze
fondamentali, inclusa la gravità, nell’ambito del
quale le particelle elementari e i mediatori delle
forze sono associati a diversi modi di vibrazione
di oggetti estesi unidimensionali detti stringhe.
Nel limite in cui la lunghezza delle stringhe diventa
trascurabile, questa teoria si riduce alla relatività
generale (ovvero alla sua estensione supersimmetrica, la supergravità) unificata con le altre interazioni fondamentali descritte dalle cosiddette
teorie di gauge. Negli ultimi anni lo studio della
teoria delle stringhe e delle loro generalizzazioni
a più dimensioni, dette membrane o più concisamente “brane”, è stato uno degli argomenti di
punta della ricerca fondamentale in fisica teorica
a livello mondiale portando alla formulazione dei
cosiddetti modelli di "brane-world" per la descrizione della fisica delle particelle elementari. Inol-
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 25
39
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
meccanica statistica di non-equilibrio, biofisica
quantitativa, protein folding, regolazione genica,
turbolenza, sistemi disordinati, vetri di spin, reti
neurali. Alle attività di ricerca della CSN4 contribuiscono circa 1000 scienziati provenienti da tutte
le sezioni e gruppi collegati dell’INFN e da tre dei
quattro laboratori nazionali (la CSN4 non è presente a LNL). Le attività sono attualmente organizzate in 50 progetti di ricerca denominati
“Iniziative Specifiche”, che aggregano ricercatori di diverse sezioni per conseguire comuni finalità scientifiche.
Le Iniziative Specifiche sono valutate ogni tre
anni da referee esterni (nella stragrande maggioranza stranieri appartenenti a prestigiose università ed enti di ricerca) e le assegnazione dei
fondi di ricerca dipendono dai risultati di questa
valutazione. I settori di ricerca di maggior investimento sono la linea 1 (Stringhe e Teoria dei
Campi), la linea 2 (Fenomenologia delle Particelle) e la linea 5 (Fisica Astroparticellare e Cosmologia).
La tab. in fig. 3.22 riassume la distribuzione percentuale di afferenza e il numero di Iniziative
Specifiche nelle sei Linee Scientifiche della
CSN4, mentre la composizione del personale e
le risorse finanziarie sono riportate nella tab. in
fig. 3.23.
La CSN4 fornisce contributi di grande rilievo ampiamente riconosciuti a livello internazionale,
come dimostrato dall'alto numero di citazioni e
inviti alle maggiori conferenze internazionali.
Molto sviluppata è inoltre la collaborazione con
ricercatori provenienti da prestigiosi istituti e laboratori di tutto il mondo, nonché lo scambio
di giovani ricercatori mediante l’assegnazione di
borse di dottorato o post-dottorali, finanziate
attraverso progetti italiani o europei, o finanziati
direttamente da istituti di ricerca esteri. La produzione scientifica annua ammonta a circa
1200 lavori, pubblicati su riviste internazionali
con referee. La CSN4 rappresenta un organismo
strategico per lo sviluppo della fisica teorica in
Italia, con uno spettro di interessi molto più
ampio di quello di stretta competenza INFN.
Questo ruolo è stato possibile grazie a un’attitudine culturale aperta e al mantenimento di
una stretta collaborazione col mondo accademico, che, se possibile, deve essere ulteriormente consolidata e rafforzata. Molti dei
risultati più significativi sono il frutto di una
fertilizzazione incrociata dell’INFN con le università e con altri enti di ricerca italiani e stranieri.
Linea 1 Linea 2 Linea 3 Linea 4 Linea 5 Linea 6
% FTE 32%
16%
10%
12%
17%
13%
numero IS
11
9
6
5
7
12
Fig.3.22: Distribuzione percentuale degli FTE e numero di Iniziative
Specifiche nelle sei Linee Scientifiche della CSN4.
CSN4: fisica teorica
FTE dipendenti INFN + art.23,15 (anno 2012)
FTE associati (anno 2012)
Borsisti, assegnisti, dottorandi (anno 2012)
Totale risorse finanziarie (2010-12)
di cui spese per investimenti (inventario,
apparati) (2010-12)
0103,65
0452,17
0353,8
7922 KE
0880 KE
Fig. 3.23: Composizione, risorse finanziarie e investimenti per la
CSN4
Il calcolo e la fisica teorica
Ormai da parecchi anni, numerose aree di ricerca
in fisica teorica richiedono un supporto significativo di strumenti di calcolo. Le richieste di calcolo
possono essere in alcuni casi al limite delle capacità tecnologiche: si pensi ad esempio alle teorie
di gauge sul reticolo o allo studio della turbolenza
sviluppata (in questi casi si parla di High Performance Computing, HPC); in altri casi le risorse necessarie possono essere inferiori, come nel caso
della fisica nucleare, dello studio dei sistemi di
spin, o in ambito fenomenologico, ma il ruolo del
calcolo è anche in questi casi fondamentale.
È tradizione da alcuni anni distinguere quindi tra
“grande calcolo” e “calcolo medio”. A livello
quantitativo, l'unità di misura usualmente impiegata è la core-hour, definita come la quantità di
operazioni che possono essere svolte in un’ora da
un tipico core di calcolo presente all'interno di una
CPU (tenendo conto che un core ha una potenza
di calcolo dell'ordine di 5 - 10 Gflops). Si parla di
grande calcolo per progetti che richiedono parecchie decine di milioni di core hours, mentre per il
calcolo medio si hanno richieste tipiche di decine
di migliaia di core hours.
Nel recente passato l'INFN ha effettuato significativi investimenti nell'ambito del grande calcolo, sviluppando sistemi originali di calcolo
ottimizzati soprattutto per le simulazioni di teorie di gauge sul reticolo; la finestra di opportunità per questo tipo di iniziative si è ora
sostanzialmente chiusa, ma ha lasciato un ricco
e prezioso bagaglio di know-how nell'ambito
delle architetture di calcolo che è importante
consolidare e utilizzare al meglio.
Calcolo medio
Negli ultimi anni, l'attività di calcolo medio del-
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 26
l'INFN si è concentrata su un unico cluster di processori, dotato di circa un migliaio di core, istallato
presso la Sezione di Pisa. Dal punto di vista del fisico teorico un tale sistema offre un accesso relativamente facile e una significativa flessibilità di
utilizzo. Dal punto di vista della gestione, concentrare le risorse di calcolo in un'unica sede, che gestisce anche un importante ambiente di calcolo
per gli esperimenti, permette di realizzare significative sinergie ed economie di scala. La comunità
teorica che utilizza correntemente il cluster di Pisa
è dell'ordine di circa 100 persone. Il fattore di utilizzo della macchina è costantemente salito e raggiunge attualmente il 60%, con una prospettiva
di raggiungere la saturazione nel corso del 2013.
Va anche notato che il cluster è fondamentale
anche per lo sviluppo, il test e l'ottimizzazione dei
programmi di calcolo che verranno poi utilizzati
nel grande calcolo. Nel corso del prossimo piano
triennale, a supporto del calcolo medio si possono
prevedere le seguenti azioni:
•
Queste azioni si saldano quindi in modo naturale con le attività di innovazione tecnologica a
supporto del calcolo teorico, descritte nel prossimo paragrafo.
40
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Grande calcolo
Attualmente la comunità INFN attiva nel grande
calcolo è costituita da una trentina di ricercatori;
le necessità di calcolo attuali sono dell’ordine di
200-300 Mcore-hours all'anno con una previsione di raggiungere la soglia di 1 Gcore-hours
intorno al 2014.
Attualmente l'unico approccio possibile al pro-
•
Accordi di collaborazione diretta con il centro
di calcolo italiano di riferimento per Prace (CINECA), volto a ottenere un accesso diretto
alla macchina Blue Gene/Q; attualmente è in
vigore un primo accordo in questo senso, che
mette a disposizione dell'INFN circa 100
Mcore-hours, a fronte di un supporto INFN
nella fase di test iniziale della macchina
stessa. Sarà opportuno esaminare meccanismi di rinnovo di questo accordo nel corso dei
prossimi anni;
Azioni volte a favorire l'istallazione in Europa
(ed eventualmente in Italia) di nuovi sistemi
di calcolo di Tier-0, per garantire che le richieste di calcolo in crescita nei prossimi anni possano continuare a essere soddisfatte.
Appare oggi evidente che I sistemi di calcolo
di livello Tier-0 di prossima generazione adotteranno architetture sostanzialmente diverse
da quelle attualmente in uso, di cui è attualmente agli inizi una sperimentazione su scala
relativamente piccola.
È quindi importante contribuire a tale sperimentazione, supportando eventualmente l'industria nazionale attiva in tali aree.
/
•
•
PIANO TRIENNALE 2013-15
•
Un sostanziale upgrade del cluster teorico, sostituendo l'insieme di nodi di calcolo attualmente disponibili con modelli di nuova
generazione, con un incremento di potenza di
calcolo disponibile di un fattore tra 3 e 4, a
fronte di una dimensione fisica del sistema e
di un costo di esercizio essenzialmente costanti, e con un aumento di un fattore circa 4
della memoria disponibile per ogni processore;
La realizzazione di un sistema di sottomissione diretta dei job sul cluster basato sul sistema di autenticazione AAI dell'INFN e che
affianchi l'attuale meccanismo basato su tecnologie “grid”;
Lo sviluppo di accordi di collaborazione con
alti enti e Università (ad esempio, SISSA e Cineca) che hanno a disposizione sistemi di calcolo simili, per permettere una condivisione
delle rispettive risorse di calcolo; questo meccanismo aumenta significativamente l'efficienza globale del sistema, soprattutto per
quanto riguarda la gestione di picchi di attività di calcolo.
blema è quello di utilizzare le risorse di calcolo
messe a disposizione dai grandi centri di calcolo
europei, utilizzando le cosiddette macchine di
Tier-0. Alla fine del 2013 saranno disponibili in
Europa una decina di tali macchine di vario tipo,
con una disponibilità integrata ampiamente superiore a 5 Gcore-hours (incluso un calcolatore
Blue Gene/Q istallato al Cineca, in grado di fornire circa 1.5 Gcore-hours all'anno. L'accesso a
queste risorse di calcolo è coordinato a livello
europeo dall'iniziativa Prace, che assicura l'accesso a una frazione consistente di queste macchine sulla base di progetti scientifici sottoposti
a un meccanismo di “peer-review”.
I gruppi teorici INFN stanno già utilizzando le risorse messe a disposizione da Prace, grazie ad un
significativa frazione di proposte che hanno ricevuto valutazioni positive e sono state approvate.
Questo approccio dovrà necessariamente continuare nei prossimi anni. Sarà però opportuno integrare tale politica con le seguenti azioni:
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 27
Innovazione tecnologica a supporto del calcolo teorico
Come già accennato, nel passato l'INFN ha avuto
un ruolo significativo nello sviluppo di sistemi di
calcolo dedicati per la simulazione numerica. Da
tale attività deriva un significativo know-how
tecnologico nel campo dei processori ad alte prestazioni e delle reti di interconnessione tra nodi
di calcolo, che deve essere conservato, valorizzato e ulteriormente sviluppato.
Attualmente non è ragionevole considerare la
possibilità di realizzare sistemi di calcolo dedicati
di grandi dimensioni di proprietà INFN, ma è importante incanalare tutte le competenze disponibili per la sperimentazione dei nuovi “building
blocks” che saranno alla base delle architetture di
calcolo del prossimo futuro. A questo scopo, le
azioni principali che si possono prevedere sono:
•
•
41
PIANO TRIENNALE 2013-15
•
Attività di sviluppo, ottimizzazione e test di
programmi di calcolo rilevanti per la fisica
teorica su nuove architetture di processori, sia
del tipo GPU che del tipo “many-core”;
Attività di sviluppo e test di programmi di calcolo massicciamente paralleli che utilizzano
reti di comunicazione toroidale a primo vicino
su sistemi di calcolo di dimensioni relativamente grande;
Collaborazione alla definizione di una “reference architecture” per future piattaforme di
calcolo di grandi dimensioni che venga adottata a livello europeo come base per I futuri
sistemi di livello Tier-0.
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Questa direzione di sviluppo è quella in cui maggiormente sono possibili sinergie e collaborazioni con I centri di calcolo di rilevanza nazionale
e con l'industria del settore. Obiettivi di tale collaborazioni sono: valorizzare a livello industriale
le competenze dell'ente; permettere alla piccola, ma agguerrita struttura industriale attiva
in Italia in questo campo di migliorare la qualità
e il livello di innovazione dei propri prodotti; rendere visibile su scala europea l'esistenza a livello
nazionale di una struttura sinergica di competenze nel campo del supercalcolo; massimizzare
la possibilità che in Italia vengano fatti nuovi sostanziali investimenti in questo campo, anche
utilizzando fondi di provenienza EU.
In conclusione, il piano globale sopra delineato
si propone di assicurare alla comunità teorica
INFN le risorse di calcolo di cui ha bisogno durante il periodo di attuazione del prossimo piano
triennale, e di porre le basi per ulteriori sviluppi
futuri; Questi obiettivi verranno raggiunti utilizzando – dove appropriato e economicamente
sostenibile – strumenti di calcolo interni all'Ente
e invece supportando un'attività sinergica tra i
diversi attori nazionali del calcolo ad alte prestazioni che – oltre a sostanziali vantaggi di scala –
porterà anche un sostanziale beneficio per l’industria nazionale.
Il Galileo Galilei Institute for theoretical
physics
Il Galileo Galilei Institute for Theoretical Physics
(GGI) è stato fondato dall’INFN nel 2005 ed è
sostenuto finanziariamente dall’INFN e dall’Università di Firenze. Il GGI organizza e ospita workshop avanzati di fisica teorica (tipicamente tre
ogni anno), soprattutto ma non esclusivamente
nel settore della fisica delle particelle; ciascun
workshop è dedicato a un tema specifico, dura
mediamente 8 settimane e vede la partecipazione di circa 20-30 ricercatori al giorno, selezionati all’interno della comunità internazionale
dai comitati organizzatori dei workshop.
Lo scopo di ogni workshop è promuovere la discussione, il confronto e la collaborazione fra i
partecipanti anche al fine di produrre risultati significativi nell’avanzamento della conoscenza
nel corrispondente campo di ricerca. Scuole post
dottorali, meeting brevi e conferenze tematiche
si aggiungono alle attività consolidate del GGI.
Un protocollo aggiuntivo alla Convenzione tra
INFN e Università di Firenze disciplina i rapporti
di collaborazione tra i due enti per il GGI. Per il
funzionamento del GGI, l'Università mette a disposizione i locali. Attrezzature scientifiche e tecniche sono fornite da entrambe le Istituzioni,
mentre il bilancio del GGI conta su un contributo
annuale da parte INFN di 360KE euro di cui 60KE
assegnati dalla CSN4. La convenzione prevede
inoltre un contributo forfettario dell'INFN all'Università di 20KE per le utenze. Il personale a
tempo indeterminato é costituito da un tecnico,
messo a disposizione dall'Università ed una segretaria messa a disposizione dall'INFN.
Nel periodo 2006-2011 sono stati organizzati
16 workshop, mentre nel 2012 ne sono previsti
quattro. I workshop hanno coperto le varie atti-
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 28
42
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
vità scientifiche del gruppo IV, in alcuni casi inQuesta dualità ha continuato ad essere al
teressando contemporaneamente anche più di
centro dell'attività di ricerca di diversi
una linea scientifica. Il numero medio totale di
gruppi, con alcune applicazioni anche nel
ricercatori per workshop (calcolato nel periodo
campo della fisica della materia conden2006-2011) risulta esser pari circa a 75, che
sata.;
porta quindi a un numero medio totale di 225 • Dal punto di vista fenomenologico, notericercatori all'anno. A questo numero occorre
voli progressi sono stati conseguiti nello
poi aggiungere anche il numero dei partecipanti
studio delle interazioni forti alle alte eneralle altre attività del GGI. Infatti nello stesso pegie, dove sono stati effettuati calcoli sia
riodo, 2006-2011, si sono tenuti altri 40 eventi
analitici che numerici di alta precisione.
(conferenze, scuole,...), che il GGI ha organizUna intensa attività di ricerca è stata conzato o in altri casi solo ospitato.
dotta anche nella fisica del sapore, all'inMaggiori informazioni sulle attività del GGI si
terno del Modello Standard e oltre;
• In fisica nucleare particolare attenzione
possono trovare sul sito web:
http://www.ggi.fi.infn.it/.
è stata dedicata allo studio della strutIn definitiva annualmente sono oltre 350 i fisici
tura e delle eccitazioni collettive di nuclei
che partecipano alle attività del GGI. La grande
esotici, sia in alcuni sistemi a pochi corpi
rilevanza scientifica a livello internazionale dell'atche nei nuclei medio-leggeri.
tività del GGI è dimostrata dal fatto che il 75%
dei partecipanti sono ricercatori stranieri. Le ri- MILESTONES del periodo 2013-2015
chieste di partecipazione ai singoli workshop risultano esser sempre superiori alle disponibilità: • Sviluppo delle attività di ricerca nelle tre
a seconda del workshop è stato possibile soddimaggiori problematiche teoriche consfare le richieste pervenute sino al 50-80%. Il GGI
nesse con la ricerca sperimentale particelfavorisce la partecipazione di giovani ricercatori
lare di questo decennio: 1) meccanismo
(dottorandi, assegnisti, borsisti) che hanno potuto
sottostante la rottura spontanea della
usufruire finora delle giornate uomo messe a disimmetria che descrive le interazioni eletsposizione dalla Commissione 4.
trodeboli (fisica all’LHC, connessa con la
scoperta del bosone di Higgs); 2) spiegaHIGHLIGHTS 2012
zione dei rapporti di massa e dei mescolamenti con violazione di CP tra i costituenti
• I risultati di LHC circa l'esistenza di una parfondamentali della materia (quarks e leptoni) e sviluppo della fisica del sapore con
ticella bosonica con una massa di circa 125i mesoni B da studiare alla macchina Su126 GeV e proprietà compatibili con il
perB e nell’esperimento LHCb; 3) ricerca ed
bosone di Higgs hanno innescato una siinterpretazione dei costituenti elementari
gnificativa attività anche sul piano teorico.
della materia oscura in relazione anche
Di particolare rilevanza la discussione della
agli esperimenti condotti a LNGS e a vari
stabilità del vuoto elettrodebole in relaesperimenti spaziali quali PAMELA, FERMI
zione ai valori della massa del bosone di
e AMS/02;
Higgs e del quark top;
• In fisica astroparticellare un gruppo di ri- • Rafforzamento della collaborazione con le
componenti sperimentali dell’Ente opecercatori della CSN4 ha ottenuto la prima
ranti principalmente nell’ambito delle
indicazione convincente per un valore di
CSN1, CSN2 e CSN3 sui temi di ricerca sopra
θ13 diverso da zero ad un livello >3s . Tale
menzionati. Al fine di favorire tale collaanalisi è stata recentemente aggiornata
borazione teorico-sperimentale si cercherà
includendo le misure più recenti;
• Sono stati analizzati vari aspetti perturbadi enfatizzare maggiormente il ruolo del
GGI organizzando workshops congiuntativi e non perturbativi di compattificazione
mente con le altre CSN dell'INFN;
della teoria di stringa per far luce sulla
•
Sviluppo delle attività di ricerca di tipo
struttura delle azioni efficaci a bassa ener"top-down" per comprendere meglio le
gia in modelli di brane-world.
caratteristiche delle teorie di unificazione
È stato possibile fare confronti dettagliati
delle interazioni fondamentali, il ruolo
con le proposte di accoppiamento forte otdella supersimmetria e gli aspetti non-pertenuti dalle corrispondenza AdS/CFT.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 29
•
•
turbativi delle teorie di campo;
Partecipazione alla realizzazione di un’infrastruttura di supercalcolo, con una potenza di almeno un Petaflop, per eseguire
calcoli al reticolo necessari nella fisica del
sapore ed essenziali per discriminare segnali di nuova fisica nelle misure a LHC;
Rafforzamento dell’internazionalizzazione
delle attività della CSN4 con un aumento
di periodi di collaborazione passati dai nostri ricercatori in istituzioni straniere nel
quadro di accordi o programmi internazionali e, parallelamente, notevole enfasi ad
inviti di maggiore durata a studiosi stranieri di alto livello.
3.3 LINEE DI RICERCA TECNOLOGICA
E INTERDISCIPLINARE
43
PIANO TRIENNALE 2013-15
L’attività di ricerca tecnologica ed interdisciplinare
descritta in questo capitolo è coordinata principalmente dalla Commissione Scientifica Nazionale V
(CSN5, http://www.infn.it/csn5) e si avvale delle attività della Commissione Calcolo e Reti (CCR,
http://web.infn.it/CCR/), degli sviluppi di tecnologie
informatiche a sostegno dell’“Excellent Science”,
dell’Infrastruttura di calcolo distribuito (IGI,
http://www.italiangrid.it/) e del Progetto Strategico
INFN-Energia (INFN-E, http://www.infn.it/infn-e/).
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
L’INFN, attraverso la Commissione Scientifica
Nazionale 5 (CSN5), promuove e sviluppa la ricerca nel campo della fisica degli acceleratori,
dei rivelatori di radiazione, dell’elettronica, dell’informatica e della fisica interdisciplinare. In
quest’ambito il ruolo svolto dalla CSN5 a livello
nazionale è di guida e coordinamento fra ricercatori di differenti discipline (Nucleare, Particellare, Astroparticellare, Struttura della Materia,
Ingegneria Elettronica e Informatica, Biologia,
Medicina, Chimica), rafforzando così anche il
raccordo dell’INFN con l’Università e gli altri enti
nazionali di ricerca, finanziando progetti di interesse comune. Le nuove frontiere della ricerca
sui rivelatori e l’elettronica associata seguono i
grandi progetti sperimentali che impegnano
l’INFN. Grande attenzione è rivolta ad esempio
alla progettazione di elettronica VLSI (Very Large
Scale Integration) analogica e digitale, allo studio di nuovi processi costruttivi, all’analisi e sintesi di architetture digitali ad alte prestazioni per
applicazioni di trigger, acquisizione dati e computing on-line. Tali attività, svolte nell’ambito
delle grandi collaborazioni internazionali, gia
guardano alle richieste del dopo LHC (SLHC) e
agli esperimenti della “fisica del flavour” di alta
precisione. Inoltre si porrà grande attenzione
allo sviluppo di nuovi e più avanzati sistemi di rivelazione di raggi X o gamma per radioastronomia su satellite (Fig. 3.24) e per esperimenti di
fisica interdisciplinare basati sull’uso della radiazione elettromagnetica dal lontano infrarosso ai
raggi X, ai raggi gamma delle future Compton
Sources per la fotonica nucleare, agli X-FEL.
La ricerca di base, come quella istituzionale
dell’Ente nel campo della Fisica Nucleare e Subnucleare, necessita di tecnologie avanzate che
spesso non fanno parte del know-how industriale e che richiedono soluzioni innovative. La
ricerca di tali soluzioni fornisce continuamente
occasioni di trasferimento tecnologico al tessuto
sociale ed industriale. Nel seguito vengono descritte le modalità con le quali l’INFN opera questo trasferimento di conoscenze soprattutto
all’industria nazionale, citando la creazione di
spin-off e specifici accordi di ricerca.
Il numero di ricercatori dipendenti e associati
che partecipano alle ricerche tecnologiche e interdisciplinari, divisi per categoria (formazione,
dipendenti INFN, associati INFN), per età e per
genere, è riportato in Fig. 3.25 e in Fig. 3.26.
Fig. 3.24: LOFT, un satellite per astrofisica X che ha passato la prima
selezione ESA ed ora si trova in fase di assesment. La tecnologia è tutta
INFN : 12 metri quadri di rivelatori a deriva di silicio (INFN-Trieste). È un
progetto che si sviluppa in CSN5 con il nome di XDXL.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 30
Dipendenti
Età
£ 30
31 – 40
41 – 50
51 – 60
61 – 70
FTE Totali
Associati
M
F
M
F
03.290
0,00
68.75
34.90
37,67
08.10
100.85
54.20
41.11
09.42
97.75
46.85
39.95
08.17
82.55
34.55
8.930
0.94
51.30
9.40
130.95
26.63
401.20
580.20
157.58
580.2
740.08
•
Fig. 3.25: Numero di ricercatori che partecipano alle ricerche tecnologiche e interdisciplinari.
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
•
uomini
Formazione
donne
Dipendenti
Qualifica
Associati
M
F
M
64.70
46.88
1.10
61.84 09.98 87.45
43.73 06.37 78.45
10.37
1.44 33.35
F
23.70
19.60
0.50
65.10
22.50
4.40
Fig. 3.26: Personale (tutte le categorie) che partecipa alle ricerche tecnologiche e interdisciplinari.
3.3.1 Ricerche per una “BETTER SOCIETY”
Sul fronte delle ricerche interdisciplinari, molte
delle applicazioni delle tecniche sviluppate dall’INFN sono di grande impatto socio-economico
in vari settori:
•
Biomedicina. Le competenze dell’INFN nell’ambito degli acceleratori, dei rivelatori e
dello studio delle interazioni radiazione-materia hanno trovato applicazioni rilevanti nell’imaging medico, nella terapia dei tumori
(sviluppo di piani di trattamento in radioterapia con fasci di protoni e ioni), nella dosime-
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
15.01 08.84 089.35 43.20
130.95 26.63 401.20 179.00
147.86
580.2
740.08
Inoltre saranno incentivate le attività legate allo
sviluppo ed applicazione interdisciplinare della
luce di sincrotrone e alle sorgenti di radiazione di
nuova generazione. Tali attività vedono l’INFN interagire attraverso gli esperimenti finanziati dalla
CSN5 con le principali istituzioni di ricerca e di
controllo nazionali e regionali operanti nel settore
sanitario quali l’Istituto Superiore di Sanità e il Ministero della Salute. Sarà incoraggiata l’attività di
trasferimento tecnologico anche attraverso lo sviluppo di appositi accordi di collaborazione con le
associazioni industriali di categoria. Nei prossimi
tre anni in particolare, in una prospettiva temporale comunque proiettata anche oltre il triennio,
verrà posta particolare attenzione allo studio e
allo sviluppo di sistemi di rivelazione per i futuri
esperimenti e dell’elettronica associata. Infatti i
futuri esperimenti di fisica delle alte energie saranno caratterizzati da stringenti richieste per i
sistemi di tracciatura che dovranno operare ad
alto rate con una minima quantità di materiale.
In questo ambito saranno studiate anche altre
44
/
FTE Totali
Dipendenti
PIANO TRIENNALE 2013-15
- Laureandi
- Dottorandi
- Assegnisti
- Borsisti Post Doc
- Ricercatori o tecnologi
- Professori Associati
- o Primi Ric./Tecn.
- Professore Ordinario
- o Dir. di Ricerca/Tecn.
- Altre qualifiche
totale
associati strutturati
tria e nello studio dell’evoluzione cellulare. (In
evidenza: DIAPIX, ELIMED, HELIOS, LARAMED, NETTUNO, NORCIA, NTA-DISCORAP,
RDH, REDSOX, SPARC-LAB, , TERAHERTZ);
Salvaguardia dell’ambiente e dei beni culturali.
Le stringenti richieste degli esperimenti di fisica
fondamentale applicati allo studio degli eventi
rari ha portato allo sviluppo di tecnologie e metodiche di misura estremamente avanzate e di
elevatissimo livello di sensibilità. La sensibilità
strumentale, le metodiche analitiche e le competenze sviluppate hanno ad oggi già prodotto
importanti risultati e ricadute in molti ambiti
tecnologici/applicativi o sociali: indagini ambientali, analisi di reperti di interesse artistico,
archeologico e storico.
(In evidenza: ERMES-WORLD, MURAY, INFNDating, SCF-LAB, INFN-E);
Servizi innovativi per i cittadini. L’applicazione
delle nuove tecnologie dell’informazione e
della comunicazione (ICT) a supporto delle interazioni tra cittadini e pubbliche amministrazioni ha reso estremamente interessanti gli
sviluppi in ambito INFN del paradigma della
GRID e successivamente del Cloud computing.
Tali tecnologie si applicano non solo ad e-Government, ma anche alla domotica e più in generale al miglioramento della vivibilità delle
città in termini di traffico, risparmio energetico e altro (In evidenza: !CHAOS, COKA,
GRID&Cloud-CCR, PRISMA).
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 31
45
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
soluzioni basate sull’impiego di silicio su substrato isolante e su diamanti sintetici policristallini. Grande rilievo nel prossimo decennio si darà
anche allo sviluppo di tecniche di trasmissione
dati digitale ad alta velocità, di sensori, convertitori e strumentazione metrologica di interesse
per la fisica fondamentale, applicata e interdisciplinare, e alla riduzione del danno da radiazione attraverso lo studio di nuovi processi e di
appropriate tecniche di progetto.
Una linea di ricerca particolarmente rilevante
sarà lo sviluppo tecnico di rivelatori bolometrici.
Questi rivelatori, oltre ad avere grandissimo interesse per gli esperimenti di fisica fondamentale
(doppio decadimento beta, ricerca di materia
oscura) hanno importanti applicazioni nella spettroscopia di raggi X. Gli sviluppi tecnologici connessi con questa attività, svolta in collaborazione
con industrie italiane, permetteranno all’INFN di
collocarsi alla frontiera di questo campo di ricerca e sviluppo.
Nel campo della fisica degli acceleratori si svilupperanno, nel medio termine, sorgenti di ioni
con correnti molto maggiori di quelle disponibili;
daranno risultati le linee di ricerca relative all’incremento della luminosità, alle tecniche innovative per minimizzare l’emittanza dei fasci, quelle
per il miglioramento dell’accettanza delle strutture acceleranti e per la realizzazione di tecniche
di accelerazione a plasmi.
Gli studi sulla produzione di fasci di raggi X monocromatici (ottenibili per scattering da pacchetti di elettroni e luce laser), da una parte
promettono un innovativo imaging biomedico
in vivo, dall’altra fanno nascere studi teorici sulla
possibilità di emissione di raggi X coerenti, mediante processo FEL (Free Electron Laser), sia in
regime quantistico che classico. Grazie alla tecnica dell’Inverse Compton Scattering (ICS) nel
prossimo decennio sarà possibile realizzare sorgenti di raggi X quasi monocromatiche realizzate facendo collidere un fascio di elettroni con
impulsi dell’ordine dei picosecondi e di alta brillanza, con impulsi laser di alta energia. Lo ICS
permette di selezionare le energie dei raggi X e
la risoluzione temporale in maniera estremamente accurata. Nella diagnostica medica questa
disponibilità
di
sorgenti
(quasi)
monocromatiche, (parzialmente) coerenti e di
piccole dimensioni spaziali (decine di micrometri) permetterà l’utilizzo di tecniche innovative
non possibili con le sorgenti convenzionali. Le
sorgenti ICS saranno protagoniste nei prossimi
anni dell'apertura dell'era delle fotonica nu-
cleare, in cui fasci di fotoni di energia tra 2 e 20
MeV rappresenteranno la radiazione di sincrotrone di quinta generazione per studi ed applicazioni nucleari. A energie molto più elevate
(fotoni> 50 MeV), le sorgenti ICS possono essere usate come primo stadio per la produzione
di positroni polarizzati per collider lineari. Sorgenti basate su ICS sono in costruzione o in fase
di progetto in diversi laboratori. L’INFN, grazie
al fascio di elettroni di SPARC e al laser FLAME,
ha realizzato una importante infrastruttura
(SPARC-LAB) ai LNF che permette a questi laboratori di essere uno dei centri leader mondiali
per lo studio delle interazioni elettroni fotoni e
sviluppare sistemi di accelerazione innovativi per
applicazioni in campo medico anche in collaborazione con l’industria e/o con enti di ricerca di
altri paesi europei. Tra i progetti europei nei
quali l’INFN, grazie alle competenze sviluppate
nell’ambito di SPARC-LAB, avrà un ruolo di
guida ci sarà sicuramente il progetto ELI (Extreme Light Infrastructure).
L’applicazione della fisica fondamentale alla salute dell’uomo e all’ambiente sta diventando
un’esigenza primaria e riconosciuta della ricerca
moderna. Nel campo dell’adroterapia, oltre alle
già citate attività di fisica degli acceleratori, cresceranno gli studi di modellistica e radiobiologia,
che hanno inoltre ricadute anche sull’attività
umana nello spazio.
Argomenti portanti saranno in questo campo gli
studi di radiobiologia, le misure di sezioni d’urto
di frammentazione nucleare e le simulazioni connesse che permetteranno, nel campo della radioterapia, la realizzazione di piani di trattamento
più mirati (Fig. 4). Saranno inoltre studiati sistemi
innovativi di imaging del tipo Proton Computed
Tomography e PET-Online. Va ricordato inoltre
che presso i LNL è in corso di realizzazione un
centro per la produzione di radionuclidi di tipo
innovativo e sperimentale - oltreché di tipo convenzionale - basato sul ciclotrone da 70 MeV e
750 mA di cui l’INFN si sta dotando. Tale infrastruttura (LARAMED, LAboratorio per RAdionuclidi di interesse MEDico) realizzerà sinergie fra
scienza di base e applicazioni tecnologiche, ponendo l’Italia all’avanguardia internazionale in
questo campo.
L’attività di questo centro è stata descritta più dettagliatamente nei programmi dei LNL.
Nel complesso, va sottolineato che la CSN5 possiede le conoscenze di base e le competenze
specialistiche nelle tecniche più avanzate per lo
sviluppo di sensori e rivelatori di radiazione,
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 32
nella costruzione di sofisticate macchine acceleratrici e nelle tecniche di simulazione e analisi
dati. È quindi in grado di operare in modo efficace
il loro trasferimento al mondo della medicina, in
particolare al campo dell’imaging medico e della
Radioterapia. Tuttavia, affinché questo trasferimento abbia successo, sia da un punto di vista
scientifico che sociale, è necessario che l’Istituto
nel prossimo decennio operi in stretta cooperazione e sinergia con la fisica medica operativa e
con il mondo medico.
Nel tracciare la prospettiva futura bisognerà programmare investimenti su tecniche e tecnologie
consolidate da trasferire al mondo industriale, che
a sua volta le sviluppi nei suoi aspetti di affidabilità
e riproducibilità per l’utilizzo operativo in campo
medico. In una prospettiva di più lungo termine,
sarà altresì necessario investire su nuove idee che
seppure ora alla frontiera della conoscenza potranno, se ben indirizzate e coordinate, portare
nel futuro a sviluppi strategici nella prevenzione,
diagnosi e terapia. In particolare, i campi di ricerca
biomedica nei quali l’INFN si impegnerà, attraverso la CSN5 e i progetti speciali e strategici ad
essa connessi, saranno la lotta contro il cancro ed
il trattamento delle malattie degenerative del sistema nervoso.
46
PIANO TRIENNALE 2013-15
strategico INFN-E, si affrontano tematiche relative all’energia nucleare in collaborazione con
enti nazionali e internazionali (CNR, ENEA, Politecnico di Milano e Politecnico di Torino, JRCIspra per Euratom, SCK-CEN per il Belgio,
Università Statale di Mosca) e partner industriali
(Acciaierie Beltrame, Ansaldo Nucleare, CAEN,
SOGIN, Tecnogamma).
In questo settore le competenze dell’INFN risiedono principalmente nei rivelatori di radiazioni,
nonché nelle applicazioni di acceleratori di ioni
e particelle a problematiche di energia nucleare.
Gli ambiti di studio del progetto, portati avanti
anche da attività di ricerca e sviluppo, riguardano lo smantellamento degli impianti nucleari
(decommissioning) e trattamento delle scorie,
controllo dei materiali radiologicamente rilevanti
(sicurezza ai varchi), monitoraggio ambientale,
studio di nuovi impianti per la fissione nucleare
con caratteristiche di sicurezza avanzate (ADS,
reattori veloci di quarta generazione) e sviluppo
di nuove metodologie di test, sviluppo di impianti per la fusione nucleare, formazione e divulgazione in tema di energia nucleare. Queste
attività includono:
• La partecipazione al progetto ITER tramite il
Consorzio RFX per progettare e costruire una
test facility per lo sviluppo degli iniettori a
Atomi Neutri (NBI) che costituiranno uno dei
principali metodi di riscaldamento ausiliare del
plasma;
• Il contributo al Broader Approach con la progettazione e realizzazione del RFQ di alta potenza per il primo stadio di IFMIF (International
Fusion Materials Irradiation Facility).
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PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Tra i risultati rilevanti di INFN-E è da segnalare l’accordo INFN-SOGIN per il monitoraggio dei fusti
contenenti scorie radioattive.
Continuerà infine l’attività interdisciplinare rivolta
al mondo della conservazione dei beni culturali
anche attraverso la ricerca e sviluppo di strumenFig. 3.27: Immagine di un piano di trattamento con adroterapia.
tazione portatile per analisi non distruttive.
Nel campo della fisica ambientale è prevedibile un Nel triennio 2013-2015, oltre a portare a compiincremento di specifiche iniziative di ricerca, come mento i progetti di calcolo attualmente in corso,
la realizzazione di un Laboratorio di Radioattività l'INFN intende perseguire un’attività di ricerca e
Ambientale ai LNGS per le analisi di radionuclidi sviluppo, in collaborazione con altri Istituzioni di
e le loro applicazioni nel campo della Fisica Terre- ricerca italiane ed europee, nel campo del calcolo
stre, dell’Ambiente, e della non proliferazione nu- distribuito ad elevato flusso di dati (HTC, High
cleare. Le attività saranno svolte in collaborazione Throughput Computing) con i seguenti obiettivi:
con Istituti di Ricerca e Organizzazioni Internazionali quali l’IAEA (International Atomic Energy • Garantire il supporto e lo sviluppo del middleware utilizzato per la Grid;
Agency) e l’ICTP (International Centre for Theoretical Physics). Inoltre, nell’ambito del progetto • Rendere il paradigma della condivisione delle
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
risorse, già collaudato con successo con le
Grid, più facilmente accessibile alle più diverse
comunità scientifiche, con l'adozione di sistemi
federati di autenticazione degli utenti, implementazione di portali applicativi, disponibilità
di ambienti di esecuzione in cui nella stessa infrastruttura sono supportate applicazioni virtualizzate e così via;
• Sviluppare un modello di Infrastructure as a
Service (Iaas) aperta e basata su interfacce e
protocolli standard per l'erogazione di servizi
in modalità Cloud.
Le iniziative che verranno intraprese dovranno
trovare, come in passato, ampio supporto nei
programmi europei per il potenziamento delle
e-infrastructure in ambito “Excellent Science”
ma, specialmente per quanto riguarda il terzo
obiettivo, faranno anche riferimento agli ambiti
“Better Society” e “Competitive Industry and Innovation Technology” con collaborazioni che includono sia partner industriali che Pubbliche
Amministrazioni. Queste ultime in particolare
potranno trarre vantaggio da soluzioni in grado
di offrire un'alternativa alle infrastrutture commerciali e ai vincoli derivanti dai relativi meccanismi di lock-in tecnolgico.
Esempio concreto di questo nuovo indirizzo è la
proposta progettuale PRISMA che l'INFN ha presentato, insieme ad altri partner prevalentemente
industriali, per il bando Smart Cities and Communities, PON Ricerca e Competitività 20072013, per le Regioni dell’Obiettivo Convergenza.
La proposta ha come obiettivo lo sviluppo di una
piattaforma innovativa aperta e interoperabile
di Cloud computing per i servizi di e-Government, su cui produrre modelli e implementazioni di riferimento innovative nell’ambito dei
processi che coinvolgono la dimensione urbana
e metropolitana della Pubblica Amministrazione
Locale (PAL), e la realizzazione di un insieme di
applicazioni verticali scalabili e accessibili secondo modelli “self service”. La proposta è stata
recentemente approvata con un budget di circa
2.2 M€ per l’INFN, su un totale di 27.5 M€ complessivi e impegnerà i partner su un progetto di
durata pari a circa 30 mesi.
È basato su una proposta di utilizzo di infrastruttura Cloud promossa dall'INFN anche il progetto
Cagliari 2020 il cui obiettivo primario è lo sviluppo di soluzioni innovative per la mobilità urbana (ed eventualmente metropolitana) a basso
impatto ambientale, al fine di migliorare le performance energetiche e ambientali della città.
Il progetto prevedeva in fase di progetto esecu-
tivo un finanziamento assegnato all'INFN di 2.5
M€ su 25 M€ complessivi e, dopo l'approvazione è in attesa di indicazioni dal MIUR per un
eventuale rimodulazione.
Sempre nello stesso settore del Cloud computing
per la Pubblica Amministrazione l'INFN, nell'ambito di una convenzione recentemente sottoscritta con la Regione Marche, ha iniziato una
collaborazione per la realizzazione di un'infrastruttura Cloud regionale che comprende una
prima parte di progetto pilota ora in corso e una
seconda di studio e realizzazione che si svolgerà
nel corso del 2013.
L’INFN è inoltre impegnato nella partecipazione
agli ultimi bandi di FP7, con proposte progettuali
che mirano a fornire un supporto di tipo infrastrutturale per le esigenze di calcolo di varie comunità di utenti sia a livello europeo (per il
progetto ESFRI per l’osservazione del fondo marino, EMSO) sia a livello internazionale, in collaborazione con vari istituti di ricerca e università,
tra cui l’INGV. Il panorama di sviluppo mostrato
ben evidenzia la vitalità della comunità dei ricercatori INFN nel campo delle ricerche tecnologiche e interdisciplinari, l’elevato impatto di questa
ricerca sulla fisica particellare, astroparticellare e
nucleare e le ricadute in altri settori scientifici e
della società. Tale attività richiede sicuramente
nei prossimi anni un incremento della quota di
finanziamento destinata alla CSN5 di almeno il
20% rispetto a quella attuale, e la crescita del
numero di ricercatori dedicati a questi esperimenti, seppure a tempo parziale.
Inoltre la CSN5 si propone come incubatore privilegiato per lo sviluppo di programmi di ricerca
da svolgere in collaborazione sia con l’industria
italiana ed europea sia con l’Università e con altri
Enti di ricerca, con strutture sanitarie di respiro
nazionale e regionale, con i Ministeri della Salute
e dell’Ambiente e dei Beni Culturali e più in generale con tutte le istituzioni che possono trarre
giovamento dall’applicazione delle tecnologie
proprie del nostro ente. Inoltre, la partecipazione
ai progetti di calcolo menzionati è stata importante per l’INFN sia perché ha consentito di ottenere finanziamenti cospicui per attività che
sono state in grado di soddisfare le esigenze di
calcolo e storage dell’Ente (in particolare quelle
degli esperimenti LHC), sia perché ha creato nell’INFN un nucleo di persone con solide competenze e grande esperienza sulle soluzioni ICT
innovative che sono fondamentali per partecipare alle future call di Horizon2020.
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PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Su questa base, si sta definendo e implemen- Queste premesse metodologiche hanno consentando una strategia di trasferimento di tecnolo- tito all’Istituto di intraprendere azioni positive
gia e conoscenza secondo un modello in cui per sostenere tale processo.
48
PIANO TRIENNALE 2013-15
3.3.2 Competitività industriale e innova- Istituto e imprese o altre istituzioni conducono
azioni di ricerca collaborativa volte all’innovazione tecnologica
zione di prodotto tramite consorzi, laboratori
L’Istituto ha iniziato ad usare il quadro regolamen- congiunti di sviluppo, attività in conto terzi ed
tare interno sulla materia della proprietà intellet- eventualmente aziende di nuova creazione
tuale e del trasferimento tecnologico, quadro (spin-off company).
Ciò è coerente anche con la valorizzazione del
portato a termine nel 2011.
Nel corso del 2012 è proseguita l’attività del Co- fisico come figura professionale in grado di inmitato per il Trasferimento Tecnologico (CNTT) serirsi nel mondo produttivo e nella società gracomposto da rappresentanti delle varie anime zie alla sua formazione scientifica di base, alle
dell’Istituto (direttori di struttura, responsabili di sue competenze specifiche e alla sua capacità di
esperimenti e progetti speciali, esperti di varie di- porre e risolvere problemi negli svariati settori
scipline, universitari associati alle attività del- applicativi (ad es. medicina, sanità, beni cultul’INFN) con il compito di promuovere e coordinare rali, ambiente, energia).
tutte le iniziative necessarie alla realizzazione Le azioni alla base del trasferimento tecnologico
degli obiettivi definiti sulla materia dal vigente come inteso dall’Istituto possono essere scheStatuto dell’INFN, nonché dai più specifici Rego- matizzate come segue:
lamenti di settore, e che ha dato avvio a diverse
iniziative in materia. È da sottolineare che la ri- • Definizione della normativa inerente le atticerca dell’Istituto è contraddistinta da aspetti e
vità svolte in conto terzi, la valorizzazione e
presupposti che favoriscono il processo di tragestione della Proprietà Intellettuale (presferimento di conoscenza e tecnologia verso digressa e risultante), i meccanismi di incentiscipline differenti e verso il mondo produttivo:
vazione al personale e di partecipazione ai
progetti collaborativi, la creazione e parteci• Il livello di complessità delle attività sperimenpazione dell’Istituto e dei suoi dipendenti e
tali è tale che la gran parte degli apparati e
collaboratori ad aziende spin-off;
delle tecnologie sono sviluppati dagli stessi ri- • Attività ricognitiva e formativa presso ogni
cercatori, superando i limiti del know-how
struttura dell’Istituto, per organizzare e strutpre-esistente. Ciò si applica ai sensori e riveturare l’offerta collaborativa di strutture e teclatori, ma anche alla microelettronica, alle
nologie e per promuovere le azioni di
tecniche di accelerazione di particelle, all’entrasferimento di tecnologia e conoscenza;
gineering di sistemi complessi e al software. • Attività implementativa, con enfasi sulla riIn termini generali, per perseguire i propri fini
cerca collaborativa che origini dalla proprietà
scientifici, i ricercatori sviluppano strumenti e
intellettuale, dalle infrastrutture ed attrezzametodi innovativi ed originali;
ture dell’Istituto;
• Gli esperimenti sono imprese internazionali, • Analisi e partecipazione ai programmi comusviluppate in grandi collaborazioni.
nitari, nazionali e regionali di sostegno all’inDi conseguenza, i ricercatori hanno una natunovazione;
rale attitudine allo sviluppo ed all’impiego di • Implementazione di schemi per promuovere
tecnologie con caratteristiche di novità e di unilo scambio di personale tra Istituto e imprese;
cità e naturalmente al “lavoro di squadra”, su • Analisi dell’impatto dell’Istituto sul mondo
base competitiva ma collaborativa e dove l’inproduttivo via modelli macro-economici;
• Analisi dell’impatto dell’Istituto sulla società
dividualità viene valorizzata;
• Gli esperimenti richiedono impegni internaanalizzando la mobilità e professionalità del cazionali, investimenti considerevoli e, sovente,
pitale umano formato all’interno dell’Istituto;
produzioni quantitativamente e qualitativa- • Sinergia con le attività della comunità intermente significative a livello industriale. Ciò
nazionale, ad oggi coordinate dal Technology
implica, da parte delle aziende fornitrici, inTransfer Network dei paesi membri del CERN;
novazione di prodotti o servizi e una intera- • Adozione di una metrica per la valutazione
zione frequente e costruttiva con i ricercatori.
dell’efficienza ed efficacia del processo.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
tecnologie informatiche (ICT), della sensoristica,
dell’elettronica, della meccanica e dell’impiantistica, dell’analisi e qualifica dei materiali.
KTT
ORGANIZATION
KTT OFFICE
IN THE
CENTRAL
ADMINISTRATION
PRESS OFFICE
RESPONSIBLE
EXTERNAL
FUNDS OFFICE
LEGAL OFFICE
SECRETARIAT
2-3 UNITS OF
PERSONNEL
(FELLOWS)
CNTT
REASERCH
WORKING GROUP + GE
L’INFN, pur dotato di norme che hanno consentito di raggiungere già qualche anno fa esemplari forme di sinergia con le industrie e il
mondo accademico (citiamo ad esempio la collaborazione con l’IBA e il Dipartimento di Fisica
dell’Università di Torino), ha avvertito l’esigenza
di migliorarle e implementarle per rispondere
meglio alle richieste di collaborazione sempre
maggiori provenienti dal mondo produttivo,
senza però perdere la vocazione naturale per la
ricerca di base, che è e resta caratteristica propria dell’Ente.
Gli alti livelli di innovazione e di capacità di realizzazione sono la base della forza tecnologica
dell’Ente, attraverso la promozione della ricerca
su dispositivi, materiali, tecniche e processi mirati alla sua attività sperimentale. Allo stesso
tempo alcuni di questi sviluppi, in origine stimolati dalle necessità di costruzione degli apparati
sperimentali, possono successivamente trovare
una nuova vita negli sviluppi interdisciplinari, a
volte in modo rivoluzionario.
Esempi di queste incarnazioni sono le attività nel
settore acceleratori, che partono dalle nuove
tecniche per le flavour factories e si muovono
verso la realizzazione di fasci radioattivi e dei
free electron laser. Gli sviluppi di elettronica a
bassa potenza, resistente alle radiazioni, permetteranno di costruire nuovi sensori per le missioni spaziali, mentre nuove tecniche di diagnosi
per l'imaging medico sono complementari a iniziative di più ampia portata come l’adroterapia
al CNAO o la modellizzazione neurologica.
Un esempio di trasferimento tecnologico in essere
è il laboratorio industriale SCF_LAB (Satellite/lunar
laser ranging and altimetry Characterization Facilities’ LABoratory) situato presso i Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN e specializzato nella
caratterizzazione del posizionamento laser dei satelliti e della Luna per i programmi Galileo (Sistema di navigazione satellitare globale) e GMES
(Global Monitoring for Environment and Security).
All’ambito del Trasferimento Tecnologico può
inoltre essere ricondotta l’attivazione di assegni
di ricerca destinati alla valorizzazione in ambito
produttivo delle conoscenze, delle metodologie
e delle tecnologie legate alle attività di ricerca
dell'INFN. Si tratta di assegni di ricerca da svolgersi
presso i laboratori e i centri di ricerca di industrie
ad elevata capacità e innovazione tecnologica;
hanno durata annuale eventualmente prorogabile
di un ulteriore anno, d’intesa con l’industria che
sostiene la metà dei costi relativi alla seconda
annualità. I settori interessati sono quelli delle
CSN
EU
TT LOCAL
REFERENCE
PERSONS
PON
POR
...
WEB SITE
Fig. 3.28: Struttura organizzativa a sostegno del trasferimento tecnologico.
L’iniziativa, che coniuga trasferimento tecnologico e “placement”, ha incontrato un notevole
interesse da parte del mondo industriale. Sono
116 infatti le industrie, di differenti settori e regioni, che hanno risposto alla call dell’Istituto e
tra queste figurano vere e proprie eccellenze italiane (Ferrari, Ducati Corse, IBA, Ansaldo Nucleare, Telespazio, Alenia Areounatica, Centro
Ricerche FIAT, OCEM, Magneti Marelli, Ansaldo
Sistemi Industriali, etc.), a testimonianza delle
capacità di innovazione tecnologica, nonché
formativa, dell’Istituto.
Allo scopo di rafforzare il processo in atto l’Istituto ha aderito a Netval, il Network di riferimento per gli uffici di trasferimento tecnologico
della maggior parte delle Università italiane e di
alcuni tra i principali Enti di ricerca.
È in corso un potenziamento della struttura organizzativa per il Trasferimento Tecnologico
dell’Istituto, soprattutto migliorando la composizione e il ruolo della CNTT (Fig. 3.28), del suo
rapporto con gli uffici amministrativi e con la
rete della ricerca. Figure di grande rilevanza
sono i cosiddetti referenti locali, uno per struttura, che fanno da tramite tra la ricerca, i servizi
tecnologici e la CNTT che diventerà una commissione più snella e di indirizzo dotata di
gruppi di lavoro e task force che si occupano di
brevetti, sito web, liason con l’amministrazione
periferica o centrale, ogni altra necessità che richieda studio o applicazione delle regole. In
questa ottica verrà rafforzato anche il servizio
amministrativo per il Trasferimento Tecnologico
che ha sede in Amministrazione Centrale, sia in
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 36
termini di personale, sia mettendolo in stretto
contatto con l’Ufficio Comunicazione, il Servizio
Fondi Esterni e il Servizio Legale. Un apposito
gruppo di lavoro si occuperà inoltre del sito web
di queste attività (Fig. 3.29).
Fig. 3.29: Sito web del Trasferimento Tecnologico nell’ INFN
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Fig.3.30: Sito web dello Spin-off INFN PIXIRAD
/
Spin-off
Nell’ambito delle finalità istituzionali volte alla
promozione del trasferimento delle conoscenze
e delle tecnologie acquisite, l’Istituto si è dotato
di un regolamento che disciplini gli spin-off, ov-
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PIANO TRIENNALE 2013-15
Conto terzi
È stato approvato dai competenti Uffici ministeriali il Regolamento per la ripartizione dei compensi derivanti dalle attività in favore di terzi,
come previsto dall’art. 19 del CCNL 2002-2005,
relativo al personale del comparto degli enti
pubblici di ricerca. L’INFN era già dotato di un
Regolamento per la prestazione di attività e servizi a favore di terzi, pubblicato nella GU n. 124
del 30/5/2006, questo rinviava al testo ora approvato la definizione dei criteri per la ripartizione e
l’assegnazione al fondo di incentivazione del personale di una quota dei corrispettivi derivanti da
tali attività. In tale testo si prevede di assegnare
al predetto fondo una percentuale degli utili, dedotti tutti gli oneri diretti e indiretti, e di prevedere alcune limitazioni sull’impegno di tempo
massimo che ciascun dipendente può investire in
questo genere di attività, che si svolgono comunque durante l’orario di lavoro.
Nelle Strutture dell’Istituto iniziano ad arrivare le
prime richieste che lasciano intravedere concrete
possibilità di sviluppo.
vero la costituzione di società di capitali (imprese), aventi come scopo sociale la produzione
di beni o la fornitura di servizi derivanti in tutto
o in parte dall’utilizzazione in contesti innovativi
dei risultati ottenuti nell’ambito delle ricerche
dell’INFN. Con il regolamento approvato dal
Consiglio Direttivo dell’Istituto a settembre 2010
e approvato con provvedimento del 26 gennaio
2011 dal Ministero, si è disciplinata la procedura
autorizzativa che deve essere seguita dal personale, sia dipendente che associato, interessato
a promuovere la costituzione di realtà imprenditoriali per la produzione di beni o la fornitura
di servizi derivanti in tutto o in parte dall’utilizzazione in contesti innovativi dei risultati ottenuti nell’ambito delle ricerche dell’INFN. Sono
state previste differenti forme di collaborazione
che l’INFN può prestare alla costituenda società:
dal mero conferimento in licenza di conoscenze,
con le cautele necessarie a evitare pregiudizi o
conflitti d‘interesse con le attività istituzionali
dell’Ente, fino alla eventuale partecipazione al
capitale sociale in qualità di socio. Tutto ciò in
accordo con il Decreto Legislativo 27 luglio
1999, n. 297, contenente il “Riordino della disciplina e snellimento delle procedure per il sostegno della ricerca scientifica e tecnologica, per
la diffusione delle tecnologie, per la mobilità dei
ricercatori” nonché con il suo regolamento attuativo, contenuto nel D.MIUR 8 agosto 2000
n. 593 recante “Modalità procedurali per la concessione delle agevolazioni previste dal decreto
legislativo 27 luglio 1999, n. 297”.
A seguito dell’adozione del Regolamento, nel
dicembre del 2011 è stato attivato il primo Spinoff dell’Istituto (DIXIT). Successivamente, nel
2012, ne sono stati attivati due nuovi (I-SEE, PI-
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 37
XIRAD); altri due, ad oggi, sono in fase istruttoria (DE.TEC.TOR e TECNART). Si riportano di seguito delle brevi descrizioni degli spin-off DIXIT,
PIXIRAD e I-SEE nati tutti da attività tecnologiche
innovative della CSN5.
DIXIT, spin-off INFN nato presso la Sezione INFN
e il Dipartimento di Fisica dell’Università di Torino nell’ambito della CSN5, opera nel campo
delle applicazioni informatiche al settore biomedicale facendo uso delle più avanzate tecnologie
web. In particolare effettua attività di ricerca,
analisi, progettazione, sviluppo, produzione e
commercializzazione di programmi applicativi e
di sistemi di elaborazione dati (http://www.dixitsolutions.com).
PIXIRAD, altro spin-off INFN dall’omonimo esperimento di CSN5 della Sezione di Pisa, introduce
un sensore radiografico innovativo di altissima
qualità basato sul Chromatic Photon Counting
(http://www.pixirad.pi.infn.it, Fig. 3.30).
51
PIANO TRIENNALE 2013-15
I-SEE (Internet – Simulation Evaluation Envision) è
un altro spin-off nato a Torino in CSN5 ed è una
società internazionale che sviluppa soluzioni software in ambiente “Cloud” e fornisce servizi applicativi principalmente agli operatori nei campi di
Fisica Medica (Radioterapia e Adroterapia), Radiobiologia, Radioprotezione (http://www.i-seecomputing.com).
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Brevetti e proprietà intellettuale
A completamento del processo di revisione della
disciplina interna in materia, si sta procedendo
ad un riesame del Regolamento per la valorizzazione, lo sviluppo e l’applicazione delle conoscenze dell’INFN (pubblicato nella GU n. 45 del
24/2/2004) sia per adeguarlo alla sopravvenuta
disciplina interna e statuale, sia per renderlo meglio rispondente ai sempre differenti e mutevoli
contesti sociali ed imprenditoriali cui l’INFN è
chiamato a confrontarsi.
Con l’auspicio di incrementare il numero di brevetti senza svilirne la qualità e le potenzialità commerciali, particolare attenzione viene prestata ai
processi di brevettazione delle conoscenze sviluppate all’interno delle attività istituzionali dell’Ente.
L’INFN è infatti attualmente titolare di dieci brevetti, di cui sei in comproprietà con altri Enti pubblici o privati stranieri. Otto brevetti trovano
tutela in Italia, quattro in Europa, tre godono di
una protezione attraverso un brevetto internazionale, detto PCT (Patent Cooperation Treaty).
Lo sfruttamento economico dei brevetti attraverso licenze commerciali produce annualmente
un utile netto di 20.000 Euro all’anno cui va aggiunto un utile ulteriore di circa 3.000 euro
l’anno per la licenza di conoscenze non coperte
da brevetto.
Nell’anno trascorso il Comitato per il Trasferimento Tecnologico (CNTT) ha proceduto ad un
riesame dei brevetti valutando, in occasione del
versamento dei costi di mantenimento e sentiti
gli inventori, se continuare la copertura brevettuale o rinunciare. Nel 2012 non sono stati rinnovati quattro brevetti. L’impostazione è su un
forte dinamismo, il proponente e la struttura
INFN che si occupa di trasferimento tecnologico
si impegnano ad identificare in breve tempo un
percorso di valorizzazione in assenza del quale,
conseguentemente, il brevetto viene abbandonato. Altrimenti il brevetto è rinnovato ed esteso
ad altri stati.
L’esame delle richieste di brevetto inoltrate dai ricercatori dell’Istituto procede con un flusso continuo. Questa attività nell’anno in corso ha
portato all’avvio delle procedure per cinque nuovi
brevetti; altre tre richieste sono in fase istruttoria
avanzata e nelle prossime settimane si tradurranno verosimilmente in nuovi brevetti depositati.
Allo stato attuale altre tre richieste sono in fase
di valutazione e una, appena pervenuta, è allo
stadio iniziale di analisi. Tra i bevetti mantenuti e
quelli nuovi in via di definizione, vale la pena citare il brevetto sviluppato nell’ambito della collaborazione tra Ansaldo Nucleare ed INFN che si
svolge nell’ambito del progetto INFN-Energia. In
attesa di deposito, questo brevetto riguarda l’applicazione di una tecnologia tipica dei rivelatori
di particelle, le fibre scintillanti e scintillatori accoppiati a dispositivi (SiPm) fotomoltiplicatori di
silicio completamente innovativi anch’essi sviluppati nell’ambito di una convenzione tra INFN e
FBK Trento. Mentre i SiPm hanno dato luogo alla
nascita di uno spin-off di FBK (ADVANSID, all’INFN saranno riconosciute royalty), il rivelatore
brevettato riguarda la possibilità di rivelare neutroni in modo efficiente evitando i contatori ad
He3 oggi molto costoso e difficilmente reperibile.
Si tratta di una soluzione molto brillante che ha
già suscitato l’interesse di diversi operatori. Un
altro brevetto depositato nel 2012 riguarda un
kit per la rivelazione di gas Radon. Essendo il
tema molto attuale è in corso la definizione di un
contratto con un’impresa che ne curerà l’industrializzazione e l’avvio al mercato. Analogamente, le avanzate tecnologie dei sensori di
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 38
silicio e delle relative elettroniche sviluppate
nell’ambito degli esperimenti di LHC hanno
dato luogo ad un brevetto (2012) basato sull’uso di una Matrice di transistori bipolari NPN
per rivelazione di particelle alfa finalizzata alla
misura della concentrazione ambientale di gas
radon. Tra i brevetti mantenuti da oltre un anno
è importante ricordare quelli relativi alla collaborazione con IBA, costruttrice di acceleratori
per adroterapia, essi riguardano l’applicazione
di tecniche di rivelazione al monitoraggio dei
fasci di particelle. Diversi brevetti di recente deposito sviluppano tecnologie la cui applicazione
si rivolge al contesto medicale come la Sonda
Eco-scintigrafica per applicazioni mediche e la
relativa procedura di fusione delle immagini.
Inoltre vale la pena citare il brevetto relativo al
Metodo di compressione e riduzione dei canali
di read-out e sua applicazione per la realizzazione di un sistema di indagine per particelle cariche, in tempo reale, di grande area e alta
risoluzione spaziale.
3.3.3 Calcolo e reti
•
•
•
•
Monitoraggio, manutenzione e potenziamento delle infrastrutture per il calcolo scientifico dell’Ente, in modo da assicurare la loro
rispondenza alle necessità di calcolo degli
esperimenti;
Sviluppo e armonizzazione dei servizi per il
calcolo scientifico, attraverso l'adozione di
standard e l’uso di tecnologie hardware e
software allo stato dell’arte;
Promozione dell'innovazione tecnologica nel
campo del calcolo scientifico.
Rete
Nel 2012 è stato portato a termine il progetto,
alla cui definizione CCR ha contribuito con un
apposito gruppo di lavoro per la parte tecnica,
della nuova rete GARR-X. È basata sul noleggio
di fibre spente e la gestione di apparati trasmissivi
proprietari, da parte del GARR (http://www.garr.it),
che gestisce la rete di interconnessione tra tutti i
siti INFN e verso la rete della ricerca europea
GEANT (http://www.geant.net).
La nuova rete permette i trasferimenti di dati a
velocità dell’ordine di 1 Gbps tra tutte le sedi
INFN e dispone di link multipli tra i siti Tier1 e
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Coerentemente con il suo mandato, CCR svolge
le seguenti funzioni:
52
/
•
Gestione delle infrastrutture per il calcolo dell’INFN, presenti all’interno delle varie unità
operative e distribuite su scala geografica;
Ricerca tecnologica svolta, a livello nazionale
ed internazionale, tramite l’uso di questa infrastruttura.
AAI e Federazione di identità digitali
La ricerca scientifica si caratterizza sempre di più
per l’accesso via rete ad un diluvio di dati scientifici e a miriadi di applicazioni da parte di un
numero crescente di utenti, organizzati in comunità virtuali che oltrepassano i confini geografici. Le Infrastrutture di Autenticazione ed
Autorizzazione (AAI) a supporto della ricerca
permettono ai ricercatori l’accesso a dati protetti
in modo sicuro. Nel corso del 2012 si è consolidato nell’INFN, a tale fine, l’utilizzo dell’infrastruttura fornito dal progetto AAI, che permette
non solo di accedere ai servizi e alle risorse di
calcolo dell’INFN con un’unica credenziale, ma
anche di integrarsi con analoghi sistemi di altre
istituzioni nazionali e internazionali attraverso le
Federazioni di Identità Digitali. AAI è infatti integrato in IDEM (https://www.idem.garr.it/en),
la federazione di identità nazionale, ed attraverso IDEM partecipa alla Federazione di Identità
Digitali a livello europeo, eduGAIN (http://www.
geant.net/service/edugain).
Nei prossimi anni si intende aumentare il numero di applicazioni accessibili tramite AAI, iniziando dai Portali Web per la ricerca e da altri
tool collaborativi.
Ci si propone inoltre di consolidare il servizio di
mailing in un unico servizio nazionale, come già
avviene per altri servizi, quali la gestione di licenze software su base nazionale.
PIANO TRIENNALE 2013-15
Commissione Calcolo e Reti
La Commissione Calcolo e Reti (CCR) è il principale strumento di cui si serve l’INFN per realizzare un coordinamento nazionale delle attività
e dell’infrastruttura di supporto al calcolo scientifico, ed in particolare si occupa di:
In generale i gruppi di lavoro di CCR, oltre alla
gestione delle infrastrutture esistenti, si occupano di trovare “soluzioni comuni” facilmente
esportabili in tutte le sedi per minimizzare l’impatto in termini di man power per le singole
strutture. La descrizione dettagliata delle attività
della CCR è disponibile al sito web: (http://web.
infn.it/CCR/). Qui vengono descritti i punti che
hanno maggiore rilievo strategico.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 39
Tier2 della federazione WLCG, destinati a raggiungere una capacità di 10 Gbps nel corso dei
prossimi mesi, per soddisfare la maggiore richiesta dei modelli di calcolo degli esperimenti LHC.
Il Tier-1, collocato al CNAF, è connesso tramite
tre link a 10 Gbps ed è parte sia di LHCOPN
(http://lhcopn.web.cern.ch/lhcopn/), rete privilegiata che collega tutti i Tier-1 per LHC, sia di
LHCONE (lhcone.net), rete in corso di realizzazione per l’analisi dei dati in tutti i Tier-2 di LHC.
Nei prossimi anni verrà sperimentato un collegamento tra CERN e CNAF con una capacità di
100 Gps, per poi estendere un aumento della
banda a tutti gli altri siti.
In seno a CCR il gruppo Netgroup si occupa di
proporre le linee di sviluppo delle infrastrutture di
rete dell’Ente raccogliendo le esigenze di connettività delle strutture e degli esperimenti. Il gruppo
Security si occupa degli aspetti di sicurezza informatica proponendo soluzioni e linee guida da
adottare in tutte le strutture, coordinandosi con il
GARR attraverso controlli sistematici, finalizzati a
valutare il livello di vulnerabilità dei principali servizi informatici operanti nelle sedi INFN. È prevista
nel corso dei prossimi anni la transizione dei siti
INFN sul protocollo IPV6.
53
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Federazione dei TIER-2
(In evidenza: TIER2-ATLAS, TIER2-CMS)
La sfida principale che il sistema di calcolo distribuito dell’INFN ha affrontato negli ultimi anni, è
stata rappresentata dalla rapida crescita delle attività di elaborazione ed analisi dei dati prodotti
dagli esperimenti a LHC. Terminata una prima
fase di adeguamento degli impianti tecnologici,
le sedi INFN coinvolte hanno aumentato considerevolmente le proprie capacità di fornire agli
esperimenti servizi adeguati in condizioni di funzionamento a regime. È da notare come sia l'acceleratore, sia i rivelatori stiano lavorando a
regimi superiori alle aspettative per il presente
run di LHC; nonostante questo le infrastrutture
di calcolo si sono dimostrate in grado di sostenere in modo efficace le attività di analisi.
Il contributo italiano al computing degli esperimenti ad LHC è riconosciuto di primissimo livello
sia come promotore di soluzioni innovative, sia
come qualità del servizio e le dimensioni della
federazione italiana dei Tier-2 si colloca nelle
prime due posizioni, a livello mondiale.
L’incremento delle risorse ha riguardato, oltre al
Tier-1 del CNAF, che svolge il ruolo centrale di
sede per le elaborazioni primarie e l’archivio permanente dei dati a servizio di tutto l’INFN, anche
tutte le sedi dei Tier-2 della federazione WLCG.
Particolare attenzione viene posta sulla sostenibilità sul lungo periodo di questa infrastruttura
di calcolo che potrà costituire parte di un’infrastruttura di Cloud nazionale e sugli sviluppi necessari per la ripartenza del prossimo run di
LHC.
Sviluppi di tecnologie informatiche per “excellent science”
Nel corso degli ultimi dieci anni, l'INFN ha partecipato a molti progetti di ricerca europei riguardanti in particolare il calcolo distribuito, che hanno
trovato supporto nei programmi europei di potenziamento delle infrastrutture scientifiche. Tali
programmi hanno lo scopo di ottimizzare l'impiego e lo sviluppo delle migliori infrastrutture di
ricerca esistenti in Europa, nonché favorire la creazione di nuove infrastrutture di ricerca di interesse
paneuropeo in tutti i campi scientifici e tecnologici, necessarie alla comunità scientifica europea
per rimanere all'avanguardia nel campo della ricerca. Nel periodo 2001-10, l'INFN ha ottenuto in
questo settore finanziamenti europei per un ammontare complessivamente superiore a 22 Milioni
di Euro, con 31 progetti approvati. Il tema principale, attorno al quale si sono sviluppate tali attività, è stato quello della griglia computazionale
(Grid), che ha reso possibile la condivisione effettiva ed efficiente delle risorse a livello mondiale e
il cui uso coordinato è risultato necessario per
l'elaborazione e la gestione delle grandi quantità
di dati prodotte dai più moderni strumenti scientifici.
Le attività Grid si sono svolte a livello internazionale nell’ambito di vari progetti finanziati dalla
Comunità. I due principali sono quelli di ambito
infrastrutturale, finalizzati al mantenimento dei
servizi e del middleware Grid di interesse generale e ai loro sviluppi:
•
•
European Middleware Inititative (EMI: RI261611);
Integrated Sustainable Pan-European Infrastructure for Researchers in Europe (EGI-InSPIRE: RI-261323).
Ad essi si affiancano progetti più specifici che
riguardano ambiti di supporto alle applicazioni, disseminazione e formazione: EU-India,
EPIKH, CHAIN, LIBI, We-NMR, CHAIN-REDS,
agINFRA, DCH-RP, a cui si aggiunge l’infrastruttura di training per Grid, GILDA (in evidenza: Progetti Europei CHAIN, CHAIN-REDS,
agINFRA, DCH-RP).
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 40
ruolo molto importante negli ultimi anni la collaborazione WLCG (Worldwide LHC Computing
Grid) che ha coordinato ed organizzato i servizi
specifici legati ai centri di calcolo del CERN e a
quelli di primo e secondo livello (Tier1 e Tier2)
utilizzati dagli esperimenti LHC in Europa, America e Asia.
L'INFN ha organizzato al suo interno la sua partecipazione ai programmi Grid attraverso due
progetti speciali: INFNGrid e, più recentemente,
IGI (Italian Grid Infrastructure) dedicato agli
aspetti infrastrutturali.
INFNGrid e IGI hanno organizzato le attività di:
•
•
•
•
Sviluppo, test, rilascio e supporto delle componenti middleware usate sull’infrastruttura
Grid EGI di responsabilità INFN;
Gestione, controllo e supporto della grid italiana, garantendo il necessario raccordo con la
grid europea (EGI) ed il progetto EGI-InSPIRE;
Formazione rivolta a utenti e amministratori
di risorse Grid;
Supporto a nuove comunità di utenti per il
porting delle applicazioni su Grid.
Nel corso del 2012, l'INFN ha affidato i progetti di
calcolo distribuito alla Commissione Calcolo e Reti,
la cui struttura è stata ridefinita per poter rispondere ad un mandato più ampio di armonizzazione
e coordinamento delle attività di calcolo dell’Ente.
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
L’infrastruttura di calcolo distribuito IGI
Da molti anni l’Istituto ha dedicato sforzi e risorse
nella costruzione di una Grid di produzione italiana al fine di prepararsi ad affrontare l’impegno
dell’analisi dei dati al LHC. Questo scopo è stato
perseguito a vari livelli: con il proprio progetto
speciale INFN-GRID e con i numerosi progetti in
collaborazione, sia italiani (ad es. FIRB Grid.it) sia
europei, rivolti alla costruzione di una Grid europea per la ricerca, come Data-Grid, EGEE-I, II, III
ed ora alla sua gestione sostenibile con l’European
Grid Initiative (EGI) e il progetto EGI InSPIRE. Negli
ultimi anni l’INFN, in collaborazione con altri Enti
di ricerca, Università e GARR, ha coordinato una
infrastruttura Grid nazionale, multidisciplinare
(Italian Grid Infrastructure – IGI), che è una delle
più vaste in Europa. La sua interconnessione con
le E-infrastrutture delle altre nazioni la rende
una componente fondamentale dell’infrastruttura grid europea EGI (European Grid Infrastructure). Questa infrastruttura, in cui le risorse di
calcolo e storage sono fornite dall’INFN al 90%,
è basata sulla condivisione delle risorse per otti-
54
PIANO TRIENNALE 2013-15
Il progetto EMI (European Middleware Initiative)
è finanziato sul programma "Capacità", sottoprogramma “Distributed Computing Infrastructure (DCI)” del Settimo programma quadro. Il
progetto vede come partner del consorzio oltre
all’INFN ed il CERN, che ne è il coordinatore,
Università, Istituzioni e Centri di ricerca scientifica e tecnologica come Juelich, DESY, NIKHEF,
CINECA, Università di Oslo, Uppsala, Varsavia,
Dresda, Lunds, Dublino, Switch, Cesnet, KISTI.
EMI ha come scopo lo sviluppo e il rilascio di un
insieme consolidato di componenti del middleware utilizzato in Europa sia dai centri Grid che
da quelli HPC (Prace), armonizzando le precedenti implementazioni prodotte dai tre principali
fornitori di middleware Grid in Europa: ARC,
gLite e UNICORE. Il principale contributo dell’INFN al progetto riguarda il consolidamento ed
il supporto dei componenti middleware di gLite:
Voms, Cream, WMS, Storm, WNoDeS e altri,
con l’obiettivo di garantire l’interoperabilità tra
i sistemi delle diverse infrastrutture di calcolo distribuito.
Il progetto, sul quale sono impegnati 16 FTE (di
cui 8 su fondi europei) si conclude nell'aprile del
2013 ed ha finora ottenuto valutazioni molto
positive dai revisori europei riguardo lo stato di
avanzamento del programma di lavoro.
Il progetto EGI-InSPIRE è anch’esso finanziato
sul programma "Capacità" del Settimo programma quadro. Vede come partner del consorzio, oltre all’INFN, all’incirca altre 50 istituzioni
di ricerca europee, in rappresentanza della infrastrutture di ricerca delle diverse nazioni.
Il progetto EGI-InSPIRE ha come obiettivo la realizzazione di una infrastruttura di calcolo distribuito pan-europeo, inizialmente basata su Grid,
ma capace di integrare anche nuovi paradigmi
come il Cloud computing e favorire l’allargamento dell’utilizzo ad una molteplicità di comunità di ricerca. La partecipazione INFN al progetto
è soprattutto orientata alle attività di gestione e
supporto dell’infrastruttura di calcolo attraverso
la gestione di un centro di servizio operativo nazionale, ed al lavoro di integrazione nell’infrastruttura delle tecnologie e del middleware sviluppato
in EMI ed in altri progetti per garantire un utilizzo
stabile, sicuro ed efficiente dell’infrastruttura.
Il progetto, che si conclude nell'aprile del 2014,
impegna attualmente 12 FTE, di cui circa metà
finanziati su fondi Europei e sta proseguendo in
buon accordo con le iniziali previsioni di raggiungimento degli obiettivi di progetto.
Sempre in ambito internazionale ha giocato un
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 41
55
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
mizzarne l’efficienza d’uso complessiva. L’accesso
all'insieme delle risorse è governato da meccanismi che permettono agli utenti, previa registrazione presso la propria Virtual Organization (VO),
di poterle utilizzare in modo condiviso, pur garantendo la massima priorità d'accesso a quelle di cui
sono proprietari. L’infrastruttura IGI è attualmente
costituita da 58 data center grandi e piccoli distribuiti sul territorio nazionale che rendono disponibili
via Grid complessivamente circa 33.000 Cpu per il
calcolo di vario tipo, 17 PByte per l’archiviazione su
disco e 14 PByte per l’archiviazione su nastro. È utilizzata da circa 1.000 ricercatori appartenenti a 10
grandi aree di ricerca che comprendono fisica, biologia, chimica computazionale, astrofisica, medicina, beni culturali, scienze ambientali ed è parte
integrante dell’infrastruttura europea distribuita di
EGI, oggi costituita da più di 350 data centers, con
oltre 300.000 unità di elaborazione, 200 PByte di
storage ed oltre 18.000 utenti. Le attività di gestione, controllo, monitoraggio, sviluppo e supporto dell’infrastruttura IGI sono ora svolte da
personale dell' INFN e di altri Enti, con fondi stanziati specificatamente dal MIUR nel fondo ordinario
e assegnati a tale scopo all'INFN, e con il supporto
della comunità europea attraverso i progetti europei EMI e EGI-InSPIRE già descritti in precedenza.
L’utilità e il valore scientifico dell’Infrastruttura sono
state dimostrate nel corso dell’ultimo anno quando
i flussi di dati provenienti dagli esperimenti al LHC
hanno raggiunto e superato i previsti valori di regime. La velocità e l'efficacia con cui le collaborazioni scientifiche, formate ciascuna da migliaia di
ricercatori, hanno potuto analizzare i dati e pubblicare risultati scientifici di prim'ordine (come la
scoperta del bosone di Higgs) è stata senza precedenti e resa possibile solo dall'ottimo funzionamento della Grid. Nel corso del 2012 IGI, che è
strutturato nella forma di una Joint Research Unit
costituita da Enti di Ricerca, Università, Centri di
ricerca e GARR, ha operato con una struttura tecnica articolata in quattro unità operative e ha sostenuto le attività di una dozzina di ricercatori e
tecnologi esterni all'INFN, attraverso lo strumento
dell'associazione tecnologica alle attività dell'Ente.
Con i fondi MIUR IGI ha potuto stabilizzare quel
nucleo di persone con competenze uniche e di eccellenza che si è formato nelle organizzazioni di
ricerca Italiane durante dieci anni di partecipazione di successo e di primo piano a numerosi
progetti europei dedicati allo sviluppo di infrastrutture Grid per il calcolo e l’archiviazione distribuiti. Questo nucleo costituisce una solida base
per poter continuare a competere validamente
per i futuri finanziamenti previsti in Horizon 2020
e per poter mantenere l’attuale infrastruttura Grid
nazionale (e la sua evoluzione verso Cloud) agli
attuali livelli di eccellenza mondiale. La struttura e
le risorse dell’infrastruttura IGI sono riportate nella
Fig. 3.31. Fanno parte integrante di IGI anche le
infrastrutture che il progetto ReCaS (Rete di Calcolo per SuperB e altre applicazioni), approvato
dal MIUR nel 2011 con un budget di 13.7 MEuro,
sta realizzando nelle regioni di convergenza attraverso una collaborazione fra INFN, Università di
Napoli Federico II e Università di Bari. I quattro
centri di calcolo saranno dedicati primariamente
alle necessità di calcolo dell'esperimento SuperB, ma verranno impiegate anche per una
serie di ricerche nel campo della Fisica, della Medicina, delle Biotecnologie, dell'Ambiente, ricerche che sono già in corso o avviate in tutte le
strutture partecipanti, INFN ed Atenei. Inoltre
ReCaS si inquadra in un contesto territoriale in
cui operano i Distretti e i Laboratori Pubblico Privati e l'aggregazione GRISU' (Griglie del Sud) costituita fra gli attuatori del PON Ricerca
2000-2006 (UniNA-SCoPE, COMETA-Pi2S2, CyberSar, ENEA-Cresco, SPACI).
Fig. 3.31: I siti di IGI.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 42
L'infrastruttura IGI è pienamente operativa e viene
utilizzata per attività di ricerca scientifica nell'ambito di molte collaborazioni internazionali come
riportato nelle Fig. 3.32 e 3.33. Nella Fig. 3.32 è
riportato l’utilizzo nell’ultimo anno (dati di accounting) delle infrastrutture Grid nazionali che
costituiscono la Grid europea EGI in termini di
CPU time. Come si può osservare, IGI (nel grafico
indicata con NGI_IT) si colloca tra le prime cinque
e ha fornito la stessa quantità di elaborazione
complessiva resa disponibile al CERN.
da parte degli esperimenti LHC dovuta alla mole
notevole di dati da analizzare, molto superiore a
quella tipica di altre comunità scientifiche, e in
quanto maggiori fornitori di risorse hardware
dell’infrastruttura stessa.
Nel corso degli ultimi anni l'INFN e IGI, sulla base
dell'esperienza acquisita nella gestione di grandi
quantità di risorse computazionali distribuite, ha
affrontato lo sviluppo di soluzioni che permettano
di facilitare l'uso dell'infrastruttura anche in ambiti
diversi da quello prettamente scientifico.
56
Nella Fig. 3.33 è riportato l’uso della Grid IGI nel- Nell'ambito delle attività del Progetto Prisma fil’ultimo anno da parte delle diverse comunità. nanziato con il Bando Smart Cities per le regioni
Come si può vedere c’è una chiara predominanza di convergenza, una parte dell’infrastruttura IGI
PIANO TRIENNALE 2013-15
Fig. 3.32: Tempo di elaborazione normalizzato fornito dalle Infrastrutture Grid Europee.
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Fig. 3.33: Tempo di elaborazione normalizzato fornito da IGI alle
principali Virtual Organizations.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 43
57
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
sarà messa a disposizione per la validazione della un asset importante perché:
soluzione cloud aperta e interoperabile con alcuni
servizi o piattaforme selezionate dalle Pubbliche • È un’infrastruttura di produzione che ha dimostrato la sua importanza e utilità nel supAmministrazioni coinvolte nel progetto.
porto ad attività di ricerca con risultati di
Poichè l’infrastruttura IGI è pienamente operativa,
eccellenza;
sono in corso varie attività per incrementare il nu• È un’infrastruttura complementare all’inframero degli utilizzatori, in particolare:
struttura per il supercalcolo (HPC) che po• Organizzazione di corsi per utenti e amminitrebbe essere ulteriormente valorizzata da
iniziative d’integrazione come quelle attualstratori di risorse GRID;
• Supporto per l’individuazione delle esigenze
mente in fase di discussione tra alcuni partner
di IGI (Università di Perugia, INAF, INFN ed
e dei servizi necessari alle diverse comunità
ENEA) e il CINECA;
scientifiche;
• Supporto per il porting delle applicazioni in • La sua capillarità ed estensione su tutto il territorio nazionale può fare da “collante” o racambiente GRID e Cloud;
• Organizzazione di eventi di pubblicizzazione
cordo tra le molte iniziative presenti e future
fra soggetti pubblici e privati, come ad es. i
dei servizi e dei risultati ottenuti.
progetti PON, POR, Smart Cities, etc.
Il meccanismo della condivisione delle risorse è risultato particolarmente efficace per consentire A partire da queste basi, oggettivamente solide
economie di scala e ottimizzazione del loro uso. dal punto di vista tecnologico e di competenze,
Tuttavia l’esigenza di fornire servizi ICT a utenti l'evoluzione di IGI comporterebbe un salto di
senza risorse proprie è diventata sempre più im- qualità sia dal punto di vista tecnologico (evoluportante negli ultimi anni ed è forse la casistica zione verso servizi cloud open che possano espiù rilevante nel caso di gruppi di ricerca che par- sere integrati in GRID o gestiti in modo
tecipano a molti progetti europei, in particolare indipendente/complementare), sia per quanto
quelli ESFRI, nei quali l’orientamento generale è riguarda il rafforzamento della vocazione multiquello di sfruttare le e-infrastructure esistenti, disciplinare dell’infrastruttura.
senza doversi preoccupare di costruire e gestire in A tale scopo si prevedono richieste sia di persoproprio nuove facility di calcolo e dedicare le loro nale (per evoluzione del middleware, integraenergie alla definizione e sviluppo delle soluzioni zione delle applicazioni e gestione dei servizi
applicative di loro competenza e interesse.
comuni), sia di risorse hardware che permettano
Per questa ragione è stata recentemente presen- la costituzione di un'infrastruttura pilota naziotata al MIUR una richiesta di finanziamento nale in grado di offrire risorse di calcolo e di sto(DHTCS) per potenziare e far evolvere l’infra- rage condivise. Per il progetto DHTCS sono stati
struttura IGI e fornire servizi Grid e Cloud ai richiesti complessivamente per il 2013 i fondi
gruppi di ricerca dei soggetti partecipanti (CNR, necessari per la realizzazione di una fase pilota
INAF, INFN, INGV, GARR).
per complessivi 1430 K€, come riportato nella
Il quadro europeo ha due elementi importanti:
seguente tabella, che includono i costi per acquisire l’hardware necessario l'infrastruttura ini• I progetti ESFRI, cui molti gruppi di ricerca ziale del progetto, per il suo funzionamento e
partecipano o si stanno organizzando per per il personale coinvolto nelle attività gestione,
partecipare, progetti che in generale preve- di sviluppo middleware, supporto agli utenti e
dono esplicitamente di usare le E-infrastrut- ai progetti ESFRI, nonché per le attività di disseture esistenti;
minazione e formazione.
• Le prossime call di Horizon 2020 che, oltre ai
CNR GARR INAF INFN INGV Totale
centri HPC/Prace, finanzieranno le infrastrutture di calcolo distribuito puntando molto
CPU
120 20
54
150 20
364
sulla tecnologia cloud e le problematiche riguardanti il data management.
STORAGE
330 100 48
380 80
938
A livello italiano l’attuale infrastruttura GRID IGI,
e la sua evoluzione futura verso un’infrastruttura
che integra in modo trasparente GRID e Cloud, è
FUNZIONAMENTO 40
10
18
50
10
128
Fig. III-34: fondi necessari per la realizzazione di una fase pilota del
progetto DHTCS
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 44
Per il 2014 non sono previste richieste per hardware ma solo per il funzionamento dell’infrastruttura e per il personale.
Nel 2015 è previsto il potenziamento dell’infrastruttura, e quindi l’acquisto di nuovo hardware,
oltre ai fondi per il funzionamento e il personale.
Le richieste per il 2016 sono analoghe a quelle
per il 2014 (solo funzionamento e personale).
Totale (k€) CNR INAF INFN INGV GARR
FOE 2013
4.170
1.270 490
1.480 300
630
2014
2.700
840
950
100
550
2015
3.580
1.090 310
1.340 160
680
2016
2.820
860
980
600
260
270
110
Fig. III-35: Distribuzione del Fondo Ordinario per il finanziamento
degli enti e istituzioni di ricerca (FOE) 2013.
58
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DELL’ATTIVITÀ SCIENTIFICA
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 45
APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 46
A.2 APPENDICE PAR.
3.2.1 – LA FISICA SUBNUCLEARE
“LA FRONTIERA DELL’ENERGIA: GLI ESPERIMENTI AD LHC”
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
Experimenti ATLAS e CMS a LHC (CERN)
OBIETTIVI
Ricerca del bosone(i) di Higgs, di particelle supersimmetriche, di nuova fisica oltre il
Modello Standard
Studi di fisica nelle interazioni p-p ad energie di 14 TeV nel centro di massa
Studi del quark top; misure di violazione di CP nei sistemi con quark b.
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
ATLAS: Quota INFN 8.5%, partners in 36 nazioni
CMS: Quota INFN 13.7%, partners in 40 nazioni
INIZIO / TERMINE
Inizio delle attivita INFN: 1993 (CMS) , 1996 (ATLAS)
nizio della presa dati: 2010
Fine della presa dati: > 2022
STATO ATTUALE (2012)
Gli esperimenti sono in funzione con efficienza e costantemente
Scoperta una particella compatibile con un bosone di Higgs, esclusa l’esistenza di
varie particelle supersimmetriche previste da alcuni modelli teorici
Pubblicati 258 articoli (117 ATLAS + 141 CMS) nel 2009-2011
OBIETTIVI 2013-5
2013 : analisi e comprensione del candidato bosone di Higgs scoperto nel 2012. Definizione della strategia per gli upgrade.
2014: manutenzione degli apparati nello shut down (2013-2014) e ripresa della presa
dati a 7+7 TeV
2015: presa dati ed analisi a 7+7 TeV: nuovi limiti sulle masse di particelle supersimmetriche (SUSY) oppure loro scoperta
RISORSE FINANZIARIE
Costi fino al 2012
Costi anno 2013
Costi anno 2014
Costi anno 2015
circa 250 M€
11.3 M€
10.8 M€
10.6 M€
ATTIVITÀ CONNESSE ALLA
FORMAZIONE
Attivita per tesi e PhD; formazione su tecnologie di computing, nuovi materiali, meccanica avanzata e microelettronica, danno da radiazione, controlli di sistemi complessi, criogenia, magneti superconduttori. Corsi sulle sicurezze e rischio di incendio,
elettrico e da radiazione.
INNOVAZIONE e
TRASFERIMENTO
TECNOLOGICO
Sviluppi di soluzioni tecnologiche innovative ed utilizzo, ai limiti delle prestazioni, di
tecnologie note. Ad esempio:
- grandi magneti superconduttori (collaborazione INFN-ANSALDO)
- sviluppo di microelettronica dedicata e relative tecnologie, come il bump-bonding
su grandi superfici - rivelatori al silicio radiation-hard su vaste (> 100m2) aree e relativa
elettronica di read out (>10 milioni di canali con 25 ns di timing)
- link ottici analogici per readout di un grande numero di canali
- Calorimetri ad Argon liquido e questioni, meccaniche e criogeniche, correlate - sviluppo di tecnologie GRID per calcolo su scala planetaria
- nuovi cristalli con APD read-out per calorimetri
- nuove metodologie per la gestione di trigger su grandi moli di dati
- APPENDICE
Armenia, Australia, Austria, Azerbaijan, Belarus, Belgium, Brazil, Bulgaria, Canada,
Chile, China, Colombia, Croatia, Cyprus, Czech, Denmark Egypt, Estonia, Finland,
France, Georgia, Germany, Greece, Hungary, India, Iran, Ireland, Israel, Italy, Japan,
Korea, Lithuania, Mexico, Morocco, Netherlands, New Zealand, Norway, Pakistan,
Poland, Portugal, Romania, Russia, Serbia, Slovak, Slovenia, South Africa, Spain, Sweden Switzerland, Taiwan, Turkey, UK, Ukraine, USA, Uzbekistan
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
/
548 scienziati (247 ATLAS , 301 CMS)
PIANO TRIENNALE 2013-15
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
60
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 47
“FISICA DEL SAPORE A LHC”
61
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
Esperimento LHCb a LHC (CERN)
OBIETTIVI
Fisica del B e del Charm, ricerche di nuova fisica oltre il Modello Standard
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
Quota INFN 12.4%, partners in 15 nazioni
INIZIO / TERMINE
Inizio delle attivita INFN : 1999
Inizio della presa dati : 2010
Fine della presa dati: > 2022
STATO ATTUALE (2012)
L’esperimento e in funzione con efficienza e costantemente
Miglior misura al mondo delle differenze di fase e larghezza nel mixig del mesone
Bs Pubblicati 36 articoli nel 2009-2011
OBIETTIVI 2013-5
2013: analisi dati, manutenzione del rivelatore, definizione della strategia di upgrade
2014: manutenzione del rivelatore e inizio della presa dei dati a 7+7 TeV, costruzioni degli upgrade
2015: presa dati ed analisi dati a 7+7 TeV, costruzioni degli upgrade
RISORSE FINANZIARIE
Costi fino al 2012
Costi anno 2013:
Costi anno 2014:
Costi anno 2015:
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
77 scienziati
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Internazionali: Brazil, France, Germany, Ireland, Italy, Netherlands, China, Poland,
Romania, Russia, Spain, Switzerland, Ukraine, UK, USA
ATTIVITÀ CONNESSE ALLA
FORMAZIONE
Attivita per tesi e PhD; formazione su ICT, nuovi materiali, tecnologie di punta
meccaniche e microelettroniche, danno da radiazione, sistemi ultraveloci di acquisizione dati.
INNOVAZIONE e
TRASFERIMENTO
TECNOLOGICO
Sviluppo di soluzioni tecnologiche innovative ed utilizzo, ai limiti delle prestazioni,
di tecnologie note. Ad esempio:
- sistema di identificazione di particelle con anelli di luce Cerenkov (RICH)
- camera a fili operate ad alti rate, elevate risoluzioni temporali e grandi rilasci di
carica
-rivelatori a tripla-GEM
- sistema di trigger veloce su vari livelli, ad elevata flessibilita e traffico di 10 GB/s.
20 M€
1.0 M€
2.2 M€
2.2 M€
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 48
“FISICA DEL SAPORE LEPTONICO AL PSI”
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
(Esperimento/Infrastruttura /altro) e LOCALIZZAZIONE
Esperimento MEG al PSI (Zurigo, CH)
OBIETTIVI
Ricerca del decadimento del muone in un elettrone ed un fotone (μ->eγ) fino ad un
rapporto di decadimento di 10-13 (test di teorie supersimmetriche - SUGRA)
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
Quota INFN 50%, partners in 5 nazioni
INIZIO / TERMINE
Inizio delle attivita INFN: 2003
Inizio della presa dati: 2009
Fine della presa dati: 2013 con l’attuale apparato; sono in fase di approvazione
gli aggiornamenti per la presa dati dopo il 2015.
STATO ATTUALE (2012)
L’esperimento e in funzione con efficienza e costantemente
Misurato BR(μ->eγ) <2.4 10-12
Pubblicati 7 articoli nel 2009-2011
OBIETTIVI 2013-5
2013 : presa dati ed analisi; definizione della strategia di upgrade, R&D finalizzato all’upgrade
2014: implementazione dell’upgrade oppure D&D smontaggio dell’apparato
2015: presa dati ed analisi (in caso di approvazione degli upgrade)
RISORSE FINANZIARIE
Costi fino al 2012
Costi anno 2013:
Costi anno 2014:
Costi anno 2015:
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
35 scienziati
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Internationali: Japan, Italy, Russia, Switzerland, USA
ATTIVITÀ CONNESSE ALLA
FORMAZIONE
Attivita per tesi e PhD; formazione su nuovi materiali a basse temperature.
INNOVAZIONE e
TRASFERIMENTO
TECNOLOGICO
Sviluppo di dispositivi di grande volume funzionanti a basse temperature con
Xenon liquido. Metodi ultra-spinti di reiezione del fondo.
7 M€
0.8 M€
0.9 M€
0.5 M€
62
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 49
“FISICA DEL SAPORE: DECADIMENTI ESTREMAMENTE RARI DEI K”
63
PIANO TRIENNALE 2013-15
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
Esperimento NA62 al CERN
OBIETTIVI
Misura del rapporto di decadimento K+ -> pi+ nu nubar con una precisione del
10% (Test del Modello Standard)
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
Quota INFN 36.4%, partners in 12 nazioni
INIZIO / TERMINE
Inizio delle attivita INFN : 2006 Inizio della presa dati : 2014 Fine della presa dati: 2017
STATO ATTUALE (2012)
Esperimento parzialmente (circa 50%) istallato al CERN Pubblicati 25 articoli nel
2009-2011
OBIETTIVI 2013-5
2013: completamento delle costruzioni ed inizio della messa a punto 2014: completamento della messa a punto ed inizio della presa dati 2015: presa dati ed analisi
RISORSE FINANZIARIE
Costi fino al 2012
Costi anno 2013:
Costi anno 2014:
Costi anno 2015:
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
68 scienziati
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Internazionali: Belgio, Bulgaria, , Germania, Italia, Messico, Regno Unito, Romania,
Repubblica Ceca, Russia, Slovacchia, Svizzera, USA
ATTIVITÀ CONNESSE ALLA
FORMAZIONE
Attivita per tesi e PhD; formazione su dispositive elettronici e sensori immersi in liquidi criogenici, sistemi di acquisizione dei dati nuovi e ultra veloci.
INNOVAZIONE e
TRASFERIMENTO
TECNOLOGICO
Sviluppi di soluzioni tecnologiche innovative ed utilizzo, ai limiti delle prestazioni,
di tecnologie note. Ad esempio:
- Calorimetri a Kripton liquido di grande volume, che inglobano odoscopi a fibre
ottiche.
- Tracciatori al Silicio per frequenze fino a 1.5MHz/mm^2
- RICH ad altissima risoluzione temporale
- spettrometro magnetico composto da “straw tube” nel vuoto
9 M€
1.6 M€
0.8 M€
0.8 M€
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 50
“STUDIO DELLA STRUTTURA INTERNA DEL PROTONE”
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
Esperimeno COMPASS al CERN
OBIETTIVI
Rivelare la struttura di spin del protone, ricerca di nuove particelle esotiche e glueball
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
Quota INFN 13.4%, partners in 13 nazioni
INIZIO / TERMINE
Inizio delle attivita INFN: 1996
Inizio della presa dati: 2002
Fine della presa dati: 2017
STATO ATTUALE (2012)
L’esperimento e in funzione con efficienza e costantemente a Prevessin (CERN)
Pubblicati 25 articoli nel 2009-2011
OBIETTIVI 2013-5
2013: upgrade dell’apparato
2014: completamento dell’upgrade, messa a punto e riavvio della presa dati 2015:
presa dati ed analisi
RISORSE FINANZIARIE
Costi 2005-2012
Costi anno 2013:
Costi anno 2014:
Costi anno 2015:
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
29 scienziati
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Internationali: Czech, France, Germany, India, Israel, Italy, Japan, Poland, Portugal,
Russia, Switzerland, Taiwan, USA
ATTIVITÀ CONNESSE ALLA
FORMAZIONE
Attivita per tesi e PhD; formazione su analisi dei dati, rivelatori RICH ed a gas, rivelatori per fotoni, microelettronica ed acquisizione dei dati.
INNOVAZIONE e
TRASFERIMENTO
TECNOLOGICO
Sviluppi di soluzioni tecnologiche innovative ed utilizzo, ai limiti delle prestazioni,
di tecnologie note. Ad esempio:
- nuovi rivelatori a gas, rivelatori per fotoni con THGEM accoppiati a convertitori a CsI
- nuovi chip in tecnologia CMOS
6.0 M€
0.6 M€
0.6 M€
0.6 M€
64
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 51
“FISICA DEL SAPORE NELLE COLLISIONI e+e-”
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
Esperimenti KLOE a LNF (Frascati), SuperB a Roma-TorVergata, BES-III a Pechino
(Cina)
OBIETTIVI
Verifica della teoria delle interazioni elettrodeboli, spettroscopia adronica (tutti gli
esperimenti) Fisica dei sistemi coerenti dei K (KLOE )
Ricerche di nuova fisica nella produzione e nei decadimenti di tau e charm (BESIII e SuperB ) Fisica dei sistemi coerenti dei D (BES-III e SuperB ) e B (SuperB)
Studio dei decadimenti dei B (SuperB )
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
Quota INFN:
KLOE: 67%, partners in 5 nazioni
SuperB: circa 50%, partners interessati in 11 nazioni (da precisare nel TDR)
BES-III: 3.4%, partners in 11 nazioni
INIZIO / TERMINE
Inizio delle attivita INFN: 1993 (KLOE), 2009 (SuperB), 2010 (BES-III)
Inizio della presa dati: 1999 (KLOE), 2019 (SuperB), 2010 (BES-III)
Fine della presa dati: 2015 (KLOE), 2024 (SuperB), 2020 (BES-III)
STATO ATTUALE (2012)
Presa dati e completamento upgrade (KLOE), preparazione del TDR (SuperB), presa
dati (BES-III) Published 29 (KLOE) + 16 (BES-III) + 30 SuperB work in 2009-2011
OBIETTIVI 2013-5
2013: Istallazione degli upgrade e presa dati (KLOE); completamento del TDR, approvazione ed inizio della costruzione (SuperB); presa dati ed analisi (BES-III)
2014: presa dati ed analisi (BES-III, KLOE), costruzioni (SuperB)
2015: presa dati ed analisi (BES-III, KLOE), costruzioni (SuperB)
RISORSE FINANZIARIE
Costi anni 2005- 2012 11.6 M€ = 7.8 M€ (KLOE) + 3.5 M€ (SuperB) + 0.3 M€
(BES-III)
Costi anno 2013:
3.3 M€ = 0.5 M€ (KLOE), 2.3 M€ (SuperB), 0.1 M€ (BES-III)
Costi anno 2014:
9.1 M€ = 0.8 M€ (KLOE), 8.2 M€ (SuperB), 0.1 M€ (BES-III)
Costi anno 2015:
9.7 M€ = 0.7 M€ (KLOE), 8.9 M€ (SuperB), 0.1 M€ (BES-III)
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
238 scienziati (50 KLOE, 176 SuperB, 12 BES-III)
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
KLOE: China, Italy, Germany, Russia, USA
SuperB: Canada, France, Israel, Italy, Mexico, Norway, Poland, Russia, , Spain, United Kingdom, USA BES-III: China, Germany, Italy, Japan, Korea, Netherlands, Pakistan, Russia, Turkey, Sweden, USA
ATTIVITÀ CONNESSE ALLA
FORMAZIONE
Attivita per tesi e PhD. Formazione su sistemi opto-electronici, fibre ottiche, sensori
ultraveloci a pixel su silicio, nuovi cristalli, nuove camere per radiazione ionizzante,
danno da radiazione, microelettronica, sistemi di readout e transmissione dei dati.
Corsi su rischi e sicurezze.
INNOVAZIONE e
TRASFERIMENTO
TECNOLOGICO
Sviluppi di soluzioni tecnologiche innovative ed utilizzo, ai limiti delle prestazioni,
di tecnologie note. Ad esempio:
- nuove fibre ottiche trasparenti e flessibili, con ridotta perdita di segnale
- nuovi sistemi di sensori a pixel monolitici
- nuovi cristalli di LYSO
- nuovi sistemi di readout e transmissione dei dati - prima camera a GEM in 3D
65
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 52
A.2 APPENDICE PAR
3.2.2 - LA FISICA ASTROPARTICELLARE
FISICA DEI NEUTRINI
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
Misura delle oscillazioni dei neutrini al Gran Sasso e a J-Parc (Giappone) e misura
dei neutrini solare e geoneutrini al Gran Sasso
OBIETTIVI
Misura delle oscillazioni neutrino(mu)-neutrino(tau) con i neutrini del fascio CNGS
al Gran Sasso (esperimenti Opera e Icarus), misura delle oscillazioni neutrino(mu)neutrino(e) a J-Parc (T2K) e misura dei neutrini solari e dei geoneutrini al Gran
Sasso (Borex)
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
BOREX: 40%
ICARUS: 90%
OPERA: 55%
T2K: 10%
INIZIO / TERMINE
INIZIO ATTIVITÀ INFN : BOREX(1988), ICARUS(1985), OPERA(1999), T2K(512) INIZIO PRESA DATI: BOREX(), ICARUS(2007), OPERA(2007), T2K(2009)
FINE PRESA DATI: BOREX(), ICARUS(2012), OPERA(2012), T2K()
STATO ATTUALE (2012)
BOREX: in presa dati. Importanti risultati sui neutrini solari e geoneutrini.
ICARUS: in presa dati. Il più grande rivelatore di argon liquido in funzione al mondo
OPERA: in presa dati. Raccolti due eventi di oscillazione
T2K: in presa dati. Il primo esperimento al mondo ad aver misurato il parametro
di oscillazione theta(13)
OBIETTIVI 2013-5
BOREX: estensione della presa dati. Misure con sorgenti di neutrini per effettuare
misure sui neutrini sterili
ICARUS: fine della presa dati nel 2012. Smontaggio del rivelatore e rimontaggio
al CERN per l’esperimento ICARUS-NESSIE (in fase di approvazione)
OPERA: fine della presa dati nel 2012 e completamento dell’analisi nu(mu)-nu(tau)
T2K: presa dati con costante upgrade della potenza dell’acceleratore di J-Parc
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
RICERCATORI E TECNOLOGI (totali/effettivi): 144/77
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
International: US, GERMANIA, GIAPPONE, FRANCIA, SVIZZERA, SPAGNA, CINA
ATTIVITÀ CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Tesi di laurea e di Dpttorato: formazione nel settore della ICT, nuovi materiali, meccanica avanzata, elettronica ad alta affidabilita, programmazione, sicurezza e controllo di qualita
IMPATTO SOCIO ECONOMICO
[Excellent Science]: La fisica del neutrino e una preziosa soergente di nuove informazioni relativamente alle leggi della natura, con il potenziale di aprire una
nuova finestra di fisica
[Competitive industries]: La realizzazione di grandi esperimenti sotterranei, di fasci
di particelle ad alta intensita richiede tecnologie di punta ed e un driver per l’industria nazionale.
66
/
COSTO FINO AL 2012: BOREX(37237.3), ICARUS(34232.7), OPERA(44836.5), T2K(512) k€
COSTO 2013: BOREX(632), ICARUS(385), OPERA(1119), T2K(182) k€
COSTO 2014: BOREX(630), ICARUS(2000), OPERA(900), T2K(160) k€
COSTO 2015: BOREX(630), ICARUS(2000), OPERA(300), T2K(160) k€
PIANO TRIENNALE 2013-15
RISORSE ECONOMICHE
DALL’INFN-CSN2
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 53
RADIAZIONE COSMICA NELLO SPAZIO
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
Studio della radiazione cosmica dallo spazio
OBIETTIVI
Studio di precisione del flusso e dello spettro di fotoni, elettroni, positroni, protoni, ioni con esperimenti nello spazio. Ricerca indiretta della material oscura. Ricerca diretta di antimateria.
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
AGILE: 5%
AMS2: 25%
FERMI: 15%
WIZARD: 40%
INIZIO / TERMINE
Inzio attivita INFN: AGILE (2000 ), AMS2(2000), FERMI(2000), WIZARD/PAMELA(1998)
Inizio presa dati: AGILE (2006), AMS2(2011), FERMI(2008), WIZARD(2007)
Fine presa dati: AGILE (2012), AMS2(2020), FERMI(2018), WIZARD(2013)
STATO ATTUALE (2012)
AGILE: fine presa dati, importanti risultati relativi alla variabilita del flusso di sorgenti
di raggi gamma molto energetici e sulla fisica di fenomeni estremi nell’atmosfera
AMS-02: attivo, presa dati, commissioning e calibrazione, preparazione dei primi risultati dell’analisi dati
FERMI: attivo, molti risultati importanti pubblicati sull’ astrofisica dei raggi gamma,
sulla fisica delle astroparticelle sulla fisica atmosferica.
WIZARD: fine della presa dati, importanti risultati sullo spettro dei raggi cosmici, crescita del rapporto positroni/elettroni in funzione dell’energia
STUDI PER MISSIONI FUTURE: JEM-EUSO, GAMMA400, HERD
OBIETTIVI 2013-5
AGILE: fine presa dati, analisi
AMS-02: presa dati, analisi
FERMI: presa dati, analisi
WIZARD: fine presa dati, analisi
MISSIONI FUTURE: possibile partecipazione a una od due missioni internazionali assieme all’ASI
RISORSE ECONOMICHE
DALL’INFN-CSN2
Costo nel 2012: AGILE (1505.5), AMS2(14440), FERMI(13779.9), WIZARD/PAMELA(13477.6) FUTURE MISSIONI (200 ) k€
Costo nel 2013: AGILE (5) AMS2(550), FERMI(420), WIZARD/PAMELA(140) , NUOVE
MISSIONI(230) K€
Costo nel 2014: AMS2(550), FERMI(420), WIZARD/PAMELA(100), NUOVE MISSIONI (300) K€
Costo nel 2015: AMS2(550), FERMI(420), WIZARD/PAMELA(50) , NUOVE MISSIONI (400) K€
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
Ricercatori e tecnologi (totali/effettivi): 162/107
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Pamela: Italia, Russia, US, Germania, Svezia
FERMI: US, Italia, Francia, Svezia, Germania, Giappone
AMS-02: US, Italia, Francia, Germania, Svizzera, Spagna, Cina, Russia, Taiwan, Olanda, Finlandia
ATTIVITÀ CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Tesi di laurea e di Dottorato: formazione nel settore della ICT, nuovi materiali, meccanica
avanzata, elettronica ad alta affidabilita, programmazione, sicurezza e controllo di qualita
IMPATTO SOCIO ECONOMICO
[Excellent Science]: Lo spazio e attualmente una delle piu importanti sorgenti di nuova
informazione relativamente alle leggi fondamentali della natura. Misure sempre piu
accurate stanno fornendo una descrizione sempre piu accurate delle leggi fondamentali della natura e dell’origine e dello sviluppo dell’universo .
[Competitive industries]: Gli esperimenti spaziali sono sviluppati congiutamente dall’
INFN e le industrie nazionali: la sfida dell’operazione nello spazio di strumenti state of
the art e uno stimolo importante per l’industria del settore.
Esempi:
- Spinoff nel settore della qualifica spaziale, microelettronica, resistenza alla radiazione:
G&A Engineering, SERMSsrl, MAPRAD srl.
- Tecniche di qualifica allo stato dell’arte rese disponibili dall’INFN ad altri isituti di ricerca
- Tecnologie:
(A)magneti superconduttori per applicazioni spaziali (es. schermi di radiazione): programma FP7 – spazio a coordinamento INFN (SR2S 2013-15),
(B) studio della stabilita delle fasce di Van Allen e connessione con il monitoraggio sismico (progetto premiale ASI – INFN – INGV 2012)
67
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 54
RADIAZIONE COSMICA IN SUPERFICIE E SOTTO IL MARE
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
ANTARES: 20%
ARGO: 90%
AUGER: 15%
MAGIC: 15%
KM3: 90%
LVD: 90%
INIZIO / TERMINE
Inizio attivita INFN : ANTARES(2001), ARGO(1999), AUGER(1999),
MAGIC(2000), KM3(1999), LVD (1998)
Inizio presa dati: ANTARES(2005), ARGO(2006), AUGER(2006), MAGIC(2008),
KM3(), LVD (2001)
Fine presa dati: ANTARES(2013), ARGO(2012), AUGER(), MAGIC(), KM3()
STATO ATTUALE (2012)
ANTARES: presa dati, il primo telescopio per neutrini sottomarino del mondo
LVD: presa dati, in attesa di una esplosione di supernova
ARGO: presa dati, risultati interessanti sui raggi cosmici ed I raggi gamma ad altissima energia
AUGER: presa dati, risultati sui raggi cosmici di energia estrema, le energie piu
alte mai osservate sulla tera
MAGIC: presa dati, importanti risultati pubblicati Science e Nature
KM3: costruzione di 20 stringhe di rivelatori per il rivelatore sottomarino di
Capo Passero
OBIETTIVI 2013-5
ANTARES: continuazione presa dati in preparazione di KM3
LVD: continuazione presa dati
ARGO: fine presa dati nel 2012
AUGER: presa dati fino al 2015 ; R&D per sviluppi futuri
MAGIC: presa dati e preparazione per CTA (proposal per il 2013)
KM3: realizzazione delle 20 torri di KM3 e loro installazione sottomarina
RISORSE ECONOMICHE
DALL’INFN-CSN2
Costo fino al 2012: LVD (24845),ANTARES(7609.9), ARGO(12610.8),
AUGER(12743.1), MAGIC(5023.5), KM3(9000)
Costo 2013: LVD(169),ARGO(108), AUGER(593), MAGIC(279), KM3(493) k€
Costo 2014: : LVD(160),ARGO(60), AUGER(590), MAGIC(250, KM3(490) k€
Costo 2015: : LVD(150),ARGO(60), AUGER(590), MAGIC(200), KM3(400) k€
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
RICERCATORI E TECNOLOGI (totali/effettivi): 248/146
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Internazionale:
US, Francia, Germania, Svizzera, UK, Spagna, Messico, Argentina, Russia, Cina
ATTIVITÀ CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Tesi di laurea e di Dpttorato: formazione nel settore della ICT, nuovi materiali,
meccanica avanzata, elettronica ad alta affidabilita, programmazione, sicurezza
e controllo di qualita
IMPATTO SOCIO ECONOMICO
[Excellent Science] : Lo studio dei raggi cosmici e dei neutrini galattici di alta
energia sono sorgenti importanti per ricavare nuove informazioni relativamente
alla struttura dell’ universo [Competitive industries]: Il funzionamento degli
esperimenti in condizioni ambientali ostili richiede nuove tecnologie che rappresntano un importante stimolo di progresso industriale
68
- APPENDICE
Studio dei raggi cosmici di altissima energia e astrofisica con nuove sonde quali I
raggi gamma e I neutrini. Comprensione dei meccanismi di produzione dei raggi
cosmi e loro composizione.
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
OBIETTIVI
/
Studio dei raggi cosmici con esperimenti in superficie o sotto il mare
PIANO TRIENNALE 2013-15
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 55
PROCESSI RARI AI LABORATORI NAZIONALI DEL GRAN SASSO
69
Studio degli eventi rari ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso
OBIETTIVI
Studio di decadimenti doppio beta senza neutrini, ricerca diretta di dark matter e
misura dei neutrini da supernovae
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
CUORE: 60%
DAMA: 90%
GERDA: 30%
LVD: 80%
XENON: 10%
Dark-Side : 10%
INIZIO / TERMINE
Inizio attivita INFN: CUORE(1999), DAMA(1991), GERDA(2005), LVD(1985),
XENON(2010), Dark-Side (2012)
Inizio presa dati: CUORE(2015), DAMA(2004), GERDA(2011), LVD(1990),
XENON(2010), Dark- Side(2013)
Fine presa dati: CUORE(2018), DAMA(2015), GERDA(2015), LVD(2015),
XENON(2015), Dark-Side (2015)
STATO ATTUALE (2012)
CUORE: In costruzione
DAMA: In presa dati, pubblicata evidenza di dark matter da modulazione annuale
dei conteggi dell’esperimento
GERDA: In presa dati con la prima fase del setup. Calibrazioni e fondi OK.
LVD: In presa dati. Misurata velocita’ dei neutrini col fascio CNGS.
XENON: In presa dati con i primi 100 kg di rivelatori. Pubblicati i dati piu’ sensibili al
mondo sulla ricerca diretta di dark matter. In costruzione il rivelatore da 1 tonnellata.
Dark-Side: in costruzione il rivelatore dal 100 Kg, completata la produzione di
Argon depleto, tecnologia che permettera lo sviluppo di rivelatori ad Argon liquido
di seconda generazione
OBIETTIVI 2013-5
CUORE: Presa dati con il primo setup, CUORE-0. Fine del montaggio del rivelatore
completo e inizio della presa dati.
DAMA: Presa dati con il setup attuale con soglia ad 1 KeV per verificare in dettaglio
le caratteristiche del segnale di modulazione osservato nel corso degli ultimi 9 anni.
GERDA: Presa dati con il primo setup, integrazione di ulteriori cristalli di Germanio
per raggiungere la sensibilita di progetto
LVD: Presa dati.
XENON: Fine della presa dati con il rivelatore da 100 kg. Completamento del rivelatore da 1 tonnellata e inizio della presa dati.
Dark-Side: Completamento del rivelatore da 100 Kg, presa dati e analisi dei dati raccolti.
RISORSE ECONOMICHE
DALL’INFN-CSN2
Costi fino al 2012: CUORE(13362.5), DAMA(6493.9), GERDA(2167.5), XENON (1089),
Dark-Side (600)
Costo 2013: CUORE(1194), DAMA(230), GERDA(143), XENON(274), Dark-Side (342) K€
Costo 2014: CUORE(1300), DAMA(200), GERDA(250), XENON(200), Dark-Side (250) K€
Costo 2015: CUORE(1300), DAMA(200), GERDA(250), XENON(200), Dark-Side (250) K€
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
Ricercatori e Tecnologi (totale/effettivi): 151/81
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Internazionali:
US, Francia, Germania, Svizzera, UK, Spagna, Messico, Argentina, Russia, Cina
ATTIVITÀ CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Tesi di laurea e di Dpttorato: formazione nel settore della ICT, nuovi materiali, meccanica avanzata, elettronica ad alta affidabilita, programmazione, sicurezza e controllo di qualita
IMPATTO SOCIO ECONOMICO
[Excellent Science]: Misure a basssimo conteggio radioattivo sono sorgenti molto importanti di informazioni nuove sulle proprieta della material oscura e del neutrino
[Competitive industries]: Operare in condizioni di bassissimo conteggio radioattivo
richiede l’uso di tecnologie avanzate che rappresentano una sfida importante ed
utile per il progresso dell’industria nazionale
PIANO TRIENNALE 2013-15
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 56
ONDE GRAVITAZIONALI
OBIETTIVI
Scoperta delle onde gravitazionali e astronomia con questo nuovo messaggero
cosmico
QUOTA di
PARTECIPAZIONE INFN
AURIGA: 100%
ROG: 100%
LISA-PF: 5%
VIRGO: 60%
INIZIO / TERMINE
Inizio attivita INFN: Auriga(1989), Lisa-PF(2004), ROG(1983), Virgo(2000)
Inizio presa dati: Auriga(2000), Lisa-PF(2014), ROG(2000), VirgoAd(2015)
Fine presa dati: Auriga(2015), Lisa-PF(2016), ROG(2015), VirgoAd(2025)
STATO ATTUALE (2012)
AURIGA: In presa dati
ROG: In presa dati
LISA-PF: In costruzione VIRGO: Vedi scheda apposita
OBIETTIVI 2013-5
AURIGA: presa dati in coincidenza con Rog e Geo (Germania), unico array al
mondo in presa dati fino al 2015
ROG: vedi Auriga
LISA-PF: costruzione dell’apparato. Lancio su satellite nel 2014.
VIRGO: Vedi scheda apposita
RISORSE ECONOMICHE
DALL’INFN-CSN2
Costo fino al 2012: Auriga(7684.6), Lisa-PF(2307.9), ROG(13679.7), Virgo(80.000)
Costo 2013: Auriga(0.1), Lisa-PF(0.15), ROG(0.15), Virgo(0.7) M€
Costo 2014: Auriga(0.1), Lisa-PF(0.15), ROG(0.15), Virgo(0.7) M€
Costo 2015: Auriga(0.1), Lisa-PF(0.15), ROG(0.15), Virgo(0.7) M€
RISORSE UMANE
(staff ed associati INFN)
(Personale INFN / associato INFN)
Fisici e tecnologi (totale/effettivi) 147/82
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Internazionale: DANIMARCA, FRANCIA, GERMANIA, SPAGNA, SVIZZERA, PAESI
BASSI, UK
ATTIVITÀ CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Tesi di laurea, di dottorato, addestramento ICT, fisica fondamentale, training su
nuovi materiali, tecnologie avanzate meccaniche, informatiche e di microelettronica, corsi di sicurezze
IMPATTO SOCIO ECONOMICO
[Excellent Science] La ricerca nel settore delle onde gravitazionali ha in Italia una
tradizione che inizia ai tempi di Edoardo Amaldi e che compete ai primi posti a livello inernazionale per qualita della ricerca e per l’intensita dello sforzo intrapreso
[Competitive industries] Molte delle tecnologie richieste nel settore dell’ultravuoto,
dei laser, dei materiali avanzati e della manipolazioni in condizioni di ultra pulizia
sono di diretto interesse per applicazioni industriali
70
/
Rilevazione di onde gravitazionali a terra e nello spazio
PIANO TRIENNALE 2013-15
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 57
A.3 APPENDICE PAR
3.2.3 - LA FISICA NUCLEARE
ESPERIMENTO ALICE - TRANSIZIONI DI FASE NELLA MATERIA ADRONICA
OBIETTIVI
Nel periodo 2013-2015 l’esperimento ALICE proseguira gli studi delle interazioni
PbPb ad LHC per individuare le caratteristiche del mezzo deconfinato (Quark Guon
Plasma , QGP) creato in queste collisioni. Questi studi permetteranno una migliore
comprensione dei fenomeni che generano la massa degli adroni ( e quindi della
materia che osserviamo nell’universo) ed investigheranno la materia nelle condizioni in cui si trovava pochi milionesimi di secondo dopo il Big-Bang.
In parallelo proseguiranno gli studi per un upgrade di ALICE previsto per il 2018
con lo scopo di poter aumentare di un fattore 100 il rate di acquisizione dell’esperimento e meglio sfruttare l’aumento di luminosita previsto per LHC dal 2018 e
che proseguira oltre il 2022. Questa estensione del programma di lavoro di ALICE
permettera di effettuare misure di precisione della produzione di charm e beauty
in funzione di diverse variabili ( flusso ellittico, centralita, correlazioni) ed approfondire la conoscenza del QGP studiando la termalizzazione dei quark pesanti (
rapporto barione/mesone) , la dipendenza della perdita di energia nel mezzo in
funzione della massa , la soppressione/rigenerazione per gli stati di quarkonio.
Inoltre, si vuole misurare con precisione la produzione di coppie di dileptoni (dielettroni e dimuoni) a bassa massa invariante, che e sensibile alla radiazione termica
del QGP e alla modifica della funzione spettrale dei mesoni vettori leggeri causata
dal ripristino della simmetria chirale.
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA REALIZZATA
L’esperimento ALICE opera al collisionatore LHC del CERN di Ginevra sin dal 2009.
Sono stati acquisiti dati pp ( 0.9 , 2.76 e 7 TeV di energia nel centro di massa) e
PbPb ( 2.76 TeV/NN). L’esperimento e stato concepito come complementare agli
altri esperimenti di LHC, con particolare enfasi alla capacita di ricostruire e riconoscere le particelle a basso impulso in eventi ad altissima molteplicita.
I gruppi italiani partecipano nel rivelatore di vertici secondari (ITS) , nel rivelatore
di tempo di volo (TOF), nello spettrometro in avanti per muoni ( MUON), nel calorimetro a basso angolo (ZDC), nel calorimetro elettromagnetico (EMCAL) e nel
rivelatore a cherenkov rings ( HMPID). Una grande Time Projection Chamber (TPC)
e l’ITS garantiscono un tracciamento molto accurato anche in eventi ad alta molteplicita. L’identificazione di particelle e effettuata con diverse metodologie : dE/dx
( ITS e TPC) , tempo di volo (TOF), anelli Cherenkov (HMPID). Il riconoscimento di
elettroni e muoni e fatto tramite un Transition Radiation Detector (TRD) , l’EMCAL
e il MUON. Lo ZDC permette una misura della centralita dell’evento nelle collisioni
ione-ione.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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Sono numerosi i risultati ottenuti che forniscono informazioni sulla natura del
mezzo creato nelle interazioni PbPb e sui confronti fra i vari modelli (idrodinamici,
termalizzazione ...) che cercano di spiegarle. Particolarmente importanti sono le
misure del fattore di modifica nucleare (R_AA) per particelle con charm aperto
(mesoni D) o chiuso (quarkonia) , quelle dell’ asimmetria azimutale per particelle
identificate e con charm, quelle di correlazioni HBT e tra particelle di trigger e jets.
Varie misure in pp hanno fornito informazioni importanti per la verifica della QCD
e il confronto con i modelli MC disponibili.
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Il progetto di upgrade di ALICE ha come scopo quello di raggiungere in PbPb una
frequenza di presa dati di 50 kHz (oggi e di circa 500 Hz), mantenendo la specificita
di ALICE rispetto agli altri esperimenti di LHC: analisi di dati Minimum Bias con ottima
capacita di tracciamento e identificazione tracce in eventi di alta molteplicita. Questo
sara realizzato costruendo un nuovo ITS (con meno materiale e a partire da una distanza minore dal punto di interazione) e una nuova TPC con lettura tramite GEM.
Gli altri rivelatori effettueranno un upgrade di elettronica che permettera loro di raggiungere i limiti richiesti per la frequenza di lettura dei dati.
- APPENDICE
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
All’inizio del 2013 saranno raccolti dati p-Pb per studiare i contributi nucleari nelle
interazioni con ioni pesanti. Nel corso del lungo shut-down sino alla meta del 2014
l’esperimento completera l’istallazione di alcuni rivelatori ( PHOS, TRD e DCAL) ed
effettuera lavori di manutenzione/miglioramento su quelli gia istallati.
A partire dall’autunno 2014 riprendera la presa dati pp ad energie di 14 TeV e
nell’autunno 2015 e previsto un nuovo run PbPb a energia superiore rispetto ai
2.76 Tev/NN.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 58
Per l’upgrade di ALICE sono stati gia presentati al LHCC due documenti ( uno per
l’ITS ed uno in generale per i rivelatori centrali) con le linee guida del progetto. In
autunno sara presentata una L.o.I cui seguira un TDR per il nuovo ITS nella primavera del 2013 e ci si aspetta una approvazione dal CERN nello stesso periodo. Il
2013 sara dedicato ai test di funzionamento dei nuovi rivelatori e alla definizione
finale degli upgrade di elettronica su quelli che continueranno la presa dati. A partire dal 2014 iniziera l’ingegnerizzazione e costruzione dei rivelatori e dell’elettronica , lavoro che proseguira per tutto il 2015.
L’esperimento ALICE e totalmente supportato finanziariamente dai vari istituti che
lo compongono. L’Italia partecipa alle spese generali (M&O-A) per il 18%. L’assegnazione INFN per il 2012 e stata di 2731 K€ che include anche la quota M&OA (918 KCHF), le missioni interne (168 K€) ed estere (861 K€), il contributo per i
similfellow ( 150 K€). Sinora per la fase R&D dell’upgrade ITS e VHMPID, e stato
assegnato un finanziamento totale di circa 130 K€.
RISORSE DA ACQUISIRE
Nel triennio 2013-2015 le richieste di finanziamento per le operazioni e mantenimento degli apparati saranno simili a quelle per il 2012.
Per la fase R&D del nuovo ITS e VHMPID si prevedono nel 2013 rispettivamente
circa 200 K€ e 96 K€. Il costo totale dell’ upgrade per i gruppi italiani e stimato
in circa 9000 KCHF di cui circa 1/3 sara da acquisire tra il 2014 e il 2015.
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
La collaborazione ALICE e composta da circa 130 istituzioni internazionali per un
totale di circa 1000 tra fisici , studenti e tecnici . Le sezioni INFN e Univerista italiane
partecipanti sono : Alessandria, Bari, Bologna, Cagliari, Catania, Lab. Naz. Frascati,
Lab. Naz. Legnaro, Padova, Roma I , Salerno, Torino e Trieste. A queste si aggiunge
anche il Centro Fermi di Roma. In tutto, il numero totale di fisici/tecnologi italiani
che partecipano all’esperimento e di circa 180 .
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
L’esperimento ALICE rappresenta una importante palestra per gli studenti in Fisica
che coprono circa il 30% della collaborazione. Per l’Italia sono piu di 25 i PHD
coinvolti in vari aspetti dell’esperimento, dall’hardware al software online/offline,
all’analisi dei dati.
Il progetto di upgrade dara agli studenti, ulteriori possibilita di partecipare allo sviluppo di nuove tecnologie e di nuove tecniche sperimentali, il tutto nell’ambito di
una collaborazione internazionale impegnata in ricerche di punta sulle transizioni
di fase della materia nucleare.
IMPATTO SOCIO ECONOMICO
Il progetto di upgrade di ALICE investira numerose aziende, anche italiane, nella
costruzione dei nuovi apparati, nel miglioramento/adeguamento dei rivelatori esistenti e nello sviluppo di nuove tecnologie. I progetti a forte partecipazione italiana
( ITS, MUON, TOF, ZDC, EMCAL e VHMPID) coinvolgeranno industrie di elettronica,
produttori di rivelatori al silicio, tecniche di bonding, meccanica di precisione e dei
materiali leggeri, sistemi di raffreddamento ed altro.
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
RISORSE DISPONIBILI
/
Il costo totale CORE dell’esperimento ALICE tra il 1997 ed il 2011 e stato di circa
160 MCHF, di cui circa 34 MCHF sono stati pagati dall’INFN.
PIANO TRIENNALE 2013-15
VALORE DELL’INFRASTRUTTRA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 59
AGATA
OBIETTIVI
Realizzazione di un sistema di rivelazione gamma a 4π per studi di Struttura Nucleare di nuclei lontani dalla stabilita mediante tecniche di spettroscopia gamma
sotto fascio.
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA REALIZZATA
AGATA e un sistema di rivelazione gamma di nuova generazione composto da
180 rivelatori singoli per i quali si utilizza un materiale di rivelazione “convenzionale”, il germanio iperpuro, in modo innovativo. I cristalli di germanio vengono
altamente segmentati secondo una tecnica esplorata dall'INFN in modo pionieristico gia con l'esperimento MARS (1996-1998), e sono muniti di elettronica digitale, sviluppata dalla Collaborazione, con campionamento a 100 MHz e risoluzione
di 14 bit. Il raggio gamma incidente, prodotto dalla reazione nucleare studiata,
deposita la propria energia in varie interazioni discrete all’interno del cristallo. Il
loro numero e la loro posizione sono determinati dal confronto dei segnali osservati nei vari segmenti dei cristalli con una “base” di segnali di riferimento; algoritmi
sviluppati dalla collaborazione permettono poi di estrarre la sequenza globale delle
interazioni, e di dedurre infine l’energia e la direzione dei singoli fotoni emessi
dalla reazione studiata. Il NuPeCC ha riconosciuto l'importanza di questo progetto
per la comunita europea di Fisica Nucleare, inserendolo nella propria roadmap.
AGATA verra utilizzato in vari laboratori europei per meglio sfruttare le possibilita
di ricerca offerte dai diversi fasci disponibili. AGATA e stato inizialmente utilizzato
presso i LNL, in cui si e effettuato il commissioning del primo sottoinsieme dell'apparato (noto come “Dimostratore di AGATA”) nel 2009, seguito da una campagna di misure di due anni (2010-2011). L'apparato sta attualmente iniziando
una nuova campagna di misure presso il GSI di Darmstadt, Germania e si prevede
che verra trasferito presso GANIL, Francia, nel 2014.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
AGATA verra costruito in fasi successive, a partire da una prima fase (Dimostratore
di AGATA, composto da 15 cristalli) in cui si sono sperimentate e validate le varie
soluzioni tecniche, fino alla realizzazione di un insieme di 180 cristalli. Il MoU della
fase iniziale di AGATA ha coperto il periodo 2002-2008. Il MoU attuale della Collaborazione, firmato nel 2009, prevede l'espansione di AGATA fino a un sistema
a 60 cristalli, ovvero ulteriori 45 cristalli rispetto al Dimostratore, entro la fine del
2015, compatibilmente con i tempi di consegna dei rivelatori di germanio.
VALORE DELL’INFRASTRUTTRA
Il budget complessivo del Dimostratore di AGATA e stato di circa 6.5 M€ (contributo INFN 1.5 M€) a cui va aggiunto 1 M€ per sviluppi e infrastruttura per il Dimostratore ai LNL. Il MoU attuale prevede l'espansione di AGATA con ulteriori 45
cristalli, per un budget stimato di ulteriori 15 M€. Ci si attende un contributo INFN
di circa il 20% della spesa (di cui 2 M€ sono gia stati investiti).
RISORSE DISPONIBILI
Sono attualmente disponibili e/o ordinati 32 cristalli dei 60 che dovrebbero essere
disponibili allo scadere del MoU attuale. E disponibile elettronica per 25 cristalli,
l'elettronica per ulteriori 10 cristalli verra prodotta dall'INFN ed e gia stata finanziata per il 2012.
RISORSE DA ACQUISIRE
Secondo il MoU attualmente in vigore, il contributo atteso INFN e di circa il 20%
dell'investimento totale. Entro il 2015 si dovrebbe investire 1 M€ per l'acquisto di
rivelatori e criostati e ulteriori sviluppi e produzioni di elettronica.
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
AGATA e una collaborazione internazionale tra 40 istituti di ricerca di 12 nazioni
europee. In particolare, per l'Italia partecipano i LNL (Laboratori INFN), FI, MI, PD
e PG (Sezioni INFN e Universita). L'Italia e ben rappresentata sin dall'inizio della
Collaborazione (2002) nello Steering Committee (due membri) e nel Management
Board (un membro). Vari task sono stati o sono coordinati da italiani, tra cui la definizione della geometria dell'apparato, la realizzazione dell'elettronica di preprocessamento e di trigger, lo sviluppo di pre-amplificatori ibridi e digitali e il
coordinamento dell’infrastruttura di supporto dell’apparato. Partecipano alla Collaborazione circa 70 ricercatori italiani (50 FTE) sugli oltre 300 scienziati e ingegneri
della Collaborazione.
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
AGATA offre la possibilita di formare giovani sia in relazione agli sviluppi tecnologici (rivelatori, elettronica e software) sia con esperimenti realizzati con AGATA in
accoppiamento ad altri rivelatori (spettrometri magnetici, scintillatori e rivelatori
al Si). Il sistema complesso che ne risulta permette di studiare nuclei lontano dalla
stabilita o eccitazioni nucleari esotiche che richiedono un’alta selettivita sperimen-
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 60
tale. Con il Dimostratore di AGATA presso i LNL sono state fatte parecchie misure
che sono state argomenti di tesi magistrali e di dottorato.
IMPATTO SOCIO ECONOMICO
L'infrastruttura locale e la meccanica di alta precisione necessaria per il supporto
dei rivelatori sono state realizzate in collaborazione tra le officine dell'INFN e varie
ditte italiane. Si segnala che la ditta tedesca che produce i criostati dei rivelatori di
AGATA si appoggia ad una ditta italiana per la realizzazione dei componenti che
richiedono la maggior precisione nella lavorazione. Presso le sezioni di Milano e
Padova si sta sviluppando, in sinergia con il progetto GALILEO che sta approntando
un nuovo apparato di rivelazione gamma presso i LNL, una catena elettronica (digitalizzatori e preprocessamento) piu compatta ed economica dell'attuale, che
verra utilizzata nelle fasi successive del progetto. Tale elettronica verra poi realizzata
a cura di ditte italiane.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 61
FISICA ADRONICA E NUCLEARE MEDIANTE SONDE ADRONICHE
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PIANO TRIENNALE 2013-15
Il panorama scientifico offerto dal nuovo centro di ricerca FAIR è ampio e spazia dalla
fisica atomica alla fisica dei plasmi allo studio della materia nucleare e sub-nucleare.
Un fascio di antiprotoni di caratteristiche uniche in termini di intensità e definizione
dell’energia, permetterà di effettuare misure di fisica fondamentale di alta precisione
attraverso la produzione di sistemi adronici strani e/o charmati. Questi verranno studiati all’interno del rivelatore PANDA (antiProton Annihilation at Darmstadt) installato
sullo storage ring HESR.
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA REALIZZATA
PANDA sarà un apparato dedicato allo studio delle interazioni antiprotone-protone e
antiprotone- nuclei costituito da 2 elementi accoppiati: un solenoide superconduttore
che circonda la zona di interazione rappresentata da un bersaglio gassoso interno all’acceleratore e uno spettrometro planare atto a chiudere l’accettanza angolare nella
regione in avanti. Entrambi gli spettrometri sono dotati di un insieme di rivelatori per
l’identificazione dei prodotti carichi e neutri del processo di annichilazione degli antiprotoni.
Fra i rivelatori in costruzione particolare importanza rivestono il rivelatore di vertice al
silicio e il sistema di tracciamento delle tracce cariche mediante straw tubes. Si tratta
di due componenti che presentano caratteristiche innovative ambiziose per le quali è
necessario lo sviluppo di sistemi complessi al limite dell’attuale tecnologia sia in campo
meccanico che elettronico. La loro progettazione è interamente curata dai gruppi italiani che per la costruzione utilizzeranno il supporto di piccole e medie imprese altamente specializzate nei campi dell'elettronica, sensoristica e materiali compositi.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
Il 2012 vede la conclusione della fase di ricerca e sviluppo delle varie componenti dell’infrastruttura e l’inizio di quella di realizzazione. Si prevede che questa fase terminerà
nel 2018 con l’inizio della fase di piena operatività di tutto il sistema.
VALORE DELL’INFRASTRUTTRA
Il valore complessivo di tutta l’infrastruttura ammonta a 66.3M€ valutato nel 2005
e senza tener conto dell’inflazione. Per l’Italia si prevede un contributo per la costruzione di due componenti dell’infrastruttura (rivelatore al silicio e tracciatore) di 5M€.
RISORSE DISPONIBILI
L’INFN ha investito fino ad ora dal 2005 al 2012 2.8M€ per le attività di R&D.
Tramite una Integrated Research Initative di FP7 (contratto n. 283286) sono stati acquisiti 200.000€ per il periodo 2012-2014 per creazione di contratti di ricerca, mobilità e attività di R&D.
Per la realizzazione dell’infrastruttura, non sono disponibili risorse certe.
RISORSE DA ACQUISIRE
Sono necessari 5M€ per un periodo di 5 anni per la realizzazione di metà del sistema
di tracciamento, la parte di microvertice a pixel di silicio. In più sarà necessario un
contributo ancora da definire, per common fund dell’esperimento che dovrà coprire
una parte dei costi delle componenti di utilità generale: magneti, infrastrutture di calcolo, sistema di acquisizione.
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
A livello nazionale la collaborazione è costituita da circa 60 ricercatori di appartenenti
alle seguenti istituzioni: Torino Univ. e INFN, Torino Politecnico, INFN Genova, Trieste
Univ. e INFN, Ferrara Univ. e INFN, Pavia Univ. e INFN, Lab. Naz. di Frascati dell’INFN,
Lab. Naz. di Legnaro dell INFN.
A livello internazionale la collaborazione è costituita da 480 ricercatori di 17 paesi
europei e extraeuropei: Austria, Bielorussia, China, Francia, Germania, India, Italia,
Polonia, Romania, Russia,, Svezia, Svizzera, Tailandia, Paesi Bassi, U.S.A., Regno Unito.
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Diversi studenti di Fisica e Ingegneria collaborano alla realizzazione dell’infrastruttura
svolgendo attività che trovano compimento nella stesura della di tesi di laurea o di
dottorato. Questa è da sempre un’attività di primaria importanza di tutti i gruppi italiani coinvolti che contribuisce alla formazione di esperti altamente qualificati in
campo scientifico. Nel periodo 2005-2012 complessivamente sono state discusse 28
tesi di laurea e 6 tesi di dottorato per attività legate al progetto.
IMPATTO SOCIO ECONOMICO
La realizzazione dell’infrastruttura richiede la realizzazione di attrezzature e apparecchiature uniche di elevato contenuto tecnologico. Per la loro produzione si lavora a
stretto contatto con piccole e medie imprese del settore meccanico ed elettronico.
Nello specifico si svolge un lavoro sinergico tra i centri di ricerca e il tessuto industriale
offrendo alle imprese coinvolte la possibilità di acquisire competenze nuove senza doversi caricare i costi della fase di R&D che è svolta principalmente nelle sedi dell’INFN.
/
OBIETTIVI
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 62
ASTROFISICA NUCLEARE - LUNA MV: LABORATORY FOR UNDERGROUND
NUCLEAR ASTROPHYSICS AND APPLICATIONS- MEGA VOLTS
OBIETTIVI
Obiettivo principale del progetto è la costruzione, all’interno dei Laboratori Nazionali del
Gran Sasso (LNGS), di una “facility” unica al mondo dotata di un acceleratore di ioni leggeri
(soprattutto protoni e particelle alfa) con tensione massima di terminale di 3.5 MV, completata con due “punti” misura per eseguire esperimenti su bersagli di tipo solido e gassoso. Nelle condizioni di bassissimo fondo dei LNGS sarà così possibile studiare processi
nucleari fondamentali in ambito astrofisico ma anche per la produzione di energia tramite
fusione nucleare e per la protezione dell’ambiente. Più nello specifico, in ambito astrofisico,
saranno misurate sezioni d’urto di reazioni di fusione termonucleare appartenenti ai cicli
di combustione dell’idrogeno e dell’elio quali, ad esempio, 3He(α, γ)7Be, 12C(α,γ)16O,
13
C(α,n)16O e 22Ne(α,n)25Mg che determinano la produzione di energia e la nucleosintesi
in diversi ambienti stellari. Nell’ambito della produzione di energia per fusione nucleare
potranno essere studiate, in condizioni di grande sensibilità, alcune caratteristiche della
fisica del plasma come l’innalzamento del tasso di reazione dovuto allo “screening” elettronico. Infine un acceleratore di ioni leggeri potrà essere efficacemente utilizzato per analisi
con fasci di ioni che trovano applicazioni in settori che variano dal monitoraggio ambientale
allo studio dei materiali, ivi inclusi quelli biologici e di interesse storico-culturale, in condizioni
di sensibilità di diversi ordini di grandezza superiore a quanto ottenibile in un laboratorio
alla superficie della Terra.
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA REALIZZATA
All’interno dei LNGS verrà realizzata una “facility” dotata di un acceleratore elettrostatico in grado di fornire intensi fasci di protoni e particelle alfa, equipaggiata con
due punti di misura per eseguire esperimenti sia con bersagli solidi sia con bersagli
gassosi e completata con rivelatori per particelle cariche e fotoni di grande efficienza
e risoluzione energetica, e relativa elettronica di acquisizione ed elaborazione dei segnali. Il laboratorio sarà ovviamente dotato di tutti gli impianti necessari (impianti
elettrici potenziati, ventilazione, aria compressa, sicurezza, carro ponte, ecc .ecc.) ed
“isolato” dal resto del Laboratorio LNGS da un’opportuna schermatura costituita da
spessi portoni di cemento borato e pannelli in HDPE (5%Li). In tal modo la seppur
modesta produzione di neutroni associata ad alcune delle misure previste non costituirà alcuna perturbazione al fondo naturale dei LNGS.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
5 anni (incluso il primo già finanziato con fondi premiali 2011)
VALORE DELL’INFRASTRUTTRA
4.3 Milioni di euro
RISORSE DISPONIBILI
2.8 Milioni di euro da fondi premiali 2011 che saranno investiti nella preparazione
del sito e nell’acquisto dell’acceleratore
RISORSE DA ACQUISIRE
Tutte le cifre sono in migliaia di euro:
Schermature (500)
Linee di trasporto del fascio (700)
Punto di misura equipaggiato con bersaglio gassoso (250) Punto di misura equipaggiato con bersaglio solido (200) Rivelatori per particelle (50)
Rivelatori per fotoni (400)
Elettronica e sistemi di acquisizione (150)
Totale per apparecchiature: 2250 migliaia di euro (keuro)
Sono altresì da ritenersi indispensabili risorse di personale che possono essere stimate in circa 185 keuro per anno tra ricercatori a tempo determinato ed assegnisti
di ricerca per un totale di 925 keuro sui 5 anni del progetto. È auspicabile poter
bandire anche borse di dottorato negli ultimi 3 anni del progetto per un totale di
247,5 keuro.
Totale per personale: 1172,5
Totale: 3422,5 keuro
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Università̀ ed INFN di: Genova, Milano, Napoli, Seconda Università̀ di Napoli (Caserta),Torino Sedi INFN di: LNGS, LNL, Padova, Roma 1
Sede INAF dell’ Osservatorio astronomico di Collurania, Teramo
Germania: Ruhr University, Bochum; Helmotz-Zentrum Dresden-Rossendorf
Regno Unito: School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh
Ungheria: Institute of Nuclear Research, ATOMKI, Debrecen
Altre collaborazioni sono ancora in via di definizione (ad es: Svezia, Uppsala University;
Spagna, University of Granada; Belgio, Universite Libre de Bruxelles, ...)
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 63
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AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
La formazione riguarderà gli studenti frequentanti l’ultimo anno delle lauree magistrali in fisica, ingegneria ed astronomia, offrendo la possibilità di svolgere tesi di
laurea in un contesto di elevatissimo livello scientifico, e gli studenti di dottorato di
ricerca in Fisica. Per questi ultimi, Il progetto nasce in perfetta sinergia con la nascente scuola avanzata di dottorato Gran Sasso Science Institute (GSSI) sorta per valorizzare le ricerche condotte all’interno dei LNGS con un occhio alle imprese. Inoltre
si creerà un aumento dell’offerta formativa rivolta a studenti interessati ai settori
strategici di energia, ambiente e conservazione dei beni culturali.
Più in generale il laboratorio costituirà un importante riferimento per giovani scienziati in formazione. Il progetto scientifico e la strumentazione presente offriranno la
possibilità di acquisire esperienze, in taluni casi a livello unico al mondo, nel campo
delle macchine acceleratrici, tecnologie del vuoto, rivelatori di particelle e fotoni a
bassissimo fondo, elettronica e sistemi di acquisizione, informatica e metodi di simulazione, analisi dati oltre che negli ambiti specifici di ciascuna linea di ricerca.
IMPATTO SOCIO ECONOMICO
La “facility” unica al mondo che si creerà sarà in grado di attrarre scienziati provenienti da diversi paesi. In particolare le possibilità offerte nel campo della fisica
applicata all’ambiente ed alla conservazione dei beni culturali, nonché quelle legate alla produzione di energia con fusione, potrebbero attrarre fondi da soggetti
anche privati. Non va inoltre dimenticato l’impatto socio- economico per le province dell’Aquila e Teramo considerato da un lato la nascita di un’eccellenza scientifico/tecnologica all’interno dei LNGS con le ovvie necessità di creazione, gestione
e manutenzione; dall’altro il flusso di ricercatori italiani e stranieri che sarà in futuro
attratto dalle opportunità offerte dal laboratorio.
PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 64
JLAB12 - FISICA ADRONICA E NUCLEARE MEDIANTE SONDE
ELETTROMAGNETICHE
Una serie di misure inclusive ed esclusive di alta precisione con fasci e bersagli polarizzati volte allo studio delle interazioni forti e della teoria che le descrive (QCD).
L’attività sperimentale si articola su 4 linee di ricerca:
- studio della struttura del nucleone attraverso la misura delle distribuzioni partoniche dipendenti dal momento trasverso (TMDs) e attraverso la misura dei fattori
di forma elastici del protone e del neutrone ad alto momento trasferito;
- Ricerca di mesoni esotici per studiare il regime non perturbativo della QCD e la
natura del confinamento dei quark;
- Misure di violazione di parità di alta precisione per esplorare eventuale fisica oltre
il modello standard ovvero per studiare aspetti della struttura del nucleo e del nucleone sensibili all'interazione debole;
- Ricerca di nuovi bosoni, non previsti dal Modello Standard e che potrebbero aiutare a capire la problematica della dark matter (heavy photon search).
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA REALIZZATA
Il Jefferson Lab (JLab) è un laboratorio dotato di un fascio continuo, longitudinalmente polarizzato di elettroni, accelerati da cavità superconduttrici, con energia
massima di 6 GeV e distribuito simultaneamente a tre sale sperimentali, A, B, C.
A maggio del 2012, Il laboratorio ha iniziato i lavori per il raddoppio dell'energia
massima del fascio a 12 GeV e la costruzione di una nuova sala sperimentale, la
sala D. Le normali attività di misura sono quindi interrotte sino al Febbraio 2014
(commissioning della sala A). La Collaborazione italiana è coinvolta nell’upgrade
della strumentazione della sala A e della sala B. In particolare è stato progettato e
si sta costruendo un sistema di tracciamento di grandi dimensioni costituito da
camere GEM e rivelatori a microstrisce di silicio per il nuovo spettrometro ad alta
precisione della sala A; e’ stato progettato e si sta costruendo uno spettrometro
a piccoli angoli (Forward Tagger) come completamento del detector CLAS12 della
sala B; e’ in fase di R&D lo sviluppo di un nuovo bersaglio polarizzato trasversalmente di HD; ed e’ attualmente in fase di R&D un RICH detector per l’identificazione dei k ad alto impulso che completerebbe la capacità di pID di CLAS12. E’
anche previsto un coinvolgimento nel design e realizzazione del calorimetro adronico di Hall A e dell’apparato di misura (calorimetro em e rivelatore di mu) per la
ricerca del fotone massivo nella sala B.
Entro il 2014 verrà completato l’apparato sperimentale, successivamente l’attività
sperimentale è prevista durare fino al 2020.
VALORE DELL’INFRASTRUTTRA
40M$-50M$ (sala A: 5M$ upgrade SBS, 5M$ magneti; sala B: 40M$ upgrade
CLAS12) ai quali l’Italia contribuisce tramite l’esperimento JLAB12 per circa 3.5M
euro.
RISORSE DISPONIBILI
L’investimento effettuato sino ad ora per la nuova strumentazione delle sale A e
B è stimato intorno a 1.5M euro (650k GEM + rivelatori a microstrisce di Silicio;
450k Forward Tagger; 350k RICH e 50k bersaglio polarizzato). Una parte considerevole di questa cifra è servita per la realizzazione degli apparati che saranno
necessari ad un programma sperimentale del quale la collaborazione italiana ha
la leadership (diversi spokepersons di proposte di esperimento approvate dal PAC
del JLab). Circa il 30% del totale può invece considerarsi funzionale alla ricerca e
sviluppo delle soluzioni tecniche più adeguate
RISORSE DA ACQUISIRE
Per triennio 2013-15 prevediamo un contributo stimabile intorno ai 1.8M euro
per il completamento del Forward Tagger, la realizzazione di un settore del RICH
detector ed il completamento della strumentazione di sala A.
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Varie istituzioni Americane, Europee ed Asiatiche. Hall A: Argonne National Lab.,
Budker Inst. of Nuclear Physics Russia, California Inst. of Technology California,
State Univ.Carnegie Mellon Univ., China Inst. of Atomic Energy, College of William
and Mary, Dapnia/SPhN CEN Saclay France, Duke Univ., Florida International Univ.,
Gent State Univ. Belgium, Hampton Univ., Harvard Medical School Harvard Univ.,
Institut de Physique Nucleaire Orsay France, Inst. of Modern Physics Fudan Univ.
China, Jefferson Lab, Jozef Stefan Inst. Slovenia, Kent State Univ. Kharkov Inst. of
Phy. and Tech. Ukraine, Lab. de Physique Corpusculaire Univ. Blaise Pascal France,
MIT, NIKHEF, Norfolk State Univ., North Carolina Central Univ., Old Dominion Univ.
Pacific Northwest National Lab Princeton Univ., Rutgers Univ., St Mary's Univ. &
Dalhousie Univ. Canada, Seoul National Univ. Korea, St. Petersburg Nuclear Physics
/
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
78
PIANO TRIENNALE 2013-15
OBIETTIVI
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 65
Institute Russia, Syracuse Univ., Tel Aviv Univ. Israel, Temple Univ., Tohoku Univ.
Japan, Univ. of Glasgow, Univ. of Illinois. at Urbana Champaign Univ. of Kentucky
Univ. of Lund, Sweden Univ. of Maryland Univ. of Massachusetts Univ. of New
Hampshire Univ. of Regina, Canada Univ. of Saskatchewan, Canada Univ. of
Science and Technology of China Univ. of South Carolina Univ. of Virginia Yamagata Univ., Japan Yerevan Physics Inst., Armenia Hall B/CLAS: Arizona State University, University of California, California State University, Carnegie Mellon
University, Catholic University of America, CEA-Saclay, Christopher Newport University, University of Connecticut, Edinburgh University, Florida International University, Florida State University, George Washington University, University of
Glasgow, Idaho State University, Institut de Physique Nucleaire - Orsay, ITEP, James
Madison University, Kyungpook University - South Korea, University of Massachusetts, Moscow State University, University of New Hampshire, Norfolk State University, Ohio University, Old Dominion University, Rensselaer Polytechnic Institute,
Rice University, University of Richmond, University of South Carolina, Thomas Jefferson National Accelerator Facility, Union College, Virginia Polytechnic Institute,
University of Virginia, College of William and Mary, Yerevan Institute of Physics
79
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 66
A.4 APPENDICE PAR. 3.3.1 E 3.3.2 - RICERCHE PER UNA "BETTER SOCIETY"
E COMPETITIVITA INDUSTRIALE E INNOVAZIONE TECNOLOGICA
!CHAOS
OBIETTIVI
Obiettivo della ricerca è la realizzazione di un prototipo di sistema di controllo per
acceleratori di particelle o grandi apparati di ricerca che si basi su tecnologie e soluzioni derivati dai recenti sviluppi dei software per i servizi Internet ad alte prestazioni. Verrà valutata anche l’applicazione della soluzione prodotta ad ambiti
diversi da quello scientifico.
The research aims at the development of a prototype control system for particle
accelerators or large equipment research that will be based on technologies and
solutions derived from recent developments in software for high-performance Internet services. It will be also evaluated the application of the solution developed
to fields other than science.
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATA
Sistema di controllo, acquisizione e storicizzazione dei dati prodotti da un’infrastruttura di ricerca. Verranno definite le specifiche e realizzati prototipi dei principali servizi
previsti in un sistema di controllo di questo tipo, ad esempio: sistema di comunicazione tra i componenti, archiviazione dei dati, configurazione dei servizi e dei componenti, realizzazione di loops di controllo, realizzazione di applicativi di misura e
panneli di visualizzazione, controllo e acquisizione di hardware di vario tipo.
Control, acquisition and archiving of data produced by a research infrastructure It
will be defined specifications and developed prototypes of the main services provided by a control system of this kind, for instance: communication between components, data storage, configuration of services and components, implementation
of control loops, development of measurement application and display panels,
control and acquisition of various types of hardware.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
2012: Definizione dell’architettura del sistema di controllo; test dei componenti
principali.
2013: Realizzazione e test di prototipi dei servizi e dei componenti principali del
sistema di controllo.
2014-16: Deployment del sistema di controllo nel caso applicativo.
80
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
Proporzionale al valore dell’infrastruttura cui viene applicato
Proportional to the value of the infrastructure which is applied.
PIANO TRIENNALE 2013-15
2012: Definition of the control system architecture, tests of the main components.
2013: Development and test of prototypes of the services and main components
of the control system.
2014-16: Deployment of the control system in the use case.
/
2012-13: INFN, 6 FTE (9 researchers&studs); non-INFN, 3 FTE (4 researchers)
2012-13: INFN, 6 FTE (9 Researchers & studs); non-INFN, 3 FTE (4 researchers)
RISORSE DA ACQUISIRE
2014-16: INFN, 14 FTE (14 ricercatori e tecnici, 6 full time sul progetto); non-INFN, 6 FTE
2014-16: INFN, 14 FTE (14 researchers and technicians, 6 full time on the project);
non-INFN, 6 FTE
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Facoltà di Informatica (ora in Ingegneria Gestionale) dell’Università di Roma Tor
Vergata Facoltà di Informatica Università di Cagliari
Facoltà di Ingegneria Elettronica Università di Roma Tor Vergata
Industrie: National Instruments Italia, Vitrociset S.p.A., SIDeA srl
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Il progetto potrà stimolare azioni di formazione nel campo dell’ICT, sia in ambito
accademico, con tesi e dottorati di ricerca, sia a livello di trasferimento di competenze, attraverso l’attivazione di corsi di formazione e di avviamento al lavoro in
un settore in continua espansione.
- APPENDICE
Faculty of Computer Science (now incorporated in Management Engineering),
University of Rome Tor Vergata
Faculty of Computer Science University of Cagliari
Faculty Electrical Engineering, University of Rome Tor Vergata
Industries: National Instruments Italy, Vitrociset SpA, SIDEA Ltd.
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
RISORSE DISPONIBILI
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 67
The project will stimulate training initiatives in the field of ICT both in the academic, with bachelor and PhD thesis, and in the private sector by means od transfer
of skills, through the implementation of training. Collaborative developments are
expected to contribute to the creation of job opportunities.
IMPATTO
SOCIO- ECONOMICO
Le tecnologie utilizzate per lo sviluppo di questo tipo di sistema di controllo si prestano ad applicazioni interdisciplinari nel settore dei Cyber-Physical Systems (CPS)
che studiano soluzioni in cui è prevista una integrazione di infrastrutture di calcolo,
networking, e processi fisici con infinite applicazioni per la società (smart cities e
smart communities), le PMI, le pubbliche amministrazioni (disaster management,
prognostica) e più in generale per la gestione di ogni sistema complesso su larga
scala.
The technologies used for the development of this kind of control system lend themself to interdisciplinary applications in the field of Cyber-Physical Systems (CPS), a discipline studying the integrations of computation, networking, and physical processes
to endless beneficial applications for society (smart cities and smart communities),
SMEs, public administrations (disaster management, prognostic) and more generally
for the management of complex systems on a large scale.
81
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 68
COMPUTING ON KNIGHTS ARCHITECTURES
Gli obiettivi fondamentali del progetto sono lo studio delle architetture di sistemi
di calcolo many-core. In particolare, il progetto intende studiare le performance
dei sistemi Intel Many Integrated Core ed esplorare la possibilita' di utilizzare questi
processori per la realizzazione di sistemi a parallelismo massiccio ottimizzati per
applicazioni di fisica computazionale rilevanti per l'INFN.
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARA
̀
REALIZZATA
Sistema di calcolo sperimentale, basato su processori many-core ottimizzato per
le simulazioni numeriche di interesse per la fisica teorica.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
Il progetto si divide in due fasi principali: nella prima si analizzano le prestazioni
del singolo processore MIC per applicazioni di fisica teorica (LQCD e LBM), e applicazioni di HEP. Nella seconda fase si intende studiare le prestazioni di un sistema
multi-nodo realizzando un piccolo (8-16) cluster. Questo permettera' di analizzare
la scalabilità delle prestazioni del singolo processore.
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
Circa 20000 Euro
RISORSE DISPONIBILI
Attualmente ha condotto la sperimentazione sui sistemi prototipi MIC disponibili
presso gli istituti JSC e CINECA.
RISORSE DA ACQUISIRE
Il progetto intende acquisire nel prossimo hanno due sistemi MIC e successivamente nel 2014 un cluster di 8 nodi MIC, su fondi INFN
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Il progetto si avvale di due collaborazioni scientifiche: una con il CINECA (Italia) e
l'altra con l'istituto JSC di Juelich in Germania.
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Nel progetto sono coinvolti studenti universitari che svolgono una tesi di laurea in
fisica o in informatica.
IMPATTO
SOCIO- ECONOMICO
Il progetto trasferirà ai centri di ricerca di livello nazionale una significativa competenza per la gestione di sistemi di calcolo scientifico di futura generazione.
82
PIANO TRIENNALE 2013-15
OBIETTIVI
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 69
DIAMOND PIXEL (DIAPIX)
83
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
OBIETTIVI
Sviluppo prototipi di rivelatore a diamante policristallino di grande area per:
- tracciatori a pixel ultra resistenti alla radiazione per i future esperimenti
ai collisionatori adronici.
- dosimetria bidimensionale in radioterapia a intensita
̀ modulata (IMRT)
ed in adroterapia.
- misura del tempo di arrivo per particelle al minimo di ionizzazione.
Impiego di tecniche laser avanzate per:
- realizzazione di contatti elettrici e micro strutture superficiali e volumetriche
su sensori al diamante.
- contattatura elettrica e saldatura meccanica tra sensori al diamante ed
elettronica di lettura.
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARA
̀
REALIZZATA
Sistema di caratterizzazione di rivelatori a stato solido a bassissima corrente di
buio impiegando sorgenti radioattive di laboratorio e laser impulsati.
Sistema di acquisizione dati multicanale per misura di impulsi indotti e corrente di
ionizzazione.
Sistema laser ad eccimeri per lavorazione superficiale e volumetrica del diamante.
Sistema di contattatura elettrica e saldatura meccanica di diamante ed elettronica
di lettura.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
Tre fasi in tre anni: messa a punto delle tecniche di caratterizzazione in laboratorio
del rivelatore, realizzazione prototipo di rivelatore quasi completo e caratterizzazione del prototipo in test con fasci di particelle o radioterapici.
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
500.000 euro
RISORSE DISPONIBILI
300.000 euro
RISORSE DA ACQUISIRE
Nessuna
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Ditta IBA Group for Dosimetry and Cancer Therapy.
Collaborazione internazionale RD42 per sviluppo rivelatore al diamante per alte energie.
Collaborazione con esperimenti di alte energie ATLAS, CMS e superB.
Collaborazione con Russian Accademy of Science.
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Nessuna
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
Un sistema di tracciamento con resistenza alla radiazione un ordine di grandezza
maggiore degli attuali sistemi è necessario per raggiungere gli obiettivi di Fisica degli
esperimenti ai futuri collisionatori adronici. Il rivelatore ibrido a pixel di diamante è
potenzialmente in grado di soddisfare a tali richieste. Inoltre, il rivelatore al diamante
è in grado di monitorare in tempo reale la luminosità di un collisionatore bunch per
bunch e generare così un segnale di feed-back per il sistema di controllo dei fasci al
fine di aumentare la luminosità finale della zona di interazione.
Rivelatori con queste caratteristiche, come resistenza alla radiazione, segmentazione
bidimensionale ed elevata velocità di risposta, potrebbero avere un notevole impatto
in altre discipline quali: biologia, campo medicale, radioprotezione e dosimetria. Inoltre
è prevedibile un loro impiego nel monitoraggio della radiazione ambientale, dei rifiuti
radioattivi, dei reattori di fissione e fusione e delle sorgenti di luce di sincrotrone.
La realizzazione di un dosimetro a pixel di diamante di dimensione reale per la radioterapia ad intensità modulata (IMRT) permetterebbe di raggiungere una elevata precisione nella misura del profilo dosimetrico della radiazione prevista sul paziente e
ciò è di notevole interesse per le applicazioni industriali medicali.
Infine si prevede avere un importante impatto nella ricerca applicata, il miglioramento
della tecnologia legata al rivelatore al diamante in diversi aspetti quali: fabbricazione
contatto elettrico, interconnessione sensore e chip di lettura ed elettronica veloce e
a basso rumore di nuova generazione.
La micro-fabbricazione di strutture su diamante ha incredibili ed imprevedibili potenzialità nella realizzazione di matrici di micro-elettrodi biocompatibili, di micro-attuatori
opto-meccanici (ad esempio dispositivi MEM) e dispositivi elettronici basati su materiali a grande gap (tipo MESFET di alta velocità̀ e potenza).
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 70
ELIMED: MEDICAL APPLICATIONS AT THE ELI-BEAMLINES
OBIETTIVI
Progettazione, sviluppo e realizzazione di una facility capace di dimostrare l’applicabilita dei fasci di protoni di alta energia (fino a 60 MeV nella prima fase) generati da
laser, in ambito adroterapico.
ELIMED sara la prima facility al mondo dove i fasci di protoni generati dalla interazione
laser-materia saranno specificatamente formati e trasportati per essere resi suscettibili
di applicazioni cliniche e radiobiologiche.
Tutti i sistemi di diagnostica di fasci e di dosimetria saranno parallelamente sviluppati
e messi a punto. Un capitolo specifico sara dedicato agli studi di radiobiologia che
saranno volti a valutare l’effetto biologico dei fasci finali prodotti che, con molta probabilita, saranno caratterizzati dall’essere molto intensi (109 – 1011 protoni per impulso) e di durata temporale brevissima (tra 1.0 e 0.1 nsec).
ELIMED vuole rappresentare il primo passo verso una reale e fattibile riduzione degli
ingombri e dei costi delle facility di adroterapia, al fine di promuoverne una piu ampia
e capillare diffusione.
INFRASTRUTTURA DI
RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATE
ELIMED prevede la realizzazione di una linea specifica di trasporto dei fasci generati
dalla interazione laser-materia per applicazioni mediche, all’interno dell’infrastruttura
ELI- Beamline che sara realizzata a Praga.
ELI-Beamlines e uno dei quattro pilastri della infrastruttura pan-Europea ELI (finanziata
nell’ambito dell’ESFRI) che prevede la realizzazione di quattro facility, situate in quattro
diversi paesi dell’area dell’Est d’Europa, dove verranno installati quattro laser, con potenze mai realizzate al mondo (tra 10 e 200 PW).
ELI-Beamlines, in particolare, sara la facility dedicata allo studio delle possibili applicazioni con questa nuova classe di laser.
ELIMED e nato dall’iniziativa di ricercatori dell’FZU di Praga e dell’INFN-LNS di Catania
con l’idea di dimostrare l’applicabilita clinica dei fasci di protoni prodotti da laser. Tale
iniziativa e stata proposta al comitato scientifico di ELI-Beamlines dal quale e stata
favorevolmente accolta. Come risultato dell’iniziativa, una sala specifica (la Experimental Hall numero 6) e stata assegnata ad ELIMED. Si tratta di uno spazio di circa
50 m2 che conterra la camera di scattering, dove avverra l’interazione laser-target, il
successivo sistema di selezione del fascio e, infine, la linea di trasporto per adroterapia
in aria con i relativi sistemi di dosimetria assoluta e relativa
- APPENDICE
Anno 2015:
• Messa a punto definitiva della spettroscopia ottica e X
• Design di un prototipo di spettrometro Thomspn capace di operare fino
a 100 MeV
• Completamento della simulazione e di una linea di strasporto in aria per
adroterapia con fasci laser-driven
• Misure sperimentali presso la facility GIST (Korea)
- Test del selettore ad energie intorno ai 20 MeV
- Test dei sistemi diagnostici (X, ottici e di particelle cariche)
- Test del sistema di fluenze on-line
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Anno2014:
• Run di misura presso la facility laser Taranis (Belfast, UK) per i primi test del
selettore magnetico accoppiato ad un preliminare sistema dosimetrico
• Secondo run di misura presso Taranis. Test definitive del sistema di selezione,
misure di dosimetria assoluta e irraggiamenti cellular
• Test presso la facility Taranis dei sistemi di spettroscopia X, ottica e dei riveltori
di ioni sviluppati
• Test del sistema ELIMon presso i Laboratori nazionali del Sud con fasci di protoni
convenzionali ma impulsati e ad alto dose rate.
• Simulazione MC complete del sistema di selezioni e delle dosi in uscita da esso
/
Anno 2013:
• Progettazione e realizzazione del sistema di selezione
• Simulazione Monte Carlo del sistema di selezione
• Simulazione Monte carlo di un primo prototipo di linea di trasporto
• Primi test sui rivelatori per spettroscopia X, ottica
• Test sullo spettrometro di Thomson
• Design del sistema dosiemetrico integrato per la dosimetria assoluta dei fasci
in uscita dal selettore e per l’irraggiamento cellulare
• Studio e sviluppo di un sistema per la misura della fluenza dei fasci di protoni
generate (ELIMon)
PIANO TRIENNALE 2013-15
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
84
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 71
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
La stima del valore dell’infrastruttura che si intende realizzare nei tre anni della fase
preliminare di ELIMED e dell’ordine di 2 ME.
In questa stima sono compresi:
• Lo sviluppo, la realizzazione, la messa in opera in laboratori specifici, di un
sistema di selezione energetico con la strumentazione dosimetrica e
irraggiamento cellulare associata
• Lo sviluppo di un sistema integrato di dosimetria assoluta e relativa e di misura
on-line della dose;
• Lo sviluppo e la simulazione di una linea di protonterapia con metodo Monte
Carlo e lo sviluppo di specifiche modalita di trattamento legate alla specificita
dei fasci prodotti.
• Lo sviluppo, la realizzazione e la messa in opera di uno spettrometro alla
Thomson innovativo per la diagnostica di particelle cariche generate da laser
con energia fino a 70 MeV
• Le risorse umane necessarie
RISORSE DISPONIBILI
Le risorse attualmente disponibili sono quelle che provengono direttamente dalla facility ELI-Beamlines che sta finanziando la trasferta dei ricercatori INFN-LNS per le riunioni di gruppo e per i primi esperimenti condotti su un prototipo di spettrometro di
Thomson capace di risolvere protoni con energia fino a 20 MeV. Ha, inoltre, finanziato
un contratto per un disegnatore e un post-doc di tre anni specificatamente per l’attivita sperimentale di sviluppo di un selettore magnetico da adoperare con fasci di
protoni di energia massima da 60 MeV. Tale selettore sara sviluppato nell’ambito della
fase preparatoria del progetto ELIMED.
Risorse già assegnate:
• Viaggi per le trasferte di un ricercatore (1 volta al mese per 5 gg a Praga):
c.ca 600 Euro al mese
• Contributo per un esperimento condotto a Praga per un test preliminare di uno
spettrometro di tipo Thomson (c.ca 1500 Euro)
• Contratto per 5 mesi per un disegnatore tecnico per la progettazione della linea
di trasporto ELIMED e del sistema di un primo prototipo di selettore magnetico
• Posizione post-doc per 3 anni
• Contratto part-time per 1 anno ad un laureato
Ci si aspetta da parte di ELI-Beamlines il finanziamento di 2 ricercatori (ex art. 23),
due post- doc e 2 dottorati per coprire il periodo di attivita 2013 – 2017 corrispondente alla fase preliminare e a quella di start-up della facility ELIMED.
85
PIANO TRIENNALE 2013-15
RISORSE DA ACQUISIRE
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
La fase preliminare o fase I di ELIMED, prevedra lo sviluppo sistematico di rivelatori
innovativi per la diagnostica dei fasci generati da laser e di un prototipo del sistema
di selezione. Sono fondamentali, ai fini di questa prima fase, anche lo sviluppo ed il
test dell’apparato dosimetrico accompagnato dallo studio Monte Carlo del sistema
di trasporto e di irraggiamento.
Tale attivita necessitera di risorse economiche da indirizzare specificatamente all’acquisto di materiali e apparati (per la realizzazione del prototipo di selettore, dei primi
sistemi dosimetrici, per la messa a punto delle procedure radiobiologiche, etc.).
Sarebbe parallelamente auspicabile il finanziamento di un assegno di ricerca per tre
anni finalizzato all’attivita della fase preliminare.
- APPENDICE
Risorse necessarie:
• Il prototipo del selettore magnetico, con la camera da vuoto nella quale sara
alloggiato, i relativi sistemi di controllo (relativi alla movimentazione delle sue
parti), i sistemi dosimetrici annessi (una camera a ionizzazione per la misura
delle fluenze e i sistemi esterni per la misura della dose finale), il sistema di
irraggiamento (sia dei rivelatori sia dei campioni cellulari) sono stimati essere
35 KE, di cui la meta verra finanziato da istituti esteri (FZU). Ci si aspetta da a
quisire quindi 17 KE.
• I sistemi dosimetrici di base: una camera a ionizzazione tipo PTW-Markus con
relativo elettrometro, una Faraday cup per dosimetria assoluta, film gafcromici,
camere a ionizzazione in trasmissione: 30 KE
• Spese relative a missioni estere per le misure sperimentali da effettuare in facility
laser estere e nazionali. In particolare: PALS di Praga per i test dello spettrometro
alla Thomson (turno gia assegnato nel 2013), TRIDENT di Belfast, GIST in Korea
(dove gia ci sono accordi per un test del selettore da effettuare a fine 2013 e
2014) e FLAME in Italy. La quantificazione di questa voce e dell’ordine di 30 KE
per anno ma sub judice al fatto che la misura possa effettivamente essere
effettuata. Almeno la meta di queste spese saranno coperte da ELI-Beamlines, ci
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 72
aspetta di acquisire quindi 15 KE per anno
• Un contratto post-doc per i tre anni (2013-2015): c.ca 55 KE totali
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
INFN-LNS, Catania (I); INFN-LNL, Legnaro; INFN-CT, Catania, INFN-BO, Bologna; Drug
Sciences Department, University of Catania, Catania (I); School of Math- ematics and
Physics, Queen’s Univer- sity of Belfast, Belfast (UK); ELI Experi- mental Program Department, Institute of Physics of the ASCR, Prague, (CZ); Russian Academy of Science,
Moscow (RU); Vinca Institute of Nuclear Sciences, University of Belgrade, Belgrade
(Serbia);
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Formazione di giovani ricercatori sulla diagnostica di fasci generati da laser, sulle principali tecniche dosimetriche e di simulazione Monte Carlo e sulle principali nozioni di
adroterapia. È stato bandito un post-doc della durata di tre anni con lo specifico obbiettivo di formare un giovane ricercatore sulle tematiche della selezione e della successiva caratterizzazione dosimetrica dei fasci laser-driven. Tale post-doc, operante
tra INFN-LNS e Praga, costituisce il link tra l’attivita di sviluppo fatta ai LNS e quella
sperimentale nazionale (FLAME) e internazionale (PALS, TRIDENT e GIST).
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
La possibilità di dimostrare la potenzialita dell’applicazione dei fasci generati da laser
per sviluppare un futuro e piu innovativo approccio all’adroterapia potrebbe avere
enormi impatti a livello sociale ed economico. La speranza di potere usufruire di sistemi capaci di accelerare fasci di protoni terapeutici con apparati compatti e dai costi
notevolmente ridotti potrebbe dare nuova linfa allo sviluppo delle tecniche adroterapiche, consentendone una piu capillare diffusione e migliorando, di fatto, la qualita
dei trattamenti radioterapici.
Inoltre, l’uso dei fasci laser-driven dalle innovative caratteristiche fisiche e radiobiologiche potrebbe aprire la strada allo sviluppo di approcci adroterapici diversi da quelli
attuali con protocolli clinici piu efficaci che sfruttano a pieno la loro peculiarita.
86
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 73
CND (Centro Nazionale Datazioni)
OBIETTIVI
Realizzazione di un Centro Nazionale di Datazione nell'ambito dei Beni Culturali
diffuso sul territorio principalmente basato su tecniche di spettrometria di massa
(14C) e luminescenza. L'idea è quella di riunire le competenze delle sezioni INFN
di Bari, Catania, Firenze, Milano Bicocca e Torino potenziandone le risorse esistenti
per dar origine ad una struttura in grado sia di intervenire in supporto alle esigenze
del proprio territorio che di portare avanti una ricerca tecnologica omogenea mirata al miglioramento delle tecniche di datazione. I principali obiettivi da conseguire seguendo le due tracce (carbonio 14 e luminescenza) possono essere cosi
riassunti:
Parte di spettroscopia di massa:
Estensione delle misure di 14C a periodi antecedenti ai 40000 anni, attraverso sia
il miglioramento del fondo di misura all'acceleratore del tandem del Labec che attraverso lo studio di nuove tecniche di preparazione dei campioni da analizzare
Studio dei rapporti isotopici 13C/12C e 14N/12C per le paleodiete
Datazioni indipendenti con 14C e catena U/Th per campioni (vedi ad esempio coralli)
di età superiore ai 40000 anni. In questo caso si contribuisce direttamente alla determinazione della curva di calibrazione (data di radiocarbonio/età calendariale).
Parte di luminescenza:
Estensione dell'utilizzo della TL alle argille tramite deidratazione
Studio dei centri di luminescenza (es: in quarzi e feldspati) per meglio comprendere
i meccanismi che portano ai segnali di luminescenza per la datazione.
Studio degli effetti di danneggiamento sulle stesse fasi mineralogiche del punto
precedente Miglioramento della misura della dose annua.
Studio dei disequilibri nelle catene dell'uranio – nuovi metodi di separazione chimica
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATA
L'infrastruttura di ricerca che si intende realizzare è un Centro Nazionale di Datazione distribuito sul territorio che preveda le due linee di sviluppo: l'interazione
con Regioni e altri Enti BBCC per possibili attività comuni tese alla valorizzazione
dei BBCC, e l'attività di ricerca coordinata fra le Strutture tesa al comune miglioramento delle tecniche in uso e al possibile sviluppo di tecniche nuove.
Per fare questo si prevede l'upgrade e l'utilizzo di nuova strumentazione nei vari
laboratori delle Sezioni interessate: questo avverrà negli ambiti e competenze assegnate dalla linea di ricerca che sarà portata avanti dalla Sezione specifica. La
parte piu' impegnativa riguarderà il Labec dove è prevista una modifica al tandem
e l'installazione di una sorgente dedicata alfa (con i relativi sistemi ancillari necessari) per la produzione di fasci a dosimetria nota (sul canale di chopped beam).
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
La realizzazione dell’infrastruttura CND impegnerà l’INFN per i prossimi 3 anni e i
programmi sperimentali associati si svilupperanno nel prossimo decennio.
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
La stima dipende fortemente dalle nuove attrezzature e dagli upgrade che saranno
localmente realizzati a seconda delle applicazioni. Una stima base per tale valore
è superiore ai 10 Meuro.
RISORSE DISPONIBILI
Le Sezioni della collaborazione sono state negli anni già equipaggiate sia con sistemi di acceleratori di ioni (Labec) sia con strumentazione di punta per la sperimentazione in fisica nucleare (e non) applicata ai Beni Culturali. Solo considerando
la strumentazione installata nelle varie Sezioni e tuttora in uso, l’investimento finora effettuato si aggira attorno a circa 8 Meuro.
RISORSE DA ACQUISIRE
Le risorse da acquisire ammontano ad un totale di circa 2,5 Meuro
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
A livello Nazionale attualmente sono in corso collaborazioni con Istituti del CNR
(INO, IFAC) e con importanti Centri per la tutela e Restauro (Opificio delle Pietre
Dure). L’attività è inoltre condotta in collaborazione internazionale con l'European
scientific coordination network "Ceramic Building Materials and New Dating Methods” (i principali paesi coinvolti sono la Francia e la Gran Bretagna con 4 universita' e il CNRS).
Di particolare rilievo è la collaborazione nell’ambito dello studio metodico della
comprensione dei centri di luminescenza in cui sono coinvolte tutte le Sezioni
INFN. Sono in corso accordi di collaborazione con altri centri europei quali VERA
(Vienna Environmental Research Accelerator), CMAM (Centro de MicroAnalisis de
Materiales) di Madrid e AGLAE (Accelateur Grand Louvre d'Analyse Elementaire)
a Parigi.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 74
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Con questa attività si formano fisici nucleari con competenze potenzialmente utili
nell’ambito delle attività per la valorizzazione dei beni culturali. CND sarà una eccellente palestra per lo svolgimento di tesi di laurea e di dottorato nel campo delle
tecnologie per i beni culturali. Nell’ambito del progetto potranno inoltre essere
preparati tecnici nell’ambito delle tecnologie con acceleratori.
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
L’impatto socio economico è legato allo sviluppo di nuove tecniche per la datazione dei reperti con studio sia delle proprieta' dei materiali che sviluppo di nuovi
sistemi di rivelazione, elettronica e software. Notevole è l’impiego di ditte italiane
per l’elettronica e la meccanica (Rial, Caen, Effei...). Il progetto CND permetterà
inoltre lo sviluppo presso il Laboratorio Labec della Sezione di Firenze di importanti
attività applicative:
I) autenticazione di opere d'arte contemporanea
II) nuove applicazioni delle tecniche di luminescenza grazie anche alla produzione di
fasci di alfa a dose controllata per un miglioramento delle procedure di calibrazione.
Vi è inoltre la possibilità di creare spinoff su specifiche applicazioni.
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
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MURAY2
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OBIETTIVI
Misura della densità di strutture geologiche, in particolare di stratovulcani, attraverso la misura dell’assorbimento della componente muonica della radiazione cosmica secondaria (radiografia muonica).
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATA
Laboratori per la misura presso il Vesuvio e/o il Monte Olibano (in collaborazione
con l’INGV-Osservatorio Vesuviano). I due siti sono stati selezionati per le loro caratteristiche sia logistiche, che di interesse scientifico. L'infrastruttura, oltre ad ospitare lo strumento, avrà a disposizione energia elettrica, condizionamento locali e
trasmissione dati per analisi da remoto.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
I semestre 2013 misure presso il Vesuvio e/o Monte Olibano. II semestre 2013 misure presso il Puy De Dome in Francia, in collaborazione con l’esperimento TOMUVOLe L’INGV-Osservatorio Vesuviano.
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
Per ciascun sito (Vesuvio o Olibano): circa 12.000 Euro (container, computers, sistemi di alimentazione, UPS, condizionatori, apparati per trasmissione dati, ecc.)
+ Rivelatore MURAY (> 50000 Euro).
RISORSE DISPONIBILI
Telescopio prototipo di MURAY, alcune infrastrutture già disponibili presso il Vesuvio ed il monte Olibano. In particolare, presso il Vesuvio, l'INGV ha predisposto
un container in grado di ospitare la strumentazione, posto alla quota di 800 m.
Esso sarà equipaggiato di impianto elettrico, condizionamento e trasmissione dati
via internet. Analogamente, il Monte Olibano, sito nell'area vulcanica dei Campi
Flegrei, ospiterà la strumentazione all'interno di una galleria esistente, e permetterà anch’esso la fornitura di energia elettrica, e trasmissione dati via internet. Entrambi i siti sono localizzati in aree vulcaniche per i quali sono disponibili numerosi
dati di monitoraggio real-time che saranno complementari ai dati raccolti dal rivelatore muonico.
RISORSE DA ACQUISIRE
Completamento dei laboratori al Vesuvio e Monte Olibano.
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
IINGV-Osservatorio Vesuviano, TOMUVOL (FR), Dipartimenti di Fisica delle Università di Napoli Federico II e diell’Univerisità di Firenze.
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
La determinazione della struttura interna dei vulcani ottenibile con la tecnica della
radiografia muonica può contribuire alla comprensione della dinamica eruttiva dei
vulcani e contribuire alla stima del rischio vulcanico. Oltre all'ovvio impatto sociale
derivante dallo studio di vulcani ad alto rischio, la realizzazione di un rivelatore innovativo permetterà al gruppo di ricerca di porsi tra i gruppi leader nel mondo nel
settore della radiografia muonica, per applicazioni sia in campo vulcanico, sia in
eventuali settori commerciali o industriali.
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 76
NeTTuNO - NEutron capture therapy of Thoracic TUmours with New fOrmulations
L’obiettivo principale di NeTTuNO è lo sviluppo delle condizioni necessarie ad applicare la BNCT a tumori toracici che oggi non hanno cura, in particolare: tumori
diffusi del polmone, mesotelioma, recidive cutanee del tumore della mammella.
Se da un lato si vogliono mettere a punto nuove formulazioni boronate (che in
futuro potranno essere usate come veicolanti del boro in pazienti) testandone l’efficacia in vitro e in modelli animali, dall’altro si intende completare la ricerca sulla
BoronoPhenylAlanine (BPA), fin ora testata su cellule e modelli animali, studiandone la biodistribuzione in pazienti affetti da recidive cutanee del tumore alla
mammella. I pazienti saranno reclutati dall’Istituto Oncologico Veneto (IOV) e le
misure saranno effettuate con tecnice PET, utilizzando BPA marcata con fluoro18, al fine di aprire la strada all’impiego clinico della BNCT per questa patologia.
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATA
L’”Infrastruttura” più importante che si crea con questo progetto è un insieme
mutlidisciplinare di gruppi che apportano al progetto le proprie competenze in
ambito fisico, biologico, chimico e medico. Le persone coinvolte nel progetto provengono da vari gruppi di Università e Istituti di Ricerca italiani che lavorano insieme già da qualche anno e che fanno capo alle due Unità di Pavia e di Legnaro.
Alla fine del triennio, i risultati raggiunti riguarderanno:
- la farmacocinetica di nuovi composti borati in tessuti sani e tumorali in
modelli animali con diversi tipi di tumore toracico,
- la misura in pazienti della concentrazione di boro in recidive cutanee del
tumore della mammella tramite PET e tramite metodi nucleari in tessuti
asportati chirurgicamente,
- il progetto di una facility di irraggiamento adatta per i diversi tumori presi
in esame.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
Il progetto si articola in 3 anni, e si suddivide in 3 Working Pakages (WP). Il primo
riguarda la BNCT mediata da nuove formulazioni boronate e prevede studi in vitro
e in modelli animali; il secondo riguarda la misura della concentrazione del boro
in pazienti con recidive cutanee del tumore alla mammella; il terzo riguarda la progettazione, tramite il codice di Monte Carlo MCNP messo a punto al Los Alamos
National Laboratory, di un fascio neutronico con le caratteristiche adatte a trattare
i tumori toracici presi in considerazione.
La struttura temporale è riportata in tabella:
WP3
WP2
ANNO 1
X
X
ANNO 2
X
X
X
ANNO 3
X
X
X
RISORSE DISPONIBILI
Le risorse che vengono messe incampo dai vari gruppi partecipanti alla collaborazione Nettuno sono quantificabili in circa 100 K€ all’anno, per l’acquisto di animali
e materiali per la stabulazione, per l’uso degli stabulari, e per l’acquisto dei materiali utili allo sviluppo di sostanze boronate. Sono inoltre a disposizione della collaborazione apparecchi MRI per piccoli animali e PET per pazienti. NeTTuNO
comprende un progetto, già finanziato per 150 k€ su tre anni, dal Ministero della
Salute nello schema Ricerca finalizzata 2010, che ha come obiettivo la misura tramite PET della concentrazione del B in pazienti con recidive cutanee da tumore
alla mammella. Il finanziamento richiesto a INFN integra e accresce gli obiettivi
raggiungibili da questo progetto.
RISORSE DA ACQUISIRE
Dall‘INFN ci si aspetta di acquisire circa 70 k€ all’anno per contribuire ad acquistare
materiali di consumo (una parte della BPA per esempio) e per rendere possibile la
misura della concentrazione di boro in tessuti biologi da effettuare con un fascio
neutronico presso il reattore TRIGA dell’Università di Pavia.
- APPENDICE
Il valore dei risultati ottenuti non è direttamente calcolabile in moneta, ma risiede
soprattutto nella creazione di una rete nazionale di BNCT che in grado di accelerare il passaggio dai test nell’animale all’applicazione clinica di un trattamento che
rappresenti una valida alternativa per pazienti che attualmente non ne hanno alcuna.
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
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WP1
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PIANO TRIENNALE 2013-15
OBIETTIVI
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 77
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PIANO TRIENNALE 2013-15
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
NeTTuNO si avvale di molte collaborazioni sia nazionali che internazionali. Dall’Italia: Università di Torino, di Firenze, del Piemonte Orientale (Novara), della Basilicata
(Potenza) e naturalmente l’Università di Pavia con vari dipartimenti. Inoltre sono
coinvolti il Policlinico S.Matteo e la clinica Maugeri di Pavia e l’Istituto Oncologico
Veneto di Padova. Dall’estero: sono già attive collaborazioni con HUCH (Helsinki
University Clinical Hospital - Finlandia) dove si pratica routinariamente la BNCT su
pazienti affetti da tumori della testa e del collo, con INL (Idaho National Laboratory
- USA) con cui si condivide un progetto per la caratterizzazione del campo neutronico nella facility d’irraggiamento degli animali (attivo un programma di Staff
Exchange), e con CNEA (Comision Nacional de Energia Atomica - Argentina). In
particolare con quest’ultima istituzione si stanno svolgendo vari esperimenti riguardo la misura del boro in campioni biologici e simulazione di piani di trattamento. Inoltre è attivo un folto scambio di studenti e ricercatori tra Pavia e Buenos
Aires.
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Come di consueto, i gruppi coinvolti in NeTTuNO sono costantemente impegnati
nella formazione di giovani, attraverso tesi triennali, tesi magistrali, dottorati di ricerca e stages. Si prevede che almeno un dottorando parteciperà al lavoro di ricerca di NeTTuNO e le prossime tesi offerte agli studenti saranno dedicate a temi
connessi con questo progetto. Inoltre, nell’ambito dei corsi universitari tenuti dai
partecipanti, saranno introdotte tematiche affini, soprattutto attraverso seminari
di esperti del settore.
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
L’impatto socio-economico di questo progetto è potenzialmente molto alto. Infatti, in conformità con gli obiettivi Europei delineati in Horizon2020, si inserisce
bene nel tema “salute” e “migliore società”. NeTTuNO ha infatti il goal fondamentale di proporre un nuovo approccio terapeutico per tumori oggi considerati
“orfani”, cioè privi di terapie efficaci per allungare la vita media e migliorare la
qualità della vita dei pazienti. Si tratta di tumori invalidanti, dolorosi, esteticamente
deturpanti e nella maggioranza dei casi mortali. Poter offrire opzioni terapeutiche
nuove, significherebbe naturalmente migliorare le condizioni di vita di una percentuale significativa della popolazione (ricordiamo che i tumori polmonari sono
la prima causa di morte per cancro nel mondo occidentale) e anche a lungo termine incidere sulle spese sanitarie. Più a breve termine, i risultati di NeTTuNO potranno portare alla messa a punto di nuove formulazioni boronate che potrebbero
iniziare l’iter per trasformarle in farmaci con il coinvolgimento diretto dell’industria
farmaceutica. Infine, i risultati potrebbero essere utilizzati da quei centri che oggi
già irraggiano pazienti con la BNCT.
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 78
HELIOS
L’esperimento HELIOS è stato sviluppato nel triennio 2008-2011
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
L’infrastruttura dei INFN-LNS si è arricchita di un know-how innovativo e di un apparato consistente dal sistema magnetico, dal generatore di microonde e dai dispositivi di diagnostica correlati per un valore di circa 110 k€.
RISORSE DA ACQUISIRE
Per il completamento della plasma trap è necessaria qualche risorsa ulteriore per
la costruzione della parte di estrazione del fascio ed accoppiamento alla LEBT.
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Diverse collaborazioni internazionali hanno permesso di raccogliere i dati per l’ottimizzazione della EEDF e la progettazione della nuova plasma trap: la più intensa
è stata quella con il GSI in cui nei diversi anni sono stati effettuati esperimenti mirati per comprendere l’effetto del FTE sulla EEDF. Tali esperimenti hanno avuto riscontri presso le sorgenti dell’università presso il Jyvaskyla University Physics
Laboratory (JYFL), presso i Laboratori del CNAO a Pavia, sulla sorgente SUSI dei
MSU-NSCL e presso la sorgente CAESAR dei INFN-LNS. Una collaborazione importante è stata quella col Max Planck Inst. di Greifswald, dove l’ OXB conversion
è stata verificata in varie condizioni del plasma dello stellarator WEGA.
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Diverse tesi di laurea e dottorato sono state effettuate sulla tematica della formazione di onde di Bernstein in trappole magnetiche (OXB conversion) con un continuo riscontro tra simulazioni e risultati sperimentali ottenuti sulla sorgente VIS e
su un piccolo plasma reactor entrambi in funzione presso i INFN-LNS. È stata anche
effettuata la formazione di tecnici su tematiche relative alle microonde.
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
Al momento è limitato solo ai INFN-LNS, vi sono futuribili impieghi industriali di
tale processo di heating in particolare per impianti di impiantazione ionica, space
thrusters e sorgenti per applicazioni di adroterapia. In quest’ultimo ambito diversi
contatti sono stati intrapresi con piccole e medie imprese operanti nei dintorni dei
INFN-LNS ed un POR FESR 2007-2013 è stato assegnato dalla Regione Siciliana.
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
/
Ottimizzazione della Electron Energy Distribution Function (EEDF) nei plasmi ECR
e studio della possibilità di incrementare ulteriormente le densità di plasma nelle
sorgenti ECR e a microonde tramite nuove modalità di riscaldamento basate sulla
generazione di onde elettrostatiche (denominate di Bernstein) nei plasmi.
Il limite intrinseco della densità di plasma è connesso alle particolari caratteristiche
della propagazione di onde elettromagnetiche nei plasmi magnetizzati (problema
del cutoff e del pitch angle scattering); pertanto l'EEDF deve invece essere ottimizzata ridistribuendo l'energia dell'onda elettromagnetica a vantaggio della popolazione elettronica caratterizzata da energie intermedie (1<E<50 keV), e
denominata "warm".
L'esperimento HELIOS, sviluppato nel triennio 2008-2011, si è basato sulla profonda sinergia tra attività sperimentali e modellizzazione teorica al fine di individuare strategie di RF heating anche radicalmente diverse da quelle finora
perseguite, superando così le costrizioni dei modelli di scaling attuali. L’obiettivo
principale è stato quello di aumentare la densità di plasma, e quindi l'intensità
corrente estratta dalle sorgenti, ben oltre i valori tipicamente riscontrabili con i dispositivi correntemente utilizzati. Ci si è pertanto mossi contemporaneamente su
due direzioni: ottimizzazione della EEDF effettuando delle misure di riscontro in
diversi laboratori utilizzando il frequency tuning effect (FTE) coniugato con misure
di X con diverse configurazioni magnetiche, e realizzazione di una plasma trap,
presso i INFN-LNS, che funga da test-bench per lo studio del processo di plasma
heating tramite onde di Bernstein ottenute tramite conversione modale dell'onda
elettromagnetica incidente.
PIANO TRIENNALE 2013-15
OBIETTIVI
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 79
NORCIA
OBIETTIVI
Realizzazione di strutture acceleranti in banda X con tecnologie e materiali innovativi per migliorare le prestazioni acceleranti
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATA
- Apparato di deposizione PVD (Physical Vapour Deposition) per materiali
nanostrutturati dedicato a strutture acceleranti complesse
- Apparato di microanalisi con microfascio a protoni per analisi composizionale
non distruttiva
- Strutture acceleranti di tipo onda stazionaria e modo duale realizzate
mediante elettro-formatura e PVD .
Non essendo disponibile un alimentatore dedicato a 11.24 GHz in ambito INFN,
i test di alta potenza saranno effettuati a SLAC nell’ambito del MoU firmato tra
INFN e SLAC
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
L’attività si articola in 3 anni.
Primo anno:
1) realizzazione di campioni di test per superfici di cavita’
2) caratterizzazione con SEM, AFM, micro-beam di protoni (mRBS)
e spettroscopia XAS
3) realizzazione con elettroformatura di strutture acceleranti con rivestimenti
innovativi nano- strutturati, caratterizzazione mediante micro-beam di protoni
(mRBS) e test di potenza a microonde
Secondo anno:
1) studi di fattibilità e realizzazione con elettroformatura di strutture acceleranti
triple-choke di nuova concezione
2) caratterizzazione come nel primo anno e test di potenza.
Terzo anno:
1) realizzazione di strutture tipo modo duale
2) caratterizzazione come nel primo e secondo anno e test di potenza
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
Il valore complessivo comprensivo sia della strumentazione esistente, di quella
da realizzare e della strumentazione di test , misura e preparazione già ora disponibile è stimato in circa 4.7 M€:
~2 M€ -stazione di potenza per i test a microonde a SLAC , facility di analisi e
beam-line con microfascio a protoni [acceleratore Van de Graaff AN2000 a Legnaro - escluso il valore dell’acceleratore] circa 1.0 M€ , apparati di precisione
per analisi di strutture complesse ~0.7 M€. Impianti PVD (LNL) per la deposizione di materiali nanostrutturati ~0.5 M€, adattamento per deposizioni su
strutture complesse: 0.25 M€. SEM/EDAX e AFM (LNL) ~0.25 M€.
RISORSE DISPONIBILI
La strumentazione esistente avra’ un valore complessivo stimato di 2.7 M€
Scientists:
B. Spataro, M. Ferrario, G. Gatti, D. Alesini, A. Marcelli and D. Di Gioacchino (LNF)
V. Rigato (LNL), M.G. Grimaldi (CNR & Univ. Catania), L. Palumbo (RM1)
V. Dolgashev, Sami Tantawi and D. Yeremian (SLAC), Y. Higashi (KEK), J. Rosenzweig (UCLA)
RISORSE DA ACQUISIRE
Le realizzazioni strumentali, i materiali e beni di consumo da acquisire hanno un
costo stimato di circa 1.25 M€:
1) strumentazione: (0.95 M€) a) 0.7 M€ modifica beamline del microfascio
di protoni a LNL (camera di scattering, exapod, microscopio ionico ad
elettroni secondari, dispositivi ancillari di diagnostica, rivelatori); b ) 0.25 M€:
sistema PVD per deposizioni su strutture acceleranti (alimentatori ad impulsi ad
alta frequenza, strumentazione per diagnostica di plasma, spettrometri ottici).
2) materiali di consumo e lavorazioni (0.3 M€): a) 0.15 M€ target materiali
ultra-puri, gas puri per sputtering, componenti elettronici), b) campioni per
deposito leghe (0.01 M€); materiale per la realizzazione di strutture
acceleranti elettroformate (0.04 M€) , materiale per la realizzazione di
strutture acceleranti tipo triple-choke elettroformate (0.05 M€), materiale per
la realizzazione di strutture tipo dual mode elettroformate (0.05 M€).
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
NFN (LNF/LNL/RM1), CNR & Università Catania
SLAC – UCLA (U.S.)
KEK (Japan)
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 80
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Sarà potenziata l’attività già in corso di tirocinio di studenti provenienti da varie
università, per il conseguimento della Laurea Specialistica, dottorato di ricerca e per
la formazione post-doc sulle tematiche relative all’analisi con fasci ionici, ai materiali
avanzati per tecnologie applicate ai sistemi acceleranti e alla progettazione
elettromagnetica dei dispositivi.
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
Lo sviluppo proposto apre notevoli possibilità di sviluppi industriali ad aziende ad alta
tecnologia operanti nei settori dell’elettroformatura, opto-meccanica, materiali
avanzati e meccanica di precisione mediante l’acquisizione di nuove metodologie
costruttive per futuri collisori lineari, XFEL e acceleratori per applicazioni industriali.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 81
DIPOLI SUPERCONDUTTORI A CICLO RAPIDO
OBIETTIVI
L’obiettivo principale è lo sviluppo di dipoli superconduttori che possano generare
un campo magnetico di 4.5 T ed essere caricati (e scaricati) a rampe di 1 T/s, con
dissipazione massima alla temperatura di 4.2K di 10W per unita di lunghezza del
dipolo. Un primo modello di dipolo a carica rapida e stato gia sviluppato, costruito
e collaudato in via preliminare. L’obiettivo successivo e la costruzione di un modello avanzato, con caratteristiche piu vicine a quelle di un magnete di macchina
vero e proprio, soprattutto in relazione alla qualita di campo magnetico.
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATE
I magneti in oggetto faranno parte di grosse infrastrutture di ricerca europee. Ci sono
attualmente due infrastrutture di questo tipo che sono interessate a questo sviluppo.
La facility FAIR che prevede la costruzione di diversi acceleratori tra cui un sincrotrone per ioni pesanti con una rigidita magnetica di 300 Tm. Questo sincrotrone
necessita dei magneti definiti nell’obiettivo, che costituisco quindi una parte fondamentale dell’acceleratore. In particolare il dipolo avanzato che verra costruito
fara parte di una stringa prototipo di magneti (un dipolo + due quadrupoli) da assemblare presso il GSI:
Una seconda infrastruttura di ricerca e HE-LHC ovvero High Energy LHC, un’evoluzione del prossimo futuro di LHC del CERN. Magneti con campi leggermente
piu bassi e rampa piu veloce (1.5 T/s) saranno necessariper i pre-acceleratori che
inietteranno i fasci nella macchina principale. Questa evoluzione e per il momento
piu lontana nel tempo.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
La realizzazione di un modello avanzato passa attraverso tre stadi: 1) Sviluppo
della bobina e del supporto meccanico entro il 2013 (Questa parte e gia finanziata
con fondi FP7); 2) Completamento del magnete con il giogo di ferro e il contenimento esterno(Da completarsi entro il 2014); 3) Installazione e test nella stringa
presso GSI(2015)
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
Il modello avanzato ha un costo complessivo di circa 1.6 M€. La stringa prototipo
in cui il dipolo sara inserito ha un costo di circa 3 M€. Da considerare che questi
prototipi si riferiscono ad una infrastruttura del valore complessivi di 106 M€ senza
considerare l’edilizia e il personale.
RISORSE DISPONIBILI
Attualmente in INFN ci sono circa 3 FTE/anno (ricercatori e tecnologi) che possono
contribuire al progetto. IL finanziamento del primo step (bobina e supporto meccanico) e finanziato in ambito FP7 (circa 300 k€) e con un contributo del GSI (140 k€)
RISORSE DA ACQUISIRE
In termini di personale occorre affiancare quello esistente ancora 4 FTE/anno. In
termini di finanziamento occorre ancora 1 M€
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
A livello nazionale, in ambito INFN, lo sviluppo e effettuato nelle sezioni di Genova,
Milano e Napoli. Per alcune misure sui conduttori esiste una collaborazione informale con l’Universita di Salerno.
/
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Il progetto e la costruzione del dipolo avanzato e del suo utilizzo in una stringa
prototipo vede la collaborazione del GSI (Germania) e IHEP (Russia). Questi ultimi
stanno sviluppando i quadrupoli superconduttori.
Il cavo superconduttore e sviluppato in collaborazione con il CERN
- APPENDICE
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Formazione di laureandi e dottorandi che possono poi trovare sbocchi lavoirativi
nell’industria.
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
Lo sviluppo di magneti superconduttori a carica rapida puo avere delle ripercussioni
nella realizzazione di magneti superconduttori per applicazioni medicali, come, ad
esempio, alcuni componenti degli acceleratori per adroterapia.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 82
TERAHERTZ
Produzione e uso di radiazione terahertz (100 GHz-10 THz; 1000-30 microns)
per diagnostica longitudinale di fasci di elettrono ultracompressi e applicazioni
spettroscopiche
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATE
Beamline THz associata al Free Electron Laser SPARC presso i laboratori nazionali
di Frascati.
Con questa infrastruttura si intende utilizzare la radiazione THz prodotta attraverso
l’interazione di un fascio di elettroni ultracompressi (sub-ps) con una targhetta
metallica (CTR) sia per la diagnostica del fascio stesso che per coprire la cosiddetta
THz gap, ovvero quella regione spettrale 100 GHz-10 THz; 1000-30 microns, che
a dispetto del grande interesse applicativo e scientifico, soffre di mancanza di sorgenti e materiali ottici.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
Periodo 2013-2015;
Costruzione camera di estrazione THz su SPARC; studio dell’emissione in funzione
dei parametri di macchina; diagnostica shot-by-shot; Uso della radiazione per applicazioni spettroscopiche
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
300 Keuro
RISORSE DISPONIBILI
Finanziamento commissione V 100 Keuro
Risorse in house 50 Keuro
Risorse esterne (contratti europei, collaborazioni con Universita) 100 Keuro
RISORSE DA ACQUISIRE
Da aquisire personale a contratto (assegno di ricerca)
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Sapienza Universita di Roma;
LAL Universite Paris-Sud;
Network FP7: Eletromagnetic fields generated by accelerated charge-particles;
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Convegni organizzati su uso radiazione THz: WIRMS 2011 Trieste;
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
Possibilita di uso della radiazione THz per applicazioni di diagnostica medica;
Uso della radiazione THz per diagnostica di materiali;
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PIANO TRIENNALE 2013-15
OBIETTIVI
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 83
RDH (Ricerca e Sviluppo in Adroterapia)
OBIETTIVI
Da molti anni l’INFN mette a frutto le sue competenze contribuendo allo sviluppo
dell'adroterapia, ovvero dell'applicazione dell'accelerazione di particelle elementari
cariche adroniche (protoni e nuclei) per la realizzazione di terapie oncologiche di alta
precisione, complementari, e in alcuni casi sostitutive, della radioterapia convenzionale con fotoni. Per esempio, l’INFN ha realizzato la prima facility italiana di trattamento clinico con fasci di protoni presso i suoi Laboratori Nazionali del Sud a Catania.
Tale facility fino ad oggi, pur in un contesto diverso da una struttura clinica, ha già
trattato con successo circa 300 pazienti affetti da tumori della regione oculare. Inoltre
l'INFN è socio partecipante del Centro di Adroterapia Oncologica (CNAO) a Pavia in
virtù della legge n. 388/2000, avendo contribuito alla progettazione, realizzazione e
messa in funzione del sincrotrone acceleratore di protoni e ioni, nonchè all’esecuzione
delle misure per la caratterizzazione radiobiologica dei fasci terapeutici, preliminare
e necessaria all’avvio della fase clinica.
Con il progetto qui proposto si vuole rafforzare la presenza INFN nel settore, proseguendo negli sviluppi già iniziati e contribuendo ulteriormente all’innovazione nel
campo. Gli obiettivi di questa proposta sono riassunti in 8 sottoprogetti:
1) Sviluppo di software per piani di trattamento specifici e mirati, continuando
l’esperienza di collaborazione industriale iniziata nel 2009
2) Realizzazione di una campagna di misure di effetti radiobiologici utili a
caratterizzare trattamenti adroterapici con protoni e ioni, esplorando in
particolare possibili fenomeni e conseguenze su tessuti sani limitrofi al volume
da trattare.
3) Sviluppo di tecniche di imaging specifiche per l’adroterapia mediante la tecnica
della Tomografia Computerizzata con protoni
4) Sviluppo di rivelatori per il controllo del trattamento, ed in particolare dei
rivelatori di range residuo
5) Sviluppo di tecniche per il monitoraggio della dose nei trattamenti (PET in-vivo e
misura di secondari emessi)
6) Misura delle sezioni d’urto di frammentazione di nuclei adatti per fasci terapeutici
7) Sviluppo di sistemi per il monitoraggio di fasci per adroterapia ad alta intensità
8) Sviluppo di nuovi componenti per acceleratori da usare in adroterapia (es.
sorgenti di ioni)
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATE
Il progetto non si propone di realizzare nuove infrastrutture ma di contribuire a
produrre metodi e strumentazione utili a migliorare l’operazione dei centri di adroterapia esistenti o in fase di progettazione o costruzione.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
Per ognuno dei sottoprogetti indicati è possibile indicare l’evoluzione in 3 anni.
RISORSE DISPONIBILI
Il progetto è finanziato, a partire dal 2013, con i fondi della Commissione Scientifica Nazionale V per circa 220 kEuro/anno. In termini di risorse umane, ad RDH
contribuiscono circa 40 FTE.
RISORSE DA ACQUISIRE
Il progetto intende promuovere collaborazioni industriali dalle quali trarre risorse per
contratti a tempo determinato destinati alla realizzazione degli obiettivi elencati. Ulteriori risorse possono essere acquisite da progetti PRIN, FIRB promossi nelle strutture
INFN che partecipano al progetto, da fondi POR e da proposte per Grant ERC.
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Oltre che con il CNAO, esistono collaborazioni in questo campo con laboratori e
agenzie di ricerca internazionali quali CERN, IN2P3 (Francia), GSI e Heidelberg (Germania), MEDAUSTRON (Austria), NIRS (Giappone) e altri istituti di Adroterapia in Europa e Stati Uniti. In prospettiva l'INFN si propone come interlocutore per altri progetti
di Adroterapia sul territorio nazionale, quali ATREP (Trento), che sta entrando nella
fase di commissioning. L’INFN è anche fortemente interessato al progetto di adroterapia della Regione Sicilia. In Italia ci si propone di essere in contatto con CNR, ISS e
diversi centri di ricerca e cura sotto il controllo del Ministero della Salute. Ulteriori collaborazioni in questo ambito vede la partecipazione dei gruppi INFN coinvolti grazie
ad alcuni progetti Europei specifici del 7° Programma Quadro.
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
L’attività proposta in RDH contribuisce alla formazione di studenti Universitari, studenti Ph.D e ricercatori post doc. Alcuni dei ricercatori coinvolti contribuiscono direttamente a corsi universitari e a master di 2 livello per fisici, ingegneri e tecnici
specializzati nel campo della fisica applicata alla medicina, nella gestione di acceleratori di particelle per Adroterapia.
97
PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 84
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
Le attività proposte mirano a stabilire una collaborazione diretta con aziende singole o consorziate operanti nel settore sia in Italia che in Europa (principalmente
PMI). Attraverso queste collaborazioni si mira a promuovere specifiche azioni di
trasferimento tecnologico da una parte per valorizzare i prodotti INFN e dall’altra
per promuovere un innalzamento della competitività delle aziende coinvolte.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
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REDSOX REsearch Drift for Soft X-rays
OBIETTIVI
• Large surface Silicon Drift Detectors for X-ray astrophysics,
• Evolution of SDD technology in collaboration with FBK CMM Trento
• High energy resolution detectors for soft X ray
• Detectors for Advanced Light Sources
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATA
The research moves in two complementary directions.
1) the detectors developed in the previous XdXl experiment have made possible a proposal to the European Space Agency for an X-ray astrophysics, the LOFT proposal.
http://www.isdc.unige.ch/loft/index.php
This proposal has been selected among many others to be forwarded on to an assessment phase. It is a relevant success in the European scenario. It is a totally INFN
developed technology for which an effective technology transfer has been realized
towards FBK Trento which is now among the world leaders in this technology which,
for industrial applications, is already allowing successful contracts. It is now matter
of consolidating this technological result and to bring the proposed satellite detector
to overcome the Phase A. Reliability, redundancy and detailed deep consideration of
every aspect of the detector need to be carried ahead with a strong collaboration including ASIC experts, detectors experts and space engineers.
2) The same technology offers potential solutions to one of the most difficult challenges for today’s detectors development projects, the applications to synchrotron
radiation and free electron lasers facilities. Here, in collaboration with the team of
Sinctrotrone Trieste, it will be possible to test the limits of the detection systems based
on silicon devices and dedicated read-out systems in particular regarding the energy
resolution for low X-ray energies.
The reciprocal fertilization of this two evolving lines using the same base technology
but looking towards different requirements is an additional interesting element.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
The first year (2013) we will check new design solutions for both electronics and
detector’s architecture design together with the latest technology solution available at FBK (6 inch technology). Centre of gravity of the activity will be LOFT while
for ALS detectors we will start evolutionary iteration. Progressively the focus will
be moved to the first results made available for ALS towards the first production
iterations. The aim is to deliver solutions for ALS which can be made available to
the whole community.
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
Single systems for ALS detectors if available would have a cost in the range of 1
million euro. The ESA project using INFN technology is in the range of 100 Meu
RISORSE DISPONIBILI
About 35 research personal including technicians and engineers (more than 15
FTE), dedicated specialized laboratories in Trieste, Milano Politecnico, Rome IASF,
Bologna INAF, ST-Trieste.
RISORSE DA ACQUISIRE
The laboratories needs to adjourn the actually available instrumentations, most
of the expenses are in the production of dedicated detectors and electronics and
in the realization of specific test benches.
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
The loft project implies a very large international collaboration in which the INFN
personnel leads the whole detector development and is actively present.
The ALS detectors are developed in the frames of a generalized need and explicit
requests from that community.
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
There are two very interesting aspects where the formation is involved.
1) CMOS ASICS analogical front end with extreme low noise performances and
low level consumption
2) Silicon detectors based on the drift technology used in the low energy x-ray
frames. Besides the normal researcher formation activity the collaboration will
be looking for specific external formation requirements.
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
Since the inception of the leadership of INFN in silicon detectors evolution various
applications in the medical field using this findings have been introduced and different spin-off are born using this technology. We expect more to come.
/
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 86
INFN-E
HORIZON 2020 PILLARS
SOCIETAL CHALLENGES – INDUSTRIAL LEADERSHIP AND COMPETITIVE FRAMEWORKS
PARTNER INDUSTRIALI
Acciaierie Beltrame, Ansaldo Nucleare, CAEN, SOGIN, Tecnogamma; contatti in
corso con ASG, Gilardoni, Enel
COLLABORAZIONI
CON ENTI NAZIONALI
E INTERNAZIONALI
CNR, ENEA, Politecnico Milano, Politecnico Torino, JRC-Ispra (Euratom), SCK-CEN
(Belgio), Università Statale di Mosca
COMPETENZE
 Rivelatori di nuclei, particelle e radiazione
 Applicazioni di acceleratori di ioni e particelle a problematiche nell’ambito
dell’energia nucleare
 Formazione superiore e professionale
AMBITI DI STUDIO E R&D
•
•
•
•
PROGETTI SPECIFICI
1. SICUREZZA NUCLEARE
ATTIVITÀ SVOLTE
TEMPISTICA
A. CONTROLLO
CONTAMINAZIONE
AMBIENTALE E DEPOSITI
SCORIE
Monitoraggio on-line tramite rivelatori a
fibre scintillanti dell'attivita di fusti contenitori di sostanze radioattive nei depositi
e segnalazione di eventuali perdite (LNS,
Sez. Mi; Ansaldo Nucleare, SOGIN;
http://www.lns.infn.it/link/DMNR)
Recente test su fusti reali presso l’ex
centrale del Garigliano. Protocollo d’intesa con SOGIN per sviluppo industriale
di questa tecnologia in 2012-2014.
Smantellamento degli impianti (decommissioning) e trattamento delle scorie
Controllo dei materiali radiologicamente rilevanti (sicurezza ai varchi)
Monitoraggio ambientale
Studio di nuove tipologie di impianti per la fissione nucleare, con caratteristiche
di sicurezza avanzate (ADS, reattori veloci Generation IV) e sviluppo di nuove
metodologie di test
• Sviluppo di impianti per la fusione nucleare
• Formazione e divulgazione
B. RIVELAZIONE NON
INVASIVA DI SORGENTI
E MATERIALI RADIOATTIVI
IN AMBITO INDUSTRIALE
E PORTUALE
Tomografia rottami industriali, container, Finanziamento dall’UE nell’ambito del
etc. con muoni cosmici mediante camere FP7 come progetto MUSTEEL (2010RPC (Sez. Pd, Gruppo collegato Bs, Sez. 2012)
Ge; Tecnogamma, Acciaierie Beltrame)
Rivelazione diretta di fotoni o neutroni da Finanziamento dall’UE nell’ambito del
container con scintillatori a grande area FP7 come progetto Scintilla (2012caricati al gadolinio (Sez. Ge, JRC-Ispra; 2014)
Ansaldo Nucleare)
Rivelazione di neutroni tramite cattura in Sperimentazione prototipo entro 2013
un recipiente d’acqua (Sez. Ge)
Realizzazione prototipo basato su scintillatori plastici per monitoraggio esterno
tramite rivelazione dei flussi di antineutrini emessi dal nocciolo (Sez. Ge; Ansaldo Nucleare)
Misura fondi e sensibilita
̀ prototipo
presso i reattori di Cernavoda (Romania). Il rivelatore completo presenta alti
costi e quindi richiede un finanziamento
dedicato.
- APPENDICE
C. MONITORAGGIO POTENZA
E BURN-UP NEI REATTORI
COMMERCIALI
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Sviluppo rivelatori per neutroni basati su In preparazione
Silicio per monitoraggio CASTOR (LNS,
JRC-Ispra)
/
NUOVA PROPOSTA
PIANO TRIENNALE 2013-15
Sviluppo di nuovi rivelatori silicon drift per R&D conclusa, ricerca partner industriali
il monitoraggio ad elevata risoluzione e
angolo solido di raggi X (Sez. Ts)
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cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 87
PROGETTI SPECIFICI
2. ADS, REATTORI VELOCI,
TRASMUTAZIONE SCORIE
ATTIVITÀ SVOLTE
TEMPISTICA
A. SISTEMI INNOVATIVI A
NEUTRONI VELOCI, ADS
E INCENERITORI DI SCORIE
Elaborazione proposta di un centro nazionale per l’addestramento e la ricerca
sulle tecnologie nucleari e la trasmutazione delle scorie (Sez. Ba, Ge, LNF, LNS,
MiB, Pv, ENEA, LENA-Università di Pavia,
Politecnici di Milano e Torino; Ansaldo
Nucleare). Elemento centrale sarebbe un
generatore di neutroni di bassa potenza
(< 300 kW), basato su un sistema del tipo
ADS con matrice di Piombo solido, controllato nella fase prototipale dal fascio di
protoni del ciclotrone di SPES, incidente
su un bersaglio di Berillio (la cui resa di
neutroni è stata misurata ai LNS). Il sistema, se caricato interamente a scorie
senza materiale fissile, offre la possibilità
di studiarne le prestazioni come puro inceneritore di attinidi, tramite la fissione
veloce, oppure trasmutatore di frammenti di fissione (Tc, Cs etc.) tramite la
cattura di neutroni.
E stato preparato un Conceptual Design
Report preliminare che mostra come
l’uso di acceleratori piu potenti quali
IFMIF permetterebbe di passare da un
dimostratore ad un inceneritore vero e
proprio.
Entro il 2012 verra completato lo studio
della versione con combustibile irraggiato (“spent fuel”).
Finanziamento dall’UE nell’ambito del
progetto FP7 “FREYA” (2011-2015) per
misure presso l’apparato Guinevere
(SCK- CEN, Belgio).
Esperimento a zero potenza (Sez. Mib, Pv,
Politetcnico di Milano), basato su di un
piccolo sistema sottocritico con Uranio naturale e acqua presso il LENA di Pavia. Si
programma di sostituire l’acqua con pallini
di Piombo ottenendo così uno spettro di
fissione non moderato. L’inserzione di una
sorgente di neutroni esterna permetterà
di studiare la cinetica del sistema.
Sono state effettuate simulazioni della
configurazione col Piombo e si sta lavorando per le necessarie pratiche autorizzative, dalle quali dipende la tempistica.
Il materiale sarà approvvigionato entro
il 2013.
Simulatore di spettro di neutroni veloci
di un reattore (LNL). Il ciclotrone di SPES
verrebbe usato per produrre neutroni da
un bersaglio di Tungsteno, utilizzando
poi un’opportuna combinazione di materiali per rimodulare lo spettro primario
e renderlo simile allo spettro veloce di
un reattore.
Lo studio di fattibilità è stato completato. L’apparato completo presenta alti
costi e quindi richiede un finanziamento
dedicato.
Rivelatori basati su cristalli di diamante
(Sez. Ge, To), caratterizzati da segnali
molto veloci e alta resistenza alla radiazione. R&D su rivelatore in grado di misurare l’energia dei neutroni.
Rivelatori commerciali sono stati testati
con varie sorgenti. Collaborazione con
Università di Tor Vergata ed ENEA per lo
studio di fattibilità di un rivelatore a sandwich.
R&D deve concludersi nel 2013.
101
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
B. RIVELATORI INNOVATIVI
PER FLUSSI INTENSI DI
NEUTRONI ENERGETICI
(DA FISSIONE E FUSIONE)
R&D su rivelatore a fibre ottiche al quarzo Alcuni rivelatori sono stati realizzati e teper misure on-line a pochi gruppi (LNL). stati e si sta verificando la possibilità di
L'obiettivo è realizzare dei rivelatori per provarli al CN dei LNL
misure praticamente puntuali (spazialmente) di alti flussi.
- APPENDICE
PROGETTI SPECIFICI
3. FUSIONE NUCLEARE
ATTIVITÀ SVOLTE
TEMPISTICA
A. ITER
l contributo primario dell’INFN a ITER
consiste nel progetto e costruzione,
nell’ambito del Consorzio RFX con
ENEA, CNR e Universita di Padova, di
una test facility per il sistema di Inie-
Nel 2010 e stato completato il progetto
della sorgente di ioni negativi che dovra
essere montata ai LNL e lo studio della
dinamica del fascio di ioni. Il 2011 si e
concluso con l’approvazione definitiva
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 88
zione a Atomi Neutri (NBI), che costi- da parte dell’organismo Europeo “Futuira uno dei principali metodi di riscal- sion for Energy” della test facility da codamento ausiliare del plasma e verra struire presso il CNR di Padova.
realizzato dal Consorzio presso il centro
di ricerca CNR di Padova. I LNL supportano il progetto con lo studio della dinamica dei fasci, la progettazione della
criogenia e lo studio delle alte tensioni
in vuoto.
NUOVA PROPOSTA
Studio Test Blanket Modules e scherma- Tesi PhD in corso
ture ITER (Sez. Ge)
B. IFMIF (INTERNATIONAL
FUSION MATERIALS
IRRADIATION FACILITY)
L’INFN (LNL, Sez. Pd, To, Bo) contribuisce
al Broader Approach con la progettazione
e realizzazione dei RFQ di alta potenza
per il primo stadio di IFMIF, un doppio acceleratore lineare di deutoni ad altissima
intensità (40 MeV, 130 mA) dedicato alla
produzione di neutroni (circa 1017 n/sec)
per lo studio dei materiali per ITER. La
parte del progetto sino ad ora finanziata
(EVEDA, 9 MeV e piena corrente) verrà
realizzata da una collaborazione europea
(INFN e principalmente CEA-Francia, CIEMAT- Spagna) e installata in un’infrastruttura specifica della JAEA (Japan Atomic
Energy Agency) presso Rokkash (Giappone). Il primo stadio da 5 MeV che
l’INFN sta costruendo rappresenta il quadrupolo a radiofrequenza più potente al
mondo.
C. NUOVA PROPOSTA
Diagnostica ed imaging del Burning Pla- In preparazione
sma ai Tokamak (LNF)
PROGETTI SPECIFICI
4. FISICA DEI NEUTRONI
ATTIVITÀ SVOLTE
TEMPISTICA
Rilancio, nell’ambito delle attivita di Fisica
teorica dell’INFN, delle ricerche sulla Fisica
dei neutroni e sulle teorie di trasporto, in
collaborazione coi Politecnici di Milano e
Torino.
È stato dato un contributo al CDR sull’ADS proposto per i LNL (vedi sopra).
Obiettivi 2012-2014: studiare il comportamento cinetico e dinamico (dipendenza dalla temperatura) dei sistemi
basati su neutroni veloci, fornendo elementi importanti per la comprensione
del funzionamento di ADS esistenti o in
corso di realizzazione in Europa quali
GUINEVERE e MYRRHA.
Dopo la brasatura del primo prototipo a
LNL a fine ottobre 2010, è cominciata la
costruzione dei 18 moduli che costituiscono la struttura. Sono previsti dei test
parziali in Europa seguiti dall’installazione e test con il fascio a Rokkasho a
partire dal 2013. L’INFN contribuisce
con proprio personale al programma di
integrazione delle varie componenti dell’acceleratore in Giappone.
102
PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 89
ERMES (Environmental Radioactivity Monitoring for Earth Sciences)
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PIANO TRIENNALE 2013-15
The environmental radioactivity plays a key-role in several physical research activities, from Solid and Fluid Earth Dynamics to Neutrino and Dark Matter detection
as well as Nuclear Metrology, Health Safety, Nuclear Safety, and Nuclear non-proliferation.
The environmental radioactivity represents itself as a synergy crossover in space
and time from all Environmental Sciences: radionuclides and radioactive decays
are bridging past, present and future processes, and linking Earth’s environmental
dynamics. Cosmogenic, primordial and anthropogenic radionuclides are powerful
tracers in Environmental Sciences for better characterisation of the Earth’s atmosphere, oceans, and overall hydrological processes (water vapour dynamics, meteoric precipitations, groundwater, etc.). Primordial radionuclides are also
fundamental probes for studying Earth’s interior, opening new scenarios in Earth’s
heat flow modelling as well as geodynamical processes in upper mantle and lithosphere. Therefore, a comprehensive understanding of Earth’s climate, geodynamics, interior, and rare events requires high accuracy radioactivity measurements
for studying and modelling physical processes and feedbacks between each environment, and inside each one. Indeed, the numerical modelling of complex systems such as those mentioned need, a growing number of experimental data
with the highest possible accuracy for the scientific validation.
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATE
In the framework of the experiment ERMES has been realized inside the Gran
Sasso National Laboratory an automatic groundwater radioactivity monitoring network. Moreover, the experiment will realize an ultra-low level world reference laboratory in collaboration with International Atomic Energy Agency and European
Commission Joint Research Centre – Institute for Transuranium Elements.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
The groundwater radioactivty monitoring base network is completed and may be
implemented with other stations in future depending to new funds avalaibility. The
ultra-low level world reference laboratory is planned to be completed in two years.
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
The estimated costs of the groundwater radioactivity monitoring network and the
ultra-low level world reference laboratory are 200 kEuro and 5 MEuro, respectively.
RISORSE DISPONIBILI
Funds from the INFN Scientific Committee V (11 kEuro) and Italian Ministry of Education, University and Research (3.5 MEuro).
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Several cooperation agreements with other scientific institutions and Research International Centres have been signed and are being defined:
- International Atomic Energy Agency-Environment Laboratories
- European Commission Joint Research Centre-Institute for Transuranium Elements
- Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty Organization (United Nations)
- Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency (Australia)
- University of Oxford – Department of Earth Sciences (United Kingdom)
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
In the framework of the Gran Sasso Science Institute will be planned several training activities for the high level formation of new researchers, in collaboration
with the scientific institutions involved in ERMES collaboration.
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
All ERMES research activities as well as the ultra-low level world reference laboratory are potentially of interest for technological transfer. Some cooperation agreeements with Companies are being defined.
/
OBIETTIVI
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 90
SCF_LAB, il laboratorio industriale per la caratterizzazione del posizionamento
laser dei satelliti e della Luna per Galileo, GMES e la Relativita Generale
SCF_LAB (Satellite/lunar laser ranging and altimetry Characterization Facilities’ LABoratory), il laboratorio industriale per la caratterizzazione del posizionamento
laser dei satelliti e della Luna per Galileo, GMES GR Sito: Frascati (RM), presso
INFN-LNF (Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN).
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
40 mesi: progettazione, acquisizione e integrazione della strumentazione (18 mesi),
test retroriflettori, calibrazioni, analisi dati (18 mesi), pubblicazione dei risultati e armonizzazione dell’infrastruttura realizzata e delle procedure sviluppate (6 mesi)
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
3.5 M€ (infrastruttura esistente)
RISORSE DISPONIBILI
Apparati sperimentali SCF e SCF-G, Camera pulita.
Lo SCF_LAB attualmente caratterizza in condizioni spaziali la risposta ottica dei
retroriflettori, sia quella ricevuta a Terra (far field diffraction pattern, risposta ottica
in campo lontano), sia quella emessa a bordo (near field Fizeau interferogram, risposta ottica in campo vicino). Inoltre caratterizza contemporaneamente il loro
comportamento termico in orbita.
Questo viene fatto tramite due apparati sperimentali dedicati unici al mondo: la
SCF (di proprietà dell’INFN) e la SCF-G (co-proprietà di ASI e INFN, dedicata a Galileo e al GPS-III; progetto ASI-INFN “ETRUSCO-2”). SCF e SCF-G sono due prodotti
Italiani originali, classificati come “Optical Ground Support Equipment” in campo
spaziale. La SCF e lo SCF-Test sviluppati da INFN dal 2006, sono un nuovo standard
industriale spaziale accettato come tale da ASI, NASA, ESA. L’attività è in sinergia
col progetto tecnologico INFN “ETRUSCO-GMES” per il Global Monitoring for Environment and Security.
RISORSE DA ACQUISIRE
Dotare lo SCF_LAB della strumentazione ottica, elettronica e meccanica per la calibrazione temporale e spaziale precisa e metrologicamente certificata del tracciamento laser di retroriflettori nella SCF e SCF-G (cioè come se fossero nello spazio).
Il cuore della calibrazione sarà la misura del tempo di volo d’impulsi laser corti con
accuratezza temporale del pico-secondo e accuratezza spaziale sub-millimetrica.
Il costo di totale sarà di 2.5 M€ (risorse da acquisire).
Costo manutenzione annuale (escluso personale): 25K€.
L’implementazione e sfruttamento delle nuove risorse soddisferà lo scopo della
geodesia spaziale moderna di definire il Geocentro con precisione di 1 mm e stabilità di 0.1 mm/anno su periodi di dieci anni.
COLLABORAZIONI NAZIONALI
INFN-LNF: Primo Contraente Industriale e Coordinatore Scientifico. Collaborazioni
- APPENDICE
Applicata al sistema Sole-Terra-Luna la calibrazione del ToF e il nuovo retroriflettore
lunare sviluppato da INFN e University of Maryland/NASA, permetteranno di migliorare fino a un fattore 100 (in un periodo da alcuni a 10 anni) importanti test
sperimentali della relatività generale di Einstein: violazione del Principio di Equivalenza Debole e Forte (parametro PPN beta), violazioni della legge 1/r^2 (potenziale
di Yukawa), precessione geodetica, variazione temporale della constante di gravitazione universale, G.
104
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATA
/
Ambiti di riferimento HORIZON 2020: COMPETITIVE INDUSTRY, BETTER SOCIETY,
EXCELLENT SCIENCE
• Tracciamento laser con precisione sub-millimetrica delle orbite dei satelliti e della
Luna. Le applicazioni alla Navigazione Satellitare (Galileo) e a satelliti di
Osservazione della Terra (per esempio Cosmo-SkyMed Second Generation)
ricadono in COMPETITIVE INDUSTRY e BETTER SOCIETY.
• Miglioramento della definizione del centro di massa della Terra (Geocentro) e
della scala delle lunghezze nello spazio per Navigazione Satellitare,
Posizionamento Globale e Osservazione della Terra
• Miglioramento di un fattore fino a 100 di misure e test della Relativita
̀ Generale
nel sistema Sole-Terra-Luna; migliore stima del centro di massa della Luna
(Selenocentro)
• Gemellaggio dello SCF_LAB con ASI-CGS (vedi “Azioni connesse con la
formazione”).
PIANO TRIENNALE 2013-15
OBIETTIVI
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 91
e/o INTERNAZIONALI
in corso:
Partner Nazionali:
1) ASI-CGS (Agenzia Spaziale Italiana – Centro di Geodesia Spaziale Giuseppe
Colombo);
2) Aeronautica Militare Italiana.
Partner Internazionali:
1) NASA (GSFC e ARC),
2) University of Maryland at College Park (MD, USA);
3) Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (MA, USA).
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
• Corsi di formazione per Cadetti dell’Accademia Aeronautica di Pozzuoli.
• Corsi di formazione per studenti estivi americani nell’ambito del programma
di scambio tra INFN e DoE (Department of Energy, USA):
http://www.lnf.infn.it/summer_student/.
• Scambio di personale e competenze con ASI-CGS.
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
Fornitura di servizi completi per la caratterizzazione del tracciamento laser dei satelliti e della Luna, capace di soddisfare il mercato mondiale, cioè la domanda di
industrie spaziali, agenzie spaziali, centri di ricerca e accademici nazionali e internazionali.
Questo verrà realizzato con un particolare riguardo ai servizi e le applicazioni per
Galileo e GMES.
Creazione di un Centro Nazionale d’Eccellenza e Alta Formazione nelle discipline
del tracciamento laser di precisione dei satelliti e della Luna.
105
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 92
SPARC_LAB (Sources for Plasma Accelerators and Radiation Compton with
Lasers and Beams)
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
2013
Completamento del sistema di sincronizzazione. Completamento commissioning
delle line di trasporto del fascio di elettroni e fotoni per gli esperimenti di accelerazione a plasma.
Completamento esperimento di mammografia con la radiazione X Thomson.
Completamento delle line sperimentali per gli esperimenti test con radiazione FEL e THz.
Test con le nuove strutture acceleranti in banda C ed i nuovi ondulatori magnetici a
corto periodo. Attività sperimentale con il FEL e la sorgente THz.
Progettazione nuova sala sperimentale.
2014
Attività sperimentale con la sorgente X Thomson.
Inizio attività sperimentale con accelerazione a plasma e
con FEL pilotato da acceleratore a plasma.
Attività sperimentale con il FEL e la sorgente THz con schemi di pumb and probe.
Avvio procedure per realizzazione della nuova sala sperimentale.
2015
Upgrade dell’energia del linac da 200 MeV a 400 MeV mediante installazione di
strutture acceleranti in banda C.
Inizio costruzione nuova sala sperimentale.
Attività sperimentale con la sorgente X Thomson, i plasmi, il FEL e la sorgente THz.
2016
Fine costruzione nuova sala sperimentale.
Inizio attivtà di SPARC_LAB come user-facility.
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
Investimenti pregressi:
INFN: Adeguamento sala sperimentale 3 M€. Linee di fascio di elettroni 3 M€.
Laser di potenza 2.5 M€, relativa infrastruttura 1 M€.
MIUR: Fotoiniettore e linea FEL 7+5 M€. Banda C (programma SPARX-fase2) 1 M€.
106
- APPENDICE
Realizzazione di un laboratorio interdisciplinare con sorgenti di radiazione FEL,
THz, X-Thomson di ultima generazione.
Realizzazione di una sala sperimentale attrezzata e delle relative line sperimentali
ad uso degli utenti delle sorgenti di radiazione.
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
INFRASTRUTTURE
DI RICERCA CHE SARANNO
REALIZZATE
/
SPARC_LAB è un laboratorio interdisciplinare dalle caratteristiche uniche nel panorama mondiale. Nato dall’integrazione di un fotoiniettore di ultima generazione,
in grado di produrre fasci di elettroni fino a 200 MeV di energia con alta corrente
di picco (>1 kA) e bassa emittanza (<2 mm-mrad), e di un laser ad alta potenza
(> 200 TW), in grado di generare impulsi ultra corti (<30 fs), ha già permesso la
realizzazione di sorgenti di radiazione innovative e la sperimentazione di nuove
tecniche di accelerazione di particelle mediante laser. In particolare è stato realizzato un Laser ad Elettroni Liberi (è stata osservata radiazione coerente accordabile
tra 500 nm e 40 nm in nuovi regimi di operazione), una sorgente di radiazione
THz a banda stretta (<30%) ed alta energia (>10 mJ) e sono stati accelerati elettroni fino a 100 MeV in 4 mm in un plasma eccitato da laser in regime di auto
iniezione.
Nel 2013 i fasci di elettroni e fotoni saranno sincronizzati sulla scala delle decine
di fs, requisito essenziale per il futuro programma sperimentale volto alla realizzazione di una sorgente di raggi X mediante back- scattering Compton/Thomson e
per l’investigazione di nuove tecniche di accelerazione ultra-compatte ad alto
campo accelerante (> 1 GV/m) basate sull’eccitazione di onde di plasma, in grado
di produrre fasci di elettroni di alta qualità in regime di iniezione esterna (2014).
Parallelamente fasci di protoni e ioni potranno essere estratti ed accelerati con
plasmi prodotti da laser di potenza incidente su bersaglio solido. Le competenze
e la strumentazione sviluppate in SPARC_LAB permetteranno di realizzare il primo
esperimento dimostrativo di un FEL pilotato da un acceleratore a plasma, aprendo
le porte alla V generazione di sorgenti di luce di sincrotrone ultra-compatte (2014).
Infine un upgrade dell’energia del linac da 200 MeV a 400 MeV mediante installazione di strutture acceleranti in banda C (2015) permetterà anche di estendere
la produzione di raggi gamma nel dominio della fotonica nucleare, mediante sorgente Compton back-scattering a piu’ alta energia.
Dal 2016 si prevede l’operazione di SPARC_LAB anche come “user facility” rivolta
agli utenti di radiazione coerente THz a banda stretta e UV-X con impulsi ultracorti (<100 fs).
PIANO TRIENNALE 2013-15
OBIETTIVI
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 93
EU: 2.3 M€ per esperimenti con fotoiniettore (EUROFEL, EUCARD), banda C
(TIARA) e personale. Totale: 24.8 M€
Costi di esercizio: 0.5 M€/anno.
Ai costi del personale attualmente in servizio presso gli istituti proponenti, si deve
aggiungere una spesa di circa 1 M€/anno per contratti a tempo determinato a 6
ricercatori e 6 tecnici specializzati.
Totale: 1.5 M€/anno
107
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
RISORSE DISPONIBILI
Per il 2012 l’INFN ha stanziato 1.5 M€ (NTA+CSN5) per il completamento delle
linee di trasporto dei fasci di elettroni e fotoni ed i primi esperimenti. Il MIUR ha
finanziato con 1 M€ lo sviluppo di strutture acceleranti in banda C nell'ambito
del programma SPARX-fase2, con 0.5 M€ la strumentazione della linea Thomson
nell'ambito della collaborazione Europea ELI-NP e con 1 M€ lo sviluppo di nuovi
ondulatori e l’esperimento di FEL pilotato da plasma, nell’ambito della collaborazione Europea EUROFEL.
Totale: 4 M€
I costi di esercizio sono attualmente coperti dall’INFN.
RISORSE DA ACQUISIRE
10 M€ per il completamento della nuova sala sperimentale con linee per utenti e
sviluppo sorgente FEL di V generazione, acquisto di nuovi ondulatori a periodo
corto ed upgrade del sistema laser fino a 20 J.
1 M€/anno per personale a tempo determinato.
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Sebbene la proposta SPARC-LAB sia originata all’interno dell’INFN in collaborazione con il laboratorio ILIL di Pisa del CNR, l’attività di ricerca e sviluppo connessa
a SPARC e la progettazione dell’intera infrastruttura di ricerca SPARC-LAB è stata
oggetto sia di collaborazioni nazionali con l’ENEA, il CNR e Sincrotrone-Trieste,
che di collaborazioni internazionali che l’INFN ha regolamentato con Memorandum of Understanding dedicati con: SLAC (Stanford-USA), University of California
at Los Angeles (UCLA-USA), University of Tokyo, DESY (Amburgo), PSI (Svizzera).
Esistono inoltre collaborazioni in corso con CEA (Francia), Soleil, IN2P3 e Univ.
Paris sud (Francia), Lund (Svezia), Università di Mosca (Russia) e ASTeC (Inghilterra).
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Collaborazione con il dipartimento di fisica ed ingegneria delle università di Roma,
Milano, Pisa, Ferrara, UCLA, Mosca e Pechino per lo svolgimento di tesi di dottorato (circa 2 all’anno in crescita). Attività didattica presso le università ed in sede
per dottorandi e laureandi. Attività didattica presso prestigiose scuole internazionali di fisica degli acceleratori e lasers (USPAS, CAS, JUAS et al.).
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
Oltre al continuo sviluppo tecnologico promosso dalle iniziative di SPARC_LAB,
con coinvolgimento dell’industria italiana nell’ambito della tecnologia degli acceleratori, dei laser di potenza e della strumentazione diagnostica ed elettronica,
sarà possibile offrire ad una vasta comunità scentifica nazionale ed internazionale
un ampio spettro di ricerche interdisciplinari di punta. Dalla formazione d’immagini
a raggi X in funzione del tempo, sia nella scienza dei materiali che in biologia, medicina, chimica per l’ambiente, conservazione dei beni culturali e sicurezza nazionale, all’estensione di molteplici applicazioni di ottica non lineare a nuove regioni
spettrali. Nuove direzioni nella microscopia a raggi X e nuove metodologie nel
campo delle nanotecnoligie che si trovano in uno stato di rapidissima crescita.
Inoltre la realizzazione di acceleratori e sorgenti FEL ultra-compatti potrà arricchire
il panorama delle applicazioni industriali e mediche ponendo l’industria italiana in
primo piano in questo nuovo settore. Le applicazioni alla fisica fondamentale sono
altrettanto importanti sia per lo sviluppo di sorgenti Compton per la fisica nucleare
(collaborazione con ELI_NP) che per il contributo allo sviluppo di linear colliders
ad altissimo gradiente accelerante.
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 94
LARAMED (LAboratorio per RAdionuclidi di interesse MEDico)
Realizzazione di un centro per la produzione di radionuclidi di tipo innovativo e
sperimentale, basato sul ciclotrone da 70 MeV e 750 μA di cui l’INFN sta dotando i
LNL. Tale infrastruttura realizzerà sinergie fra scienza di base e applicazioni
tecnologiche, ponendo l’Italia all’avanguardia internazionale in questo campo.
FASI E TEMPI
DI REALIZZAZIONE
Tre anni. È già stato sviluppato un progetto dettagliato, da parte di un gruppo di lavoro
interdisciplinare, che include fisici, ingegneri, radiochimici e medici nucleari. Un’azienda
straniera interessata ad investire nell’impianto ha definito un business plan.
VALORE
DELL’INFRASTRUTTRA
Il valore dell’infrastruttura è stimato In 40 MEuro, prevedendo di poter produrre due
radiofarmaci non convenzionali simultaneamente.
RISORSE DISPONIBILI
20 MEuro, corrispondenti all’investimento già effettuato dall’INFN per l’acquisto del
cicloltrone e per l’edificio che dovra’ ospitare la macchina e l’infrastuttura
RISORSE DA ACQUISIRE
20 Meuro.
Ci si attende un cofinanziamento di circa 15 Meuro da parte del partner privato che
curerà la produzione e commercializzazione dei radiofarmaci
COLLABORAZIONI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
- Il progetto viene portato avanti da diverse strutture dell’INFN, fra cui
primariamente LNL, LNS, Sezioni di Ferrara, Milano e Padova, assieme alle locali
Università.
- I LNL hanno esperienza nello sviluppo di bersagli per acceleratori ad alta
intensità, mentre i LNS hanno esperienza nella conduzione dei ciclotroni e nella
ottimizzazione dei fasci per applicazioni medicali. Entrambi i laboratori sono
coinvolti in campagne di misure per la determinazione di parametri fisici
d’interesse per la medicina nucleare.
- Le Università partecipanti hanno competenze nel campo della fisica medica,
radiochimica e medicina nucleare.
- È stata avviata una collaborazione col Centro Francese di Arronax, per la
preparazione dei bersagli su cui verranno prodotti i radionuclidi e su temi di
radiochimica legati ai radiofarmaci.
- È in fase di perfezionamento un accordo con un partner privato che dovrebbe
curare la produzione e commercializzazione dei radiofarmaci
AZIONI CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
LARAMED sarà un eccellente riferimento per lo svolgimento di tesi di laurea e di
dottorato nel campo delle tecnologie nucleari d’interesse sanitario. Nell’ambito di
LARAMED inoltre potranno essere preparati tecnici diplomati nel campo delle
tecnologie sanitarie. La creazione di un nuovo centro di eccellenza servirà inoltre a
formare una nuova generazione di scienziati e tecnici che potrà sviluppare capacità
professionali riguardanti la ricerca ed il mercato nel settore medico.
IMPATTO
SOCIO - ECONOMICO
La realizzazione richiederà il coinvolgimento di aziende del settore, alcune delle quali
hanno già dimostrato interesse, nella fase di produzione e di distribuzione dei prodotti
sul territorio nazionale ed europeo.
- APPENDICE
In campo sociale la ricaduta sarà notevole, vista la necessità a livello internazionale di
approvvigionamento del tecnezio metastabile nel prossimo futuro e la possibilità di
accedere ad innovativi metodi di diagnosi e terapia grazie alla disponibilità dei relativi
radiofarmaci.
108
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
INFRASTRUTTURA
DI RICERCA CHE SARÀ
REALIZZATE
/
1) Produzione di radionuclidi di tipo innovativo e sperimentale d’interesse per la
medicina in diagnostica e terapia Si prevede la produzione di vari radionuclidi,
fra cui Sr-82/Rb-82 e Ge-68/Ga-68. 2) La produzione di Tecnezio metastabile
(Tc-99m) secondo le regole vigenti della farmacopea, in condizioni cosiddette
GMP (Good Manufacuting Practice), è altresì prevista in quantità sufficiente per
necessità Regionali per il loro impiego in campo clinico.
3) Sviluppo di bersagli per la produzione di radioisotopi d’interesse medico in grado
di sfruttare le elevate correnti di fascio dei moderni acceleratori ad alta intensità.
4) Campagne di misura di sezioni d’urto d’interesse per la medicina nucleare.
PIANO TRIENNALE 2013-15
OBIETTIVI
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 95
A5 APPENDICE AL PAR.
3.3.3 CALCOLO E RETI
L’INFRASTRUTTURA DI CALCOLO DISTRIBUITO IGI
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
Gestione, mantenimento e supporto dell’infrastruttura di calcolo distribuito Grid nazionale, integrata nella Grid Europea EGI, e sua evoluzione futura con integrazione
di funzionalita Cloud.
OBIETTIVI
Mantenere un elevato grado di efficienza e affidabilita dei servizi Grid e graduale integrazione di servizi Cloud, essenziali per la produzione, la gestione e l’elaborazione
dei dati scientifici di interesse dell’INFN. Ampliamento degli utenti ad atre comunita
scientifiche, in particolare ai progetti ESFRI, e ad altri settori (ad es. la PA).
QUOTA di PARTECIPAZIONE INFN
Il 70% circa delle risorse dell’infrastruttura Grid IGI appartengono all’INFN
INIZIO / TERMINE
L’infrastruttura si e sviluppata a partire dalla meta degli anni 2000 e si prevede possa
costituire anche per il prevedibile futuro lo strumento principale per soddisfare le esigenze dell’INFN e di altri settori scientifici per il calcolo ad elevato throughput.
STATO ATTUALE (2012)
L’infrastruttura IGI, e attualmente costituita da 58 data center distribuiti sul territorio
nazionale che rendono disponibili via Grid complessivamente circa 33.000 CPU per
il calcolo di vario tipo, 17 PByte per l’archiviazione su disco e 14 PByte per l’archiviazione su nastro. È utilizzata da circa 1.000 ricercatori appartenenti a 10 grandi aree
di ricerca che comprendono fisica, biologia, chimica computazionale, astrofisica, medicina, beni culturali, scienze ambientali ed e parte e parte integrante dell’infrastruttura europea distribuita di EGI, oggi costituita da piu di 350 data centers, con oltre
300.000 unita di elaborazione, 200 PByte di storage ed oltre 18.000 utenti. È stata
usata con successo per l’analisi dei dati degli esperimenti al LHC ed e stata fondamentale per la scoperta del bosone di Higgs.
Fa parte integrante di IGI anche l’infrastruttura di calcolo distribuita che il progetto
RECAS sta realizzando nelle regioni di convergenza.
OBIETTIVI 2013-5
Gestire, supportare e mantenere efficaci ed efficienti i servizi dell’infrastruttura Grid
italiana promuovendone l’adozione e l’uso da parte di nuove comunita scientifiche.
Continuare l’evoluzione verso una soluzione cloud integrata in Grid, semplificando
l’accesso alle risorse e ai servizi. Queste attivita saranno portate avanti nel quadro di
progetti a livello nazionale che coinvolgono sia altri enti di Ricerca (RECAS, DHTCS)
che imprese e Pubbliche Amministrazioni (PRISMA), e con progetti europei finanziati
dalla CE. Presentare proposte progettuali per le future call di Horizon 2020.
RISORSE FINANZIARIE
Finanziamento MIUR sul FO di 2 MEuro per gli anni 2000 e 2001.
Finanziamento MIUR di 13.7 MEuro per il progetto RECAS (2011-2014).
Richiesto finanziamento al MIUR (per il periodo 2013-2016 insieme a INAF, INGV,
CNR e GARR) per far evolvere l’infrastruttura e renderla in particolare funzionale alle
esigenze dei progetti ESFRI. Il finanziamento richiesto dall’INFN e di 4750 kEuro, pari
al 36% del totale, distribuito su 4 anni.
Contributi da progetti europei (EMI, EGI-InSPIRE) e nazionali (PRISMA)
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
IGI è integrata nell’organizzazione EGI che raccoglie e coordina le oltre 30 National
Grid Initiatives europee e serve le esigenze di oltre 200 Virtual Organizations. Ad IGI
contribuiscono risorse di calcolo appartenenti a vari Enti di Ricerca e Universita Italiane.
Il progetto RECAS e una collaborazione di INFN, Universita di Napoli “Federico II” ed
Universita di Bari.
ATTIVITÀ CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
IGI e integrata nell’organizzazione EGI che raccoglie e coordina le oltre 30 National
Grid Initiatives europee e serve le esigenze di oltre 200 Virtual Organizations. Ad IGI
contribuiscono risorse di calcolo appartenenti a vari Enti di Ricerca e Universita Italiane.
Il progetto RECAS e una collaborazione di INFN, Universita di Napoli “Federico II” ed
Universita di Bari.
109
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
INNOVAZIONE
E TRASFERIMENTO
TECNOLOGICO
Le competenze acquisite nella gestione dell’infrastruttura Grid nazionale sono risultate essenziali per contribuire a progetti che si prefiggono di sfruttare le potenzialita
offerte dalle piattaforme Cloud nel settore dell’E-government. Recenti esempi sono
il progetto PRISMA che si prefigge di sviluppare una piattaforma innovativa aperta e
interoperabile di cloud computing per i servizi di E-Government, e la collaborazione
di INFN con la Regione Marche su un progetto pilota per il deployment si servizi su
infrastruttura Cloud regionale.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 96
PROGETTI DI RICERCA TECNOLOGICA A SOSTEGNO DI “EXCELLENT SCIENCE”
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
Partecipazione a progetti cofinanziati dalla CE in ambito Grid, che hanno reso possibile la condivisione effettiva ed efficiente delle risorse di calcolo scientifico a livello
mondiale e il cui uso coordinato e risultato necessario per l'elaborazione e la gestione
delle grandi quantita di dati prodotte dai piu moderni strumenti scientifici:
- European Middleware Inititative (EMI: RI-261611);
- Integrated Sustainable Pan-European Infrastructure for Researchers in Europe
(EGI-InSPIRE: RI-261323)
- Collaborazione wLGC per la gestione delle risorse di calcolo dedicate agli
esperimenti a LHC
- altri progetti di supporto/disseminazione/training: AGINFRA, BIOVEL, EPIKH,
CHAIN, GISELA, We-NMR.
Nel periodo 2001-10, ha consentito all'INFN di ottenere in questo settore finanziamenti europei per un ammontare complessivamente superiore a 22 Milioni di Euro,
con 31 progetti approvati.
OBIETTIVI
EMI: sviluppo e rilascio di un insieme consolidato di componenti del middleware utilizzato sulla infrastruttura Grid Europea, armonizzando i tre principali stack middleware Grid: ARC, gLite e UNICORE.
EGI-InSPIRE: gestione e mantenimento di una infrastruttura di calcolo distribuito paneuropeo, inizialmente basata su Grid, ma capace di integrare anche nuovi paradigmi
come il Cloud computing e favorire l’allargamento dell’utilizzo ad una molteplicita
di comunita di ricerca.
EMI: 2 MEuro su 12 MEuro totali; EGI-InSPIRE: 1.6 MEuro su 26 Meuro totali.
INIZIO / TERMINE
EMI: inizio: 1.5.2010, conclusione: 30.4.2013
EGI-InSPIRE: inizio: 1.5.2010, conclusione: 30.4.2014
STATO ATTUALE (2012)
EMI: valutazioni molto positive dai revisori europei riguardo lo stato di avanzamento
del programma di lavoro;
EGI-InsPIRE: buon accordo con le iniziali previsioni di raggiungimento degli obiettivi di progetto
wLCG: l’infrastruttura Grid e stata fondamentale per l’analisi dei dati degli esperimenti
al LHC, notevoli successi ottenuti (scoperta del bosone di Higgs)
OBIETTIVI 2013-5
RISORSE UMANE
EMI: 16 FTE, di cui 8 finanziati da EC
EGI-InSPIRE: 16 FTE di cui circa la meta finanziati da EC
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
IGI e integrata nell’organizzazione EGI che raccoglie e coordina le oltre 30 National
Grid Initiatives europee e serve le esigenze di oltre 200 Virtual Organizations. Ad IGI
contribuiscono risorse di calcolo appartenenti a vari Enti di Ricerca e Universita Italiane.
Il progetto RECAS e una collaborazione di INFN, Universita di Napoli “Federico II” ed
Universita di Bari.
EGI-InSPIRE: circa 50 istituzioni di ricerca europee, in rappresentanza della infrastrutture di ricerca delle diverse nazioni.
ATTIVITÀ CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
INFNGRID e IGI organizzano vari corsi di formazione anche nell’ambito e a beneficio
dei partecipanti ai progetti EMI, EGI-InSPIRE e wLCG. Viene utilizzata anche l’infrastruttura di training GILDA.
- APPENDICE
EMI: CERN (coordinatore), varie Universita, Istituzioni e Centri di ricerca scientifica e
tecnologica come Julich, DESY, NIKHEF, CINECA, Universita di Oslo, Uppsala, Varsavia,
Dresda, Lunds, Dublino, Switch, Cesnet, KISTI.
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
Il contributo della CE all’INFN per EMI e EGI-InSPIRE e di circa 1 M€ all’anno.
RISORSE FINANZIARIE
/
EMI: individuare un modello per la sostenibilita del middleware dopo la fine del progetto EGI-InsPIRE: garantire qualita ed efficienza dell’infrastruttura Grid, aumentare
il numero degli utilizzatori, potenziare le attivita volte all’introduzione del paradigma
cloud e individuare un modello per la sostenibilita della gestione dell’infrastruttura
dopo la fine del progetto
wLCG: continuare a supportare le esigenze di calcolo degli esperimenti LHC
110
PIANO TRIENNALE 2013-15
QUOTA di PARTECIPAZIONE
INFN
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 97
INNOVAZIONE
E TRASFERIMENTO
TECNOLOGICO
111
Le attivita di EMI e EGI-InSPIRE hanno sviluppato soluzioni e prodotti innovativi utilizzati per creare e operare le piu importanti infrastrutture di calcolo scientifico distribuito oggi esistenti al mondo e ampliando cosi le capacita delle comunita scientifiche
di poterle sfruttare con successo per le proprie attivita di ricerca piu impegnative. Le
competenze acquisite nello settore dello sviluppo di software aperto e di middleware
per infrastrutture Grid e servizi IaaS Cloud ha generato la partecipazione a progetti
come PRISMA che si prefigge di sviluppare una piattaforma innovativa aperta e interoperabile di cloud computing per i servizi di E-Government, e una collaborazione
con la Regione Marche su un progetto pilota per il deployment si servizi su infrastruttura cloud regionale.
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 98
TIER2-ATLAS
INFRASTRUTTURE DI RICERCA
a) consistenza, valore scientifico, stato d'uso
- I Tier2 sono centri nazionali di calcolo, composti da una o più sale CED e
apparecchiature di storage e calcolo. I 4 centri di ATLAS sono situati a Frascati,
Milano, Napoli e Roma e costituisco la cosiddetta Federazione Italiana dei Tier2
di ATLAS. I centri hanno a disposizione complessivamente 3.2 PB di spazio disco
pledged e 33.6 kHS06 di potenza di calcolo, distribuiti in maniera pressocché
uniforme nei 4 siti.
Il valore scientifico di tali centri è fondamentale per il processamento dei dati
dell’esperimento, in misura del 10% della produzione di MC e analisi utente.
L’utilizzo delle risorse è totale e costante nel tempo, anche quando la presa dati
non è in corso.
b) operatività ed impiego in progetti di ricerca pubblica ed industriale
- I Tier2 di ATLAS finora hanno offerto risorse solamente per le attività di Fisica
delle Alte Energie, e in maniera quasi esclusiva ad ATLAS.
I Tier 2 di Napoli è coinvolto nelle attività dei PON SCoPE e RECAS e utilizza in
maniera in maniera costante parte delle risorse fornite da tali progetti.
c) eventuali necessità di interventi per la piena implementazione
- I centri sono completamente operativi da oltre 7 anni. Durante questo tempo le
risorse sono state sempre utilizzate al 100% ed annualmente adeguate alle
richieste dell’esperimento ATLAS. Per il 2013 è necessario un acquisto di ~750TB
di storage e di ~6kHS06 di CPU, incluse la sostituzione delle risorse obsolete.
d) programma di nuovi investimenti, con indicazione:
- dei costi complessivi, incluse le spese di funzionamento
- del rapporto costi/benefici anche in termini di attrattività di investimenti esteri
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- I centri Tier2 sono parte integrante del progetto WLCG (http://wlcg.web.cern.ch)
sin dalla loro creazione. WLCG si occupa del coordinamento e della gestione dei
siti che vi afferiscono, mettendo a disposizione dei servizi decentralizzati di
controllo e management. L’esperimento ATLAS può quindi accedere alle risorse
dei centri tramite gli strumenti messi a disposizione da WLCG. I centri Tier2
italiani fanno inoltre riferimento al centro regionale (Tier1) del CNAF per il
coordinamento globale.
112
PIANO TRIENNALE 2013-15
A seguito delle richieste di ATLAS, per il 2013 è necessario un acquisto di
~750TB di storage e di ~6kHS06 di CPU. Sono inoltre necessari degli interventi
di espansione di rete e di infrastruttura delle sale CED, come ad esempio
l’aggiunta di nuovi rack oppure interventi sui sistemi di condizionamento. Tali
interventi sono necessari per mantenere l’efficienza e l’affidabilità ottenuta
finora dai centri in questione e andranno sia a vantaggio di una minore spesa
energetica che di carico sul personale, oltre ad una maggiore velocità di analisi
dati e ridotti costi di manutenzione straordinaria su vari apparati.
L’aggiornamento delle strutture garantirà inoltre una maggiore espandibilità di
capacità dei centri, che potranno quindi eventualmente ospitare anche risorse
dedicate ad altri scopi, quali ad esempio collaborazioni esterne sia nazionali che
internazionali.
descrizione e indicazioni più dettagliata in riferimento a infrastrutture
internazionali ed europee alle quali l'INFN partecipa
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 99
TIER2-CMS
INFRASTRUTTURE DI RICERCA
a) consistenza, valore scientifico, stato d'uso
L’infrastruttura di calcolo italiana per il supporto all’Esperimento CMS consiste di
un centro di livello “Tier 1” (CNAF, Bologna) e di 4 centri di livello “Tier 2”
(presso le sezioni INFN di Bari, Pisa e Roma I, e il Laboratorio di Legnaro).
Le funzioni di tali siti sono diverse, e in particolare i “Tier 2” sono i centri dove i
fisici afferenti a CMS eseguono le loro attivita di analisi. Le risorse presenti in tali
siti sono (per contratto con l’esperimento) proporzionali alla consistenza della
comunita italiana in CMS.
Per l’anno 2012, i centri “Tier 2” italiani hanno risorse complessive pari a 3.4 PB
di disco, e a 46 kHS06 di capacita computazionale, divise in modo abbastanza
uniforme fra i 4 siti.
I siti sono usati al 100% delle loro possibilita, e forniscono un supporto
essenziale ai fisici italiani e non per la realizzazione delle analisi di fisica di CMS.
In particolare, 8 gruppi di fisica di CMS (Tracking e Tau a Pisa, Higgs e Egamma a
Roma, EWK e Muoni a Legnaro, Higgs e SUSY a Bari) sono ufficialmente
supportati in Italia, e dipendono per le loro attivita dai nostri siti. In tutti i siti la
frazione di risorse (sia di CPU, sia di disco) non utilizzate e trascurabile, e
corrisponde solamente alla componente fisiologica per rendere possibili le
operazioni. I centri sono giornalmente monitorati da servizi centrali di CMS e di
WLCG, e risultano essere operativi 24x7 per 365 giorni l’anno. Gli unici
momenti di downtime prolungato sono in occasione di interventi infrastrutturali
che necessitino dello spegnimento delle macchine.
b) operativita ed impiego in progetti di ricerca pubblica ed industriale
Anche se i nostri centri sono specificatamente disegnati e gestiti per le esigenze
dell’Esperimento CMS, sono stati nel tempo utilizzati anche per progetti diversi
di interesse sia di ricerca pubblica, che per utilizzo industriale.
113
PIANO TRIENNALE 2013-15
I centri sono stati volano per l’introduzione della comunita scientifica italiana al
calcolo scientifico, e attorno a questi sono nate e cresciute comunita scientifiche
diverse da quella di alte energie. Solo per citare alcuni esempi, i centri presso le
Sezioni INFN che sono nati attorno ai “Tier 2” sono adesso utilizzati anche da
astrofisici, chimici, biologi, teorici di alte e basse energie. Volendo citare un solo
esempio, l’esperienza con il “Tier 2” di Pisa si e evoluta nel Centro di Calcolo
Nazionale della CSN4 dell’INFN, e ha ospitato attivita industriali legate ai gruppi
legati Ferrari e Ducati (in collaborazione con il locale Dipartimento di Ingegneria
Aerospaziale).
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
I “Tier 2” di Pisa e Bari sono stati utilizzati per le attivita del progetto PRIN 2008
MHENNA, dal titolo “Progetto e sviluppo di un prototipo di centro di calcolo per
l'analisi dei dati dell'esperimento CMS”.
Il “Tier 2” di Bari e’ inoltre coinvolto nelle attivita del PON ReCaS per la
creazione di centri di calcolo ad alte performance nel Sud Italia.
c) eventuali necessita di interventi per la piena implementazione
I “Tier2” di CMS sono al momento perfettamente in linea con le responsabilita
assunte dall’Italia all’interno di CMS, per l’anno 2012. Annualmente, CMS
concorda con i suoi referees le risorse necessarie per l’anno successivo, e chiede
alle comunita nazionali di adeguare le sue risorse di calcolo. Per l’anno 2013
sono state richiesti piccoli aumenti delle risorse installate, a cui va aggiunta una
più corposa richiesta dovuta alla sostituzione delle risorse ormai obsolete.
- APPENDICE
In totale, i “Tier 2” di CMS in Italia si apprestano ad effettuare acquisizioni nel
2013 pari a 700 TB di storage e 11 kHS06 di capacita computazionale.
d) programma di nuovi investimenti, con indicazione:
Come specificato al punto c), nuove risorse saranno acquisite nel 2013, pari a
700 TB di storage e 11 kHS06 di capacita computazionale. A questo vanno
aggiunte le spese per l’ampliamento e la manutenzione dell’infrastruttura di
supporto (sale di calcolo, raffreddamento, ...) e le spese per i consumi elettrici.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 100
e) descrizione e indicazioni piu dettagliata in riferimento a infrastrutture
internazionali ed europee alle quali l'INFN partecipa
I Centro di calcolo italiani afferenti all’Esperimento LHC si sono formati
inizialmente all’interno di Collaborazioni Grid sia nazionali sia internazionali
(EGEE, EDG, ...), e sono nodi dell’infrastruttura mondiale di calcolo per l’analisi
dei dati di LHC (WLCG).
114
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 101
PiattafoRme cloud Interoperabili per SMArt government (PRISMA)
115
PIANO TRIENNALE 2013-15
Titolo del progetto: PRISMA (Piattaforme cloud Interoperabili per SMArt government)
Ente finanziatore: Ministero dell’Istruzione, Universita e Ricerca - Programma Operativo Nazionale "Ricerca e Competitività" (PON R&C) 2007-2013 Avviso D.D. 84/Ric.
del 2 marzo 2012 / Avviso Smart Cities and Communities and Social Innovation.
Struttura: Sezioni INFN di Bari, Catania e Napoli.
QUOTA di PARTECIPAZIONE
INFN
1.785.532,55 k€ (valore del Finanziamento del MIUR all’INFN)
INIZIO / TERMINE
Durata: 08/10/2012 - 08/04/2015 (30 mesi)
STATO ATTUALE (2012)
Alla data il Progetto e in fase di avvio con la definizione del Capitolato Tecnico, la
sottoscrizione dell’atto d’obbligo con il MIUR e la definizione del Documento di “Accordo tra le Parti” (tra i 13 Partners).
OBIETTIVI 2013-5
Nel Progetto PRISMA l’INFN si pone come coordinatore delle attivita volte a realizzare
una piattaforma infrastrutturale innovativa, aperta e interoperabile di Cloud Computing per i servizi di eGovernment, che funga da riferimento nell’ambito dei processi
che coinvolgono la dimensione urbana e metropolitana della Pubblica Amministrazione. PRISMA e finalizzato alla promozione dell’utilizzo di tecnologie ICT da parte
di cittadini, Imprese e Pubblica Amministrazione attraverso una piattaforma Cloud
open in grado di fornire ambienti virtuali di calcolo, archiviazione e sviluppo applicativo ad alto livello di riuso. La piattaforma sara conforme a standard di diffusione internazionale e rilasciata con una licenza Open Source che ne consenta l’utilizzo
gratuito
La partecipazione dell’INFN mostra la continuita delle ricadute delle attivita di ricerca
e sviluppo nel settore ICT per il mondo della ricerca, ed in particolare nei sistemi di
calcolo distribuito Grid utilizzati nei grandi esperimenti di fisica fondamentale, alle
nuove piattaforme Cloud di PRISMA e ai Data Center INFN di valenza generale, gia
oggetto di un finanziamento ad hoc del MIUR attraverso il Progetto PON ReCaS
(www.pon-recas.it).
RISORSE FINANZIARIE
Costo complessivo del progetto (Costi ammessi): 27.500.000,00 € Agevolazione
concessa (Contributo nella spesa): 20.388.195,87€
RISORSE UMANE
(staff e associati INFN)
Personale interno ed esterno per attivita di ricerca industriale e sviluppo sperimentale.
L’INFN partecipa con personale ricercatore proprio e al contempo potra accrescere la
propria capacita di svolgere ricerca industriale con l’acquisizione di personale esterno,
retribuito con il Budget del progetto PRISMA.
Responsabile INFN del Progetto PRISMA: prof. Roberto Bellotti, Universita degli Studi
di Bari “Aldo Moro” ed INFN – Sezione di Bari.
COLLABORATORI NAZIONALI
e/o INTERNAZIONALI
Il Progetto PRISMA vede la partecipazione di 13 Partner, tra cui altri Enti di Ricerca
(CNR), il Consorzio CILEA, PMI e Grandi Imprese, le Universita di Enna “Kore”, Catania e Bari.
ATTIVITÀ CONNESSE
ALLA FORMAZIONE
Il Progetto Prisma prevede un Progetto di Formazione, che si articolera in tre master
Universitari, a cui l’INFN partecipera attraverso una apposita convenzione, erogando
corsi specialistici cosi come permettendo ai formandi di partecipare a Stage presso i
gruppi di ricerca dell’INFN.
INNOVAZIONE
E TRASFERIMENTO
TECNOLOGICO
Nel Progetto PRISMA sono previste e finanziate dal MIUR solo attivita di ricerca industriale e sviluppo sperimentale.
/
ATTIVITÀ
(Esperimento/Infrastruttura
/altro) e LOCALIZZAZIONE
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 102
Progetti Europei CHAIN (n. 260011), CHAIN-REDS (n. 306819), agINFRA (n.
283770) e DCH-RP (n. 312274)
1. STATO DI
ATTUAZIONE DELLE ATTIVITA
a) risultati attesi e conseguiti
CHAIN - Coordinamento delle e-Infrastructure a livello intercontinentale fra
Europa, Africa, America Latina, Asia, Paesi Arabi, Cina ed India.
CHAIN-REDS partira il 1 Dicembre 2012 ed estendera l’attivita alle infrastrutture
dati, agli sviluppi Cloud nell’ambito della Ricerca e alla diffusione dell’approccio
basato su Science Gateway.
agINFRA sta realizzando una infrastruttura dati ed applicativa per la ricerca nel
campo dell’Agricoltura. La comunita necessita di servizi di calcolo distribuiti, sia
di tipo Grid che Cloud e alcuni dei servizi di interesse sono stati gia messi a
disposizione attraverso un Science Gateway (https://aginfra-sg.ct.infn.it/).
DCH-RP e un progetto il cui Grant Agreement e stato firmato da poco ed e
iniziato in data 1/10/2012. Il progetto riguarda la definizione di una road-map
per l’implementazione di una e-Infrastructure per il Digital Cultural Heritage. Il
progetto e coordinato dall’ICCU di Roma.
b) eventuali azioni intraprese e risultati ottenuti per il miglioramento dell'efficienza
e il contenimento dei costi
Lo sharing delle risorse a livello intercontinentale migliora l’efficienza della
ricerca, riduce la necessita di duplicazioni. Il riutilizzo ed adattamento delle
infrastrutture di calcolo gia esistenti per altre discipline e la condivisione di dati e
strumenti a livello intercontinentale sono in linea con gli obiettivi di maggiore
efficienza, minori consumi energetici e maggiori sinergie scientifiche.
c) cooperazioni internazionali, attrazione di cofinanziamenti europei,
collaborazione e condivisione di infrastrutture e di strumentazione a livello
nazionale ed europeo
b) indicazione per questi ultimi degli elementi di valutazione dell'impatto socioeconomico sul territorio e sul tessuto produttivo
- APPENDICE
Le e-Infrastructure sono oggettivamente promotrici di avanzamenti tecnologici e
socio- economici andando a promuovere l’uso delle tecnologie digitali e
stimolando il mercato dei computer (sia consumer che HPC) e quello delle
trasmissioni dati a larga banda con un uso pervasivo di Internet. Le infrastrutture
di calcolo per la ricerca, con le loro richieste di tecnologie e prestazioni allo stato
dell’arte, stimolano i fornitori ad un rinnovemento ed ampliamento delle offerte
e delle infrastrutture fisiche che le sostengono, portando innovazione e sviluppo
nella societa e combattendo fenomeni di Digital Divide.
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
a) obiettivi strategici e risultati attesi, specificando quelli di natura prettamente
scientifica da quelli da raggiungere in collaborazione con altri soggetti pubblici e
privati
- Coordinamento ed interoperabilita delle Grid e, successivamente, delle Cloud a
livello intercontinentale per favorire l’attivita delle collaborazioni scientifiche
(LHC, SuperB, Radioattivita Ambientale, Agricoltura, Salute, Digital Cultural
Heritage, Scienze della Terra).
- Evoluzione e diffusione delle tecnologie Grid e Cloud verso un numero piu
ampio di ricercatori e di utenti in genere.
- Sostenibilita delle infrastrutture attraverso la diffusione dei loro benefici ad un
numero sempre maggiore di domini scientifici e di ricercatori.
- Disseminazione dei paradigmi tecnologici delle e-Infrastructure verso la classe
politica e di decision-maker che permetta l’inserimento di linee di finanziamento
adeguate all’interno dei bilanci governativi in Europa ed in altri paesi del mondo.
/
2. OBIETTIVI GENERALI E
STRATEGICI DA CONSEGUIRE
NEL TRIENNIO
116
PIANO TRIENNALE 2013-15
Sono progetti Europei cofinanziati dalla Commissione Europea nel VII PQ.
L’infrastruttura e basata sulla Grid, ma sta anche includendo evoluzioni verso il
Cloud computing. L’intera infrastruttura (a livello Europeo ed intercontinentale)
e condivisa sia verticalmente per domini scientifici che orizzontalmente per aree
geografiche.
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 103
I portali di tipo Science Gateways che sono stati proposti da CHAIN come
modello per aumentare la facilita di accesso alla Grid e la produttivita dei singoli
ricercatori permettono una riduzione dei costi anche per la ricerca industriale e
pre-competitiva che ha bisogno di applicazioni scientifiche pronte all’uso e con
basso ostacolo di accesso.
c) connessione degli obiettivi con programmazione di Ente (PTA), nazionale ed
europea (Horizon 2020)
Excellent Science si potra basare su e-Infrastructure che faciliteranno la ricerca:
un prerequisito per proter accelerare e potenziare la ricerca in Europa.
Le stesse e-Infrastructure avranno un impatto non trascurabile nel fornire servizi
avanzati anche agli altri obiettivi. Come gia detto i riflessi della pressione
all’innovazione degli ambiti di ricerca per l’uso di strumenti avanzati ed
infrastrutture ad alte prestazioni ed affidabilita sono evidenti nell’evoluzione
tecnologica e qualitativa dei servizi offerti dai produttori e dagli operatori di settore.
d) risorse impiegate, loro sostenibilita (organizzativa e finanziaria), effettiva
realizzabilita annuale e pluriennale, costi annui previsti
Le risorse utilizzate sono principalmente:
- risorse di calcolo in ambito Grid finanziate dai gruppi INFN e dalle Universita: in
ambito INFN sono disponibili migliaia di processori e centinaia di Terabyte di
disco che vengono utlizzati con profitto nelle attivita di ricerca.
- Personale, consumo e missioni finanziati su fondi Europei con un contributo
INFN. L’attivita e svolta a livello internazionale ed il ruolo di coordinamento
assunto dall’INFN e riconosciuto ormai da tutti gli attori del campo..
- Le attivita, per la loro natura fortemente tecnologica hanno bisogno di costante
rinnovamento e necessitano di affiancare al servizio di routine una forte
componente di ricerca e sviluppo. E fondamentale quindi l’apporto di nuovi
progetti ed iniziative che sorreggano questo processo evolutivo costante.
117
e) indicazione di partner a livello europeo e internazionale e dei partner industriali
PIANO TRIENNALE 2013-15
CIEMAT (Spagna), GRNET (Grecia), CESNET (Rep. Ceca), ASREN
(Germania/Giordania), CLARA (Uruguay), UbuntuNet (Malawi), IHEP, Peking
University, CNIC, Beihang University (Cina), Office of the Principal Scientific
Adviser to the Government of India, Sigma-Orionis (Francia).
3. QUADRO DELLE
COLLABORAZIONI
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
f) esplicitazione di tutte le collaborazioni europee ed internazionali in essere e
programmate;
- impegno che ne deriva, validita scientifica, sostenibilita economica, ritorni per il
Paese
I progetti citati sono collaborazioni intercontinentali basati sull’evoluzione di
attivita precedenti di progetti di eInfrastructure regionali e supportano numerosi
domini applicativi: Fisica delle Alte Energie ed Astroparticellare, Agricoltura,
Biomedicina, Scienze della Terra, Salute, Cultura Digitale, ecc..
- APPENDICE
L’INFN e in una posizione di leadership che consente di mettere in evidenza i
traguardi raggiunti nelle realizzazioni di infrastrutture di calcolo distribuito.
Il ritorno per il paese riguarda quindi molteplici aspetti:
- il coinvolgimento di aziende nazionali nelle attivita (Datamat, NICE, ecc.)
- il ritorno di immagine per l’INFN e l’Italia vista come depositario di conoscenze di
alto livello nel settore
- la collaborazione di scienziati, docenti universitari e tecnologi di altre nazioni alle
iniziative di interesse con un conseguente potenziamento delle capacita di
ricerca in campo internazionale.
g) partecipazione in societa consortili e ogni altro organismo
- specificazione di scopo, opportunita, impegno organizzativo ed economico-finanziario
- distinzione fra partecipazione a scopo di ricerca da quelle finalizzate a
“valorizzazione dei prodotti e dei risultati della ricerca, interni ed esterni”
- circostanziata relazione su eventuale indebitamento che consegue alle
collaborazioni
cap III:cap III + appendice 24/09/13 16:01 Pagina 104
4. INFRASTRUTTURE
DI RICERCA
a) consistenza, valore scientifico, stato d'uso
b) operativita ed impiego in progetti di ricerca pubblica ed industriale
c) eventuali necessita di interventi per la piena implementazione
d) programma di nuovi investimenti, con indicazione:1
- dei costi complessivi, incluse le spese di funzionamento
- del rapporto costi/benefici anche in termini di attrattivita di investimenti esteri
e) descrizione e indicazioni piu dettagliata in riferimento a infrastrutture
internazionali ed europee alle quali l'INFN partecipa
5. RISORSE UMANE
a) adeguatezza dell'organizzazione e delle risorse umane necessaire allo svolgimento
dei programmi, progetti ed attivita previste per il raggiungimento degli obiettivi
b) azioni connesse alla formazione del personale con indicazione specifica dei piani e
dei programmi formativi in essere e quelli previsti, nonche le modalita di
trasferimento delle conoscenze
118
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO PROGRAMMATICO DI ATTIVITÀ SCIENTIFICA
- APPENDICE
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2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:02 Pagina 2
4.
GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA
DELL’INFN
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:02 Pagina 3
4.1 I LABORATORI NAZIONALI:
4.1.1 I Laboratori Nazionali di Frascati (lNF)
Il Laboratorio (sito web: http: //www.lnf.infn.it/)
121
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Nei Laboratori Nazionali di Frascati lavorano circa
300 persone, divise principalmente nella Divisione
Ricerca, la Divisione Acceleratori, la Divisione Tecnica e l’Amministrazione.
La caratteristica principale dei Laboratori Nazionali
di Frascati è quella di saper costruire acceleratori
di particelle. Attualmente sono in funzione a Frascati due acceleratori, DAΦNE (figura 4.1), un acceleratore materia-antimateria con elettroni e
positroni, che detiene il record mondiale di Luminosità a bassa energia e l’acceleratore lineare
SPARC, usato per produrre luce LASER con elettroni oscillanti in campo magnetico, detto FEL
(Free Electron LASER). I LNF sono tra i quattro laboratori nel mondo che hanno realizzato la luce
LASER con questa tecnica e gli unici nel mondo
ad avere un anello di accumulazione elettroni-positroni con alta luminosità. Le competenze tecniche e scientifiche della Divisione Acceleratori e
della Divisione Tecnica, che contano oggi circa
centoventi dipendenti, sono uniche in Italia, e rare
in Europa: una vera e propria ricchezza dell’INFN
messa al servizio della società. La Divisione Acceleratori e la Divisione Tecnica, oltre a fare ricerca
scientifica di base, sono state infatti impegnate
nella costruzione e nella messa a punto di un acceleratore di protoni e ioni carbonio per la terapia
medica al Centro Nazionale per la Adroterapia
Oncologica (CNAO) entrato in funzione nel 2011
in un nuovo ospedale a Pavia ed hanno completato il disegno costruttivo di un LASER ad elettroni
liberi per raggi X (SPARX), utilizzabile per studi di
struttura della materia, biologia, scienze dei materiali ecc., nell’area di ricerca romana e nel campus dell’Università di Tor Vergata. Inoltre il gruppo
di progetto SPARC-LAB è attualmente impegnato
nella preparazione del progetto Europeo per la
sorgente Gamma Compton di ELI-NP (Extreme
Light Infrastructure - Nuclear Photonics), in collaborazione con IN2P3 (Orsay-LAL), Univ. de Paris
Sud e ASTeC (Daresbury).
La Divisione Ricerca, con i suoi circa 170 ricercatori, ingegneri e tecnici, è impegnata in attività di
ricerca a Frascati e in collaborazioni internazionali,
con programmi sperimentali in corso al CERN di
Ginevra con particolare presenza sugli esperimenti
a LHC, nel laboratorio Nazionale Americano
“FERMI” (FNAL) a Chicago, nei Laboratori di SLAC
a Stanford in California, al Jefferson National Laboratory (JLAB) in Virginia, all’European Syncrotron Radiation Facility (ESFR) a Grenoble oltre che
nei laboratori italiani di Legnaro, del Gran Sasso e
del Sud a Catania. La ricchezza culturale che ne
deriva ha permesso di far crescere attività complementari alla ricerca in fisica delle particelle: tra
queste, l’uso della luce di sincrotrone emessa dagli
elettroni di DAΦNE, l’uso dei fasci di elettroni, di
positroni e di fotoni, estratti dall’iniettore di
DAΦNE, la ricerca in scienza dei materiali, le applicazioni mediche e spaziali, lo sviluppo di nuovi
rivelatori, le tecniche di elaborazione dell’immagine, lo sviluppo di ottiche di raggi X, la dosimetria delle radiazioni ed il controllo ambientale,
la gestione di reti informatiche, la costruzione di
centri di calcolo avanzato, la fisica teorica.
La competenza dei LNF nel campo degli acceleratori di particelle è dimostrata dal fatto che a Frascati è avvenuto il più grande progresso degli ultimi
anni in questo campo con l’invenzione del “Crab
Waist”; questa metodologia di trasporto e di focalizzazione dei fasci di particelle è stata provata
con successo a DAΦNE, verrà utilizzata in molti laboratori nel mondo ed era alla base del grande
progetto SuperB che vedeva la divisione acceleratori dei LNF impegnata in prima linea. Questa
stessa tecnca potrebbe trovare un importante impiego nella futura TauCharm Factory di Frascati
qualora tale progetto venisse approvato.
Una nuova sala sperimentale, dedicata allo studio
dell’accelerazione di particelle cariche con onde
di plasma generate in un gas rarefatto da un impulso di luce LASER infrarosso molto intenso, è
entrata in funzione nei LNF. Si tratta di una nuova
tecnica che ha anche interessanti applicazioni
come la generazione di impulsi di raggi X molto
intensi e, quindi, potenziali applicazioni mediche.
La presenza di una grande officina meccanica, di
un Servizio di Elettronica, di un potente e moderno Centro di Calcolo, di un Servizio di Fisica
Sanitaria, anch’esso unico nell’INFN, grandi aree
sperimentali con annessi laboratori in ambiente di
pulizia controllata, ma soprattutto il suo personale, abituato alla realizzazione di grandi progetti,
fanno dei Laboratori Nazionali di Frascati una risorsa disponibile per altri laboratori, nazionali ed
esteri, e per le Università.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:02 Pagina 4
Fig.4.1: Complesso degli acceleratori DAΦNE, Laboratori di luce di sincrotrone, Beam Test Facility
122
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Recenti risultati salienti dei laboratori
Il commissioning di DAΦNE iniziato in novembre
2011 ha mostrato un significativo aumento della
luminosità di picco con valori confrontabili con i
miglior valori ottenuti durante il run di KLOE-1. La
luminosità specifica misurata a bassa corrente, definita come la luminosità di singolo pacchetto normalizzata per la corrente dei pacchetti collidenti,
è pari a 4.5 1028 cm-2 s-1. Questo valore è quattro
volte più alto di quello misurato durante l’ultimo
run di KLOE (2004÷2006) ed è comparabile con
il miglior risultato ottenuto durante la presa dati
dell’esperimento SIDDHARTA. La luminosità di
picco ha raggiunto valori comparabili con quelli
misurati nel 2005, ma è stata ottenuta mettendo
in collisione correnti di fascio più basse, accumulate in un minor numero di pacchetti. Sono stati
portati a termine importanti modifiche su i due
anelli di collisione. Tra le più rilevanti va ricordato
il progetto, lo sviluppo e l’installazione di ‘clearing
electrodes’ nell’anello positroni usati con successo, e per la prima volta al mondo in maniera
sistematica, per combattere le stabilità dovute al
fenomeno dell’”electron-cloud”. Sono stati utilizzati strumenti di diagnostica innovativi per valutare la configurazione operativa e l’efficienza di
tali elettrodi. Sono stati installati e resi operativi sistemi di controreazione capaci di agire sul singolo
pacchetto di particelle con risoluzioni dei segnali
molto superiore rispetto ai sistemi precedentemente usati. Questa migliore risoluzione consente
una più efficace reiezione del rumore di fondo.
Tuttavia l’efficienza di operazione di tutto il com-
plesso DAΦNE è stata decisamente povera a
causa di continui guasti legati all’obsolescienza di
alcune componenti. Questa situazione ha reso necessario la definizione di un robusto piano di ristrutturazione riguardante la revisione della
camera da vuoto della zona d’interazione di
KLOE-2 ed il consolidamento di molti sottosistemi
quali: alimentatori dei magnati l’impianto di raffreddamnento a fluidi, componenti da vuoto, sistema di controllo ed altri. La fermata dedicata al
consolidamento di DAΦNE e all’installazione dell’inner tracker del rivelatore KLOE-2 è attualmente programmata per la fine di Novembre e si
prevede durerà sei mesi.
Parallelamente alle attività di DAΦNE si è svolta
una intensa sperimentazione con le tre linee di
luce di sincrotrone attive (vedi fig. 4.1). La linea
che ha fornito i maggiori risultati scientifici è stata
quella di radiazione IR nota come SINBAD-IR. Tra
i risultati più significativi si possono citare quelli riguardanti la caratterizzazione del tipo di collagene
presente nella matrice extracellulare delle cellule
endoteliali che si trovano nelle immediate vicinanze dei capillari sanguigni dei tumori gliali (o
gliomi). Questo tipo di studio riveste un ruolo fondamentale nella comprensione delle correlazioni
tra lo sviluppo di cellule endoteliali vascolari e l’angiogenesi nei gliomi maligni. È stata completata
la realizzazione e sono state effettuate la prima
preparazione di campioni e misure con IR di una
camera pulita dedicata al trattamento dei campioni biologici, in cui sono stati installati sistemi
criogenici per la conservazione delle cellule, microscopi ottici ed un microtomo. L’utilizzo di questo laboratorio per i campioni biologici e dell’alto
flusso di radiazione IR prodotto da DAΦNE, permetterà la realizzazione di misure di imaging su
cellule “in vivo” che rappresenta uno dei goal primari per gli studi di interesse biologico.
La Beam Test Facility di DAΦNE, pur essendo principalmente dedicata a test e calibrazioni di rivelatori, per le sue caratteristiche di fascio in termini
di range in energia e di intensità rappresenta una
facility unica per alcuni specifici esperimenti rivolti
allo studio dell’interazione elettromagnetica con
la materia. Durante gli ultimi due anni ha ospitato
collaborazioni da tutta Europa interessate a misure di channeling e di interazioni di elettroni/positroni in cristalli. Tali esperimenti utilizzano infatti
fasci di alta intensità (1010 particelle/s) con piccole
dimensioni e divergenze angolari, la versatilità
della BTF consente di soddisfare le esigenze di diversi utenti.
Sono proseguiti gli esperimenti con il Laser ad
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:02 Pagina 5
123
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Elettroni Liberi (FEL) di SPARC che già aveva dimostrato di aver raggiunto la saturazione a 500 nm
in regime di emissione spontanea autoamplificata
(SASE) nel 2009 e di amplificazione di segnale
esterno (Seeded) nel 2010. Particolarmente significativa nel 2011 è stata la dimostrazione del regime di Singola Spike, investigato per la prima
volta a SPARC. Infatti la possibilità di produrre pacchetti di elettroni corti, con la tecnica originale del
Velocity Bunching (2010), unita alla possibilità di
variare spazialmente l’intensità del campo magnetico dell’ondulatore (Tapering), ha permesso di
produrre pacchetti di radiazione coerente con
un’ampiezza spettrale ridotta rispetto al regime
SASE. Sono iniziati anche test preliminari riguardanti schemi FEL più “esotici”, quali la Cascata
Superradiante. Gli studi sulla dinamica dei fasci ad
alta brillanza prodotti dall’iniettore di SPARC
hanno portato ad un ulteriore contributo innovativo. Sono stati infatti prodotti treni di 2 e 4 pacchetti di elettroni corti (<200 fs) con distanza
variabile fino ad 1 ps, mediante una tecnica originale denominata Laser Comb. Con tale struttura
temporale è stato possibile produrre per la prima
volta 2 impulsi di radiazione FEL ad alta ripetizione
e generare radiazione THz a banda stretta. Ulteriori applicazioni sono previste nel prossimo futuro
quali l’eccitazione risonante di un’onda di plasma
per l’accelerazione ad alto gradiente.
Nella sala sperimentale per l’accelerazione di
elettroni con il laser di potenza FLAME sono già
stati ottenuti elettroni fino a 100 MeV in 4 mm
di lunghezza accelerante con un plasma in regime di auto iniezione eccitato dal laser. Il prossima obiettivo è quello di ottenere energie
dell’ordine del GeV. Questo ambizioso obiettivo
è reso possibile dal completamento nel 2011
della messa a punto del laser in grado ora di produrre impulsi corti (<30 fs) con potenze di oltre
200 TW. Si è completata anche la costruzione
della linea di trasporto del fascio laser di potenza
fino alla sala sperimentale di SPARC dove sarà
possibile far collidere fasci intensi di fotoni con
fasci ad alta brillanza di elettroni e produrre radiazione X mediante backscattering Thomson.
Sul piano dello sviluppo tecnologico è stato condotto con successo il primo test di potenza su un
prototipo delle nuove strutture acceleranti in
banda C (6 GHz) progettate a LNF e realizzate in
collaborazione con l’industria italiana nell’ambito
del progetto SPARX. Il prototipo è stato provato a
KEK, dove era disponibile la stazione di misura, e,
alimentato con oltre 70 MW di potenza incidente,
ha sostenuto un campo di circa 50 MV/m senza
RF breakdown. È stato anche progettato ed è in
corso di realizzazione il nuovo gun in banda S per
SPARC/SPARX. Significativi risultati sono stati
anche ottenuti con le strutture in banda X (12
GHZ) realizzate a LNF e provate ad alta potenza a
SLAC, ottenendo campi acceleranti comparabili
con lo stato dell’arte in banda X: 100 MV/m. Ulteriori studi sono in corso su metodi di brasatura
alternativi finalizzati ad aumentare i gradienti del
campo accelerante nel quadro della collaborazione INFN/SLAC/KEK. Inoltre è stata completata
la costruzione a LNF di un RF gun compatto di
nuova concezione, combinazione di configurazione RF ad onda stazionaria e viaggiante, in
collaborazione con UCLA e La Sapienza, per applicazioni medicali.
La Collaborazione KLOE ha implementato il rivelatore installando 2 coppie di rivelatori (LET Low
Energy Tagger e HET High Energy Tagger) per rivelare i leptoni associati ai processi γ−γ. Inoltre ha finalizzato numerose analisi (vedi paragrafo 3.2.2).
La collaborazione SIDDHARTA ha finalizzato l'analisi dati per la misura dell'idrogeno kaonico (vedi
vedi paragrafo 3.2.3).
Dopo un’attività di R&D di alcuni anni, nel 2011
è entrato in funzione a LNF un nuovo laboratorio,
lo SCF_LAB, che esegue la caratterizzazione in
condizioni spaziali realistiche di retroriflettori laser
usati per il tracciamento di precisione dei satelliti
e della Luna (tramite la misura del tempo di volo
d’impulsi laser corti). Questo laboratorio consiste
di una camera pulita dedicata e prende il nome
dalla “Satellite/lunar laser ranging Characterization Facility” (SCF).
La SCF è unica al mondo ed è usata da progetti
INFN in collaborazione con la NASA per il test della
relatività generale con l’orbita lunare (esperimento
MoonLIGHT), e da ASI ed ESA per migliorare fino
al mm il posizionamento della costellazione di navigazione satellitare Europea, Galileo (progetto
ETRUSCO-2). Lo SCF_LAB ha prodotto pubblicazioni innovative sui seguenti argomenti: a) nuovo
standard industriale per il test spaziale dei retroriflettori laser; b) test di retroriflettori installati sui
primi due satelliti di Galileo lanciati il 21 Ottobre
2011; c) test del retroriflettore di nuova generazione, MoonLIGHT, sviluppato da University of Maryland (USA) e LNF.
Recentemente è stato sviluppato un nuovo laboratorio di ottica di raggi X, lo XLab Frascati, (policapillary optics e compound refrective optics)
dedicato alla ricerca di base di diverse nuove ottiche ed alle loro possibili applicazioni in campo
multidisciplinare.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:02 Pagina 6
124
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Attività nei prossimi tre anni
Nei prossimi tre anni continuerà la sperimentazione a DAΦNE con l’esperimento KLOE2. La
collaborazione KLOE2 prenderà dati con i nuovi
rivelatori di vertice e la nuova calorimetria in
avanti con l’obiettivo di ottenere misure di precisione con 5-10 fb-1 di luminosità integrata a
DAΦNE. L'uso dei nuovi detectors, inoltre, è
volto a migliorare le prestazioni del rivelatore, in
particolare per quegli eventi di "interferometria
quantistica" che rappresentano la peculariatà
della fisica a DAΦNE. L’acceleratore DAΦNE
oltre all’ottimizzazione dei paramentri di macchina per i runs dedicati a KLOE-2 persegue gli
obiettivi di ottimizzare schemi di collisione innovativi per altri acceleratori esistenti o per possibili
progetti futuri nonché, nell’ambito dell’attività
di R&D, di studiare l’impatto sulla dinamica dei
fasci di elettrodi atti a rimuovere la nuvola di
elettroni e di implementare dispositivi di inie-
zione con impulsi ultracorti (~ 5 nsec).
Contemporaneamente la collaborazione SIDDHARTA-2 lavorerà all'upgrade dell'apparato sperimentale con l'obiettivo di realizzare la misura
delle transizioni X del deuterio kaonico ed una
campagna di misure di atomi esotici.
Nel prossimo triennio verranno implementate le
attività di luce di sincrotrone e l’uso dei fasci
estratti dall’iniettore di DAΦNE, elettroni, positroni
e fotoni. È quasi completato l’upgrade della linea
UV di radiazione di sincrotrone per la realizzazione
della nuova facility UVSIR (che consentirà di irraggiare campioni con luce di sincrotrone UV e analizzare in tempo reale l'evoluzione del materiale
esposto mediante spettroscopia di assorbimento
infrarosso (FTIR). Le applicazioni sono legate principalmente alla fotochimica di materiali biologici
e di atmosfere di gas, ma in generale il setup può
essere utilizzato per studiare materiali che potrebbero essere danneggiati o modificati dalla radiazione UV (180-400 nm).
È stato inoltre quasi completata la costruzione
delle due nuove linee XUV di radiazione di sincrotrone il cui commissioning è previsto dalla fine del
2012 ed il cui utilizzo, previsto partire nel 20131014, è di rilevanza nella ricerca avanzata sugli
acceleratori e, più in generale, nello studio di materiali innovativi. Al momento le camere di misura
di queste linee, usando sorgenti convenzionali,
vengono comunque utilizzate per esperimenti legati all’e-cloud. Questo studio è stato realizzato
in collaborazione con il CERN e riguarda la dipendenza tra la produzione di elettroni secondari e
l’energia degli elettroni primari con cui vengono
bombardate le superfici di Cu che rappresentano
le camere dei dipoli di LHC.
Nei prossimi tre anni la BTF si propone di ottimizzare l’infrastruttura per esperimenti di fisica delle
alte energie, ampliare le attività di test di rivelatori
innovativi, diagnostica di fascio e diagnostica di
macchina, rendere disponibile per la comunità
scientifica la nuova sorgente di foto-produzione
di neutroni.
All’inizio del 2012 è stato avviato il laboratorio
SPARC_LAB (Sources for Plasma Accelerators and
Radiation Compton with Lasers and Beams), nato
dalla fusione delle infrastrutture già operative di
SPARC e FLAME, allo scopo di coordinare ed armonizzare le attività in corso con i fasci di elettroni
e fotoni di alta intensità e potenzialmente in continua evoluzione. SPARC_LAB è un laboratorio interdisciplinare dalle caratteristiche uniche nel
panorama mondiale dedicato allo studio di nuove
tecniche di accelerazione di particelle (elettroni,
PIANO TRIENNALE 2013-15
Sono stati implementati diversi apparati sperimentali per lo studio della fluorescenza di raggi X, e
diverse soluzione per nuovi rivelatori a raggi X basati su combinazioni ottica-GEM, ottica-LiF.
Inoltre sono state proposte e realizzate diverse
nuove tecniche di microscopia con alto grado di
contrasto per lo studio di reazioni biologiche veloci.
Nel 2011 è stata realizzata una stazione per effettuare micro-tomografie su campioni biologici utilizzando la combinazione di tubi a raggi X con
ottica dedicata; questa è una tecnica innovativa e
alternativa alla sperimentazione con luce di sincrotrone. Il vantaggio di tale tecnica consiste nella
semplicità di applicazione, nella rapidità, risultando inoltre meno invasiva rispetto alle tomografie convenzionali.
Parallelamente è stato implementato lo studio
della teoria di channeling di X-ray e neutroni termici in diverse micro– e nano-strutture.
Infine l’acceleratore di protoni e ioni carbonio del
Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica
(CNAO) di Pavia, costruito in collaborazione con
la Divisione Acceleratori e la Divisione Tecnica dei
LNF dell’INFN, è stato messo in funzione con successo con la partecipazione del personale dei Laboratori di Frascati.
Il protosincrotrone ha raggiunto le specifiche di
progetto e sono ora in corso i trattamenti di pazienti oncologici con i protoni. Al CNAO, secondo
centro in Europa dotato di queste attrezzature, si
stanno ora completando i test di funzionamento
con gli ioni carbonio.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:02 Pagina 7
125
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
protoni, ioni) ed allo sviluppo ed applicazione di
sorgenti di radiazione avanzate (FEL, THz, Compton-Thomson), in perfetta armonia con i programmi europei ELI ed EUROFEL. Il primo obiettivo
da raggiungere sarà la messa in funzione della
sorgente Thomson, prima sorgente europea dedicata di raggi X monocromatici da Thomson
back-scattering, che avrà un programma per gli
utenti dedicato ad applicazioni di imaging radiologico avanzato (mammografia, lung CT, etc).
Il completamento della linea di trasporto degli
elettroni è previsto entro il 2012. I fasci di elettroni
e fotoni saranno inoltre sincronizzati sulla scala
delle decine di fs con un sistema pilotato da un
Optical Master Oscillator in corso di implementazione. Il programma futuro prevede anche la realizzazione di una nuova sala attrezzata dedicata
alle linee per gli utenti delle sorgenti di radiazione
di SPARC_LAB ampliando lo spazio attualmente
disponibile nel bunker.
Per quanto riguarda l’attività di sviluppo tecnologico di cavità in banda X si continueranno le
misure di resistività a RF del film di molibdeno
depositato su campioni; si continueranno le
prove dell’Electron Beam Welding; la realizzazione di una sezione ad onda stazionaria rivestita con Molibdeno e la realizzazione della
sezione di tipo “triple-choke cavity”.
Nel 2013 verrà completata l’installazione delle
linee dedicate agli esperimenti di accelerazione a
plasma, con iniezione esterna di elettroni, pilotato
dal laser FLAME o dal treno di impulsi di elettroni
Comb. L’obiettivo del 2014 sarà quello di dimostrare non solo l’alto gradiente ottenibile in queste
configurazioni ma anche la capacità di preservare
l’alta qualità dei fasci accelerati ad uso dei futuri
Linear Colliders o Sorgenti di Radiazione Compatte. Inoltre la successiva realizzazione (2015) di
una sorgente di radiazione FEL a corta lunghezza
d’onda innovativa (V generazione), pilotata da un
accelerazione a plasma, potrà essere il contributo
d’eccellenza del programma di SPARC_LAB nell’ambito del quadro internazionale. Lo SCF_LAB
si sta dotando di una seconda facility la SCF-G,
ottimizzata per il test di retroriflettori laser delle
costellazioni mondiali di navigazione satellitare
(GPS-3/USA, Galileo/EU, GLONASS/Russia, COMPASS/Cina, IRNSS/India, QZSS/Giappone). L’obiettivo nel prossimo triennio è quello di dotare lo
SCF_LAB della strumentazione ottica, elettronica
e meccanica per la calibrazione temporale e spaziale precisa e metrologicamente certificata del
tracciamento laser di retroriflettori nella SCF e
SCF-G. Il cuore della calibrazione sarà la misura
del tempo di volo d’impulsi laser corti con accuratezza temporale del pico-secondo e accuratezza spaziale sub-millimetrica. Applicata al
sistema Sole-Terra-Luna la calibrazione del tempo
di volo e il nuovo retroriflettore lunare sviluppato
da INFN e NASA, permetteranno di migliorare fino
a un fattore 100 (in un periodo da alcuni a 10
anni) importanti test sperimentali della relatività
generale: violazione del Principio di Equivalenza
Debole e Forte violazioni della legge 1/r^2 (potenziale di Yukawa), precessione geodetica, variazione temporale della costante di gravitazione
universale.
Il laboratorio XLab Frascati prevede nel 20132015 un considerevole sviluppo della Facility dedicata alla spettroscopia e tomografia nella
regione X in ambito multidisciplinare. È previsto
lo sviluppo di una nuova tecnica di imaging applicata alla sorgente Thomson di SPARC_LAB, lo
studio di una tecnica innovativa per applicazione
dei capillari alla accelerazione laser di plasma e l’
applicazione di ottica di raggi X e neutroni termici
in nanostrutture. Uno degli obiettivi più ambiziosi
è quello di realizzare entro il 2015 il commissioning e l’apertura ad utenti di un sistema di microTomografia ed Imaging ad elevata risoluzione.
La realizzazione di reti regionali e/o nazionali che
consentano il controllo costante di parametri di
diverso tipo è diventata la crescente necessità per
numerosi campi d’indagine quali prognostica,
monitoraggio, statistica, ed anche per la realizzazione di sistemi di controllo distribuiti capillarmente sul territorio (traffico, navigazione, smart
energy grid, domotica, etc.) che possono avere
applicazioni strategiche come, ad esempio, il “disaster managment”. Queste reti devono essere
basate per quanto possibile su infrastrutture di comunicazione esistenti che utilizzino tecnologie affidabili e di ampia diffusione. Pertanto una nuova
iniziativa che verrà sviluppata ai LNF nei prossimi
anni riguarderà la realizzazione di una nuova piattaforma aperta per l’implementazione di infrastrutture distribuite per il monitoraggio e controllo di
sensori polifunzionali, storicizzazione dei dati acquisiti e loro analisi attraverso sistemi distribuiti per
il calcolo intensivo. L’antenna gravitazionale “NAUTILUS” continuerà il suo funzionamento nei prossimi anni durante i quali invece gli interferometri
Virgo e Ligo non sono funzionanti per consentire il
loro upgrade. Infine l’attività legata al progetto SuperB permetterà ai LNF di mantenere una leadership mondiale nel campo degli acceleratori di
particelle di alta energia e di alta intensità.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:02 Pagina 8
getti SuperTauCharm Factory e IRIDE. Naturalmente qualora una delle due opzioni
venisse approvata e finanziata il programma di attività sopra descritto potrà
subire rilevanti variazioni.
4.1.2 I Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)
Il Laboratorio (sito web: http://www.lngs.infn.it)
I Laboratori (figura 4.2) del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN sono un’infrastruttura di ricerca per la fisica
astro-particellare unica al mondo in quanto a
estensione, complessità e completezza di impianti. Completati nel 1987, sono ancora il più
grande e il più avanzato laboratorio sotterraneo
al mondo. La fisica astro-particellare, parola coniata per descrivere un campo di ricerca alla congiunzione tra la fisica delle particelle elementari,
l’astrofisica e la cosmologia, ha avuto un enorme
sviluppo negli ultimi due decenni: l’INFN con i Laboratori del Gran Sasso non solo ha anticipato
questo sviluppo, ma continua ad avere un posto
di primo piano nel panorama mondiale.
126
PIANO TRIENNALE 2013-15
Fig.4.2: Veduta dei Laboratori esterni del Gran Sasso.
Situate tra le città dell’Aquila e Teramo, a circa
120 km da Roma, le strutture sotterranee del
Laboratorio sono collocate su un lato del tunnel
autostradale, lungo circa dieci chilometri, che
attraversa il Gran Sasso, direzione Roma, e consistono di tre grandi sale sperimentali, ognuna
delle quali misura approssimativamente circa
100 m di lunghezza, 20 m di larghezza e 18 m
di altezza e tunnel di servizio, per un volume totale di circa 180.000 m3 e una superficie di circa
18.000 m2.
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
MILESTONES del periodo 2013-2015:
• Presa dati dell’esperimento KLOE-2 per
raggiungere la luminosità di progetto;
• Messa in funzione della facility neutronica ed ottimizzazione della facility esistente per BTF;
• Apertura agli untenti delle nuove linee di
luce di sincrotrone XUV ed della facility
UVISIR;
• SPARC_LAB:
- Sperimentazione di nuovi schemi per la
produzione di radiazione a corta lunghezza d’onda, Cascata Superradiante;
- Attività sperimentale con la sorgente
THz e test con nuovo ondulatore a corto
periodo;
- Operazione con il laser FLAME alla massima potenza ed ottimizzazione della
qualità degli elettroni accelerati in regime di auto-iniezione;
- Commissioning finale della linea Thomson e produzione radiazione X ed attività utenti;
- Accelerazione e caratterizzazione di fasci
di protoni in plasmi generati da impulsi
laser di potenza su bersaglio solido;
- Upgrade dell’energia mediante installazione di nuove cavità acceleranti in banda
C ed installazione del nuovo RF gun;
- Commissioning della linea per accelerazione a plasma con iniezione esterna;
- Caratterizzazione di fasci di elettroni
prodotti da acceleratore a plasma;
- Sperimentazione con il FEL pilotato da
un acceleratore a plasma;
• SCF_LAB:
- Completamento del progetto ETRUSCO2 e della qualifica dei retroriflettori laser
di Galileo;
- Completamento dello sviluppo e qualifica del retroriflettore lunare Italo-Americano di nuova generazione;
• XLab Frascati:
- Realizzazione di una facility Large test
X-ray “LateX” per micro imaging;
- Realizzazione di un nuovo cabinet per
μ-spetroscopy “Rainbow X ray”;
- Sviluppo di tecniche di imaging a contrasto di fase con imaging coerente per
nanoscopia ;
- Sviluppo di un polo tecnologico per ottiche di policapillary;
• Progetto bandiera:
Nell’estate 2013 verranno presentati pro-
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:02 Pagina 9
Fig.4.3: layout dei laboratori sotterranei
127
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
I 1400 m di roccia che sovrastano i Laboratori
costituiscono una copertura tale da ridurre il
flusso dei raggi cosmici di un fattore un milione;
inoltre, il flusso di neutroni in galleria è un migliaio di volte inferiore rispetto alla superficie
grazie alla minima percentuale di uranio e torio
presente nella roccia di tipo calcareo che costituisce la montagna.
L’assorbimento della radiazione cosmica dovuto
alla copertura di roccia, le grandi dimensioni e
le notevoli infrastrutture di base rendono il Laboratorio un luogo unico al mondo per la rivelazione di segnali deboli o rari d’interesse per la
fisica astro-particellare, subnucleare e nucleare
e lo studio di particelle di origine cosmica, veri
e propri messaggeri dell’Universo.
Le sale sono servite da complessi impianti tecnici
e di sicurezza, necessari alle attività sperimentali
che vi si svolgono e per garantire adeguate condizioni di lavoro al personale che vi opera. Ad
esempio l’impianto di ventilazione consente il ricambio dell’intero volume di aria in circa 3 ore
e regola tutte le compartimentazioni necessarie
in caso di condizioni di emergenza. Questo permette anche di tenere la concentrazione del
radon a valori molto bassi (20-80 Bq/m3). La potenza elettrica installata è di circa 1300 kW.
I LNGS sono dal punto di vista geologico situati
all’interno del più grande acquifero dell’Italia
centrale, questo impone regole molto severe per
la salvaguardia dell’ambiente e delle captazioni
di acqua per uso umano che insistono in un’area
del Laboratorio nonché per l’utilizzazione delle
acque di percolazione dalle rocce per il raffreddamento di esperimenti e impianti.
Inoltre i Laboratori sotterranei dei LNGS sono
soggetti al regime autorizzativo del D. Lgs.
334/99 (Legge Seveso); ogni nuova attività deve
essere corredata da un’analisi di rischio, in maniera tale da dimostrare il “non aggravio” dovuto all’installazione del nuovo rivelatore.
All’esterno, in prossimità dell’uscita di Assergi
dell’autostrada A24, su un’area di 9,5 ettari all’interno di un Parco Nazionale di eccezionale
valore ambientale e naturalistico alle pendici del
Gran Sasso, sono situati i laboratori di chimica,
elettronica, progettazione meccanica e officine,
il Centro di Calcolo, la Direzione del Laboratorio
e gli uffici.
Il successo internazionale dei LNGS e l’indiscusso
primato nel panorama mondiale dei Laboratori
sotterranei destinati alla fisica astroparticellare,
sono testimoniati dalla vasta comunità scientifica
internazionale costituita da circa 950 scienziati
che partecipa alle attività di ricerca che si svolgono
nel laboratorio. Circa il 55% di loro sono stranieri provenienti da trenta paesi diversi in Europa, Stati Uniti e Asia, il rimanente 45% sono
italiani appartenenti alle varie sedi dell’INFN e
alle principali Università. Al momento gli esperimenti dei Laboratori sono 19 in diverse fasi di
realizzazione, gestiti in grande maggioranza da
Collaborazioni internazionali mediante organi di
autogoverno scientifico e di gestione delle risorse, regolati nell’ambito di Memorandum of
Understanding sottoscritti da tutti gli Istituti finanziatori. Gli esperimenti dedicati alla fisica
della terra o alle scienze ambientali o alla biologia vengono svolti anche in collaborazione con
altri Istituti di ricerca sia italiani che stranieri attraverso la stipula di specifiche convenzioni.
Recenti risultati salienti dei laboratori
Ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso si cerca
di capire come è fatto e come si è evoluto l’ Universo attraverso lo studio dei messaggeri che
esso ci invia e allo stesso tempo si studiano le
caratteristiche ultime delle particelle elementari.
Le linee principali di attività dei LNGS coprono
la fisica del neutrino, la ricerca di materia oscura
e la fisica nucleare di interesse astro-particellare.
Il panorama è completato da studi nell’ambito
della scienza della terra, radioattività ambientale, biologia.
La fisica del neutrino
Lo studio delle caratteristiche intrinseche del
neutrino ha fornito i primi dati sperimentali che
hannno aperto una porta verso nuova fisica indicando chiaramente la necessità dell’estensione del Modello Standard delle particelle
elementari. Al contempo i neutrini possono aiutarci a capire l’evoluzione dell’Universo e rappresentano messaggeri importanti per l’esplorazione
e la conoscenze delle stelle e del nostro pianeta.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:02 Pagina 10
Nel corso del 2012 sono inoltre stati fatti molti
progressi nell’analisi degli eventi da interazione
di νe. Nel campione finora analizzato sono stati
misurati 19 eventi, nel campione finora analizzato ne erano aspettati 19.2 da componente in-
128
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Fig.4.4: Il secondo evento di OPERA
trinseca del CNGS e 1.5 come risultato dell’oscillazione del νμ− νe.
ICARUS è un innovativo apparato frutto della inventiva italiana, che consiste di circa 600 tonnellate di Argon liquefatto, alla temperatura di
–186 °C. in grado di combinare la spettacolare
ricostruzione in 3D di qualunque interazione o
spostamento di particelle cariche all’interno del
suo volume, con una ottima misura calorimetrica dell’ energia delle particelle. ICARUS ha iniziato a funzionare nel 2010 ed da allora ha
continuato ad accumulare dati da interazione di
neutrini CNGS con una efficienza intorno al
93% L’apparato consente studi in più ampi
campi di interesse della fisica astroparticellare,
quali i neutrini atmosferici e il decadimento del
protone nei canali p → ν p+ e ν → e− K+.
L’esperienza e il Know-how acquisiti dai LNGS
nella gestione degli apparati criogenici e in particolare a servizio del rivelatore ICARUS sono diventati materia di insegnamento in uno dei corsi di
e-learning erogati in modalità web 2.0, organizzati dai LNGS nell’ambito del POR Abruzzo, che
ha visto una grande partecipazione di imprenditori locali interessati all’utilizzazione di tali tecnologie anche in processi con fonti rinnovabili.
La rivelazione dei neutrini provenienti dal Sole è
lo scopo principale dell’esperimento BOREXINO
che misura in tempo reale le componenti di
bassa energia dello spettro solare. Ciò consente
al contempo di studiare le reazioni di fusione
nucleare all’interno della stella a noi più vicina e
lo studio delle proprietà dei neutrini. Dopo la misura di alta precisione (4.3%) del flusso dei neutrini monocromatici da 7Be, grazie alla grande
stabilità dell’apparato, Borexino ha dimostrato,
con l’1% di precisione, l’assenza di ogni asimmetria notte/giorno del flusso di neutrini da 7Be.
Questi risultati hanno confermano la soluzione
LMA-MSW e escludono definitivamente la soluzione LOW. Infine di estrema rilevanza è stata la
più recente misura, per la prima volta in questo
campo, di neutrini solari nell’intervallo 1.0-1.5
MeV e quindi della prima evidenza sperimentale
di rivelazione diretta del flusso di neutrini pep.
Assumendo per essi quanto previsto dal modello solare standard, è stato inoltre possibile
porre il limite superiore di 7.9 conteggi/(giorno
x 100ton) al 95% di C.L. al flusso di neutrini dal
ciclo CNO nel sole, il migliore mai pubblicato.
Questi risultati sono stati ottenuti utilizzando
una nuova tecnica di analisi per la discriminazione dei segnali dal fondo prodotto da 11C.
Grazie alla estrema radiopurezza del rivelatore
PIANO TRIENNALE 2013-15
Il progetto CNGS, iniziato nel 2006 e operativo
con regolarità dal 2008, consiste di un fascio artificiale di neutrini, tutti di tipo muonico, prodotto dall’acceleratore di protoni SPS del CERN
e indirizzato verso i LNGS attraverso la crosta
terrestre per una distanza di 732 km.
Dentro i Laboratori del Gran Sasso, l’esperimento OPERA è specificatamente dedicato alla
rivelazione dei neutrini del CNGS. L’apparato
con i suoi centocinquantamila “mattoni” del
peso complessivo di 1.25 tonnellate, costituiti da
strati di piombo e speciali emulsioni nucleari,
può essere definito un’enorme macchina fotografica in grado di registrare con straordinaria
precisione spaziale l’avvenuta trasformazione di
alcuni neutrini dal tipo muonico al tipo tau (ντ )
durante il percorso dal CERN al Gran Sasso.
La costruzione e la gestione di questo complesso
apparato hanno richiesto l’uso di avanzate tecnologie sviluppate anche in collaborazione con le
imprese italiane operanti nel campo della robotica, della meccanica di precisione, ottica ed elettronica. L’esperimento che al momento è in
presa dati dovrebbe raggiungere alla fine del
run del 2012 18.9x1019 POT (22.5x1019 POT
erano previsti nella proposta).
OPERA, dopo aver pubblicato nel 2010 la prima
evidenza al mondo di rivelazione diretta dell’oscillazione νμ→ντ, nel 2012 ha annunciato a
Kyoto, nel corso della conferenza internazionale
del neutrino, il secondo evento da interazione di
ντ. OPERA deve continuare a raccogliere dati per
fornire maggiore significanza statistica alla misura
per tutto il periodo possibile prima del lungo shut
down degli acceleratori del CERN e del CNGS.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:02 Pagina 11
129
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
(un vero record mondiale) Borexino è anche uno
dei due unici esperimenti al mondo in grado di
misurare i neutrini prodotti nel decadimento di
Uranio e Torio presenti all’interno della terra. Il
loro studio ci consentirà di capire l’origine del calore prodotto dal nostro pianeta, la sua composizione e la sua origine. Osservatori di geoneutrini
in diverse parti del globo potrebbero svelare i
meccanismi che governano i moti convettivi di
trasporto del calore all’interno della Terra che
sono alla base dei fenomeni vulcanici e dei movimenti tettonici. La misura ha suscitato anche l’interesse di una vasta comunità di geofisici.
L’esperimento LVD ha continuato la sua attività
di osservatorio per eventi di supernova, facendo
parte della rete mondiale SNEWS. L’apparato ha
anche rivelato i neutrini del CNGS.
Nel corso del 2011 OPERA ha annunciato
un’evidenza di neutrini superluminali. Successive
verifiche da parte dell’esperimento stesso avevano messo in luce una anomalia strumentale
in grado di rendere conto dei 60 ns di anticipo
nell’arrivo dei neutrini al Gran Sasso. Nel corso
del 2012 gli esperimenti LVD e OPERA, analizzando con uno studio comune i muoni cosmici
che attraversano ambedue gli apparati hanno
confermato che l’anomalia strumentale era presente in tutto il periodo di dati preso a base dei
risultati di OPERA. Infine altri 3 esperimenti ai
LNGS, ICARUS, LVD e BOREXINO, si sono velocemente attrezzati per ripetere indipendentemente la misura della velocità dei neutrini dal
CERN e hanno definitivamente falsificato il
primo risultato di OPERA.
Lo studio delle proprietà del neutrino avviene
anche in esperimenti che si prefiggono di rivelare
un raro processo di decadimento di alcuni isotopi
chiamato “doppio decadimento beta senza neutrini” (0νββ). Tale fenomeno nucleare sarebbe legato alla loro natura di particelle di Majorana
(ovvero con particella e antiparticella coincidenti).
La natura di Majorana del neutrino e la possibile
violazione della invarianza di CP per i neutrini, potrebbero fornire la spiegazione della asimmetria
materia-antimateria dell’Universo.
Il programma dei LNGS nel campo della ricerca
dei decadimenti 0νββ si sviluppa attraverso l’uso
di differenti isotopi e di differenti tecniche di rivelazione.
L’esperimento GERDA si propone la rivelazione
del decadimento 0νββ del 76Ge. Il rivelatore usa
diodi di germanio arricchiti con 76Ge, al contempo sorgente e rivelatori del decadimento,
immersi in argon liquido e ulteriormente scher-
mati da acqua ultra pura. L’argon liquido ha il
duplice scopo di mezzo di raffreddamento dei
rivelatori e di schermo verso la radioattività ambientale e del criostato stesso. La schermo è
completato con una tank esterna di 10 m riempita di acqua ultrapura e instrumentata con fototubi per la rivelazione Cerenkov dei muoni
passanti. GERDA ha completato la fase di commissioning dell’apparato nell’autunno 2011.
Da Novembre 2011 ha iniziato stabilmente la
presa dati, in linea con quanto previsto nella
FASE I dell’esperimento, con l’immissione nell’apparato di 8 germani arricchiti e alcuni naturali. La massa attiva totale al momento è 14.6
kg. Entro primavera 2013 l’esperimento sarà in
grado di confermare o smentire il controverso
risultato positivo del precedente esperimento
Heidelberg-Moscow.
In parallelo prosegue la preparazione di ulteriori
26 rivelatori BEGe (20 Kg) che saranno utilizzati
nella FASE II del programma sperimentale di
GERDA.
L’esperimento CUORE si prefigge di rivelare i decadimenti 0νββ nel 130Te e rappresenta il più recente e ambizioso sviluppo della tecnica dei
“bolometri” di biossido di tellurio, sulla quale
l’INFN detiene un’esperienza più che ventennale
. L’esperimento attualmente in fase di costruzione ai LNGS, utilizzerà quasi mille cristalli (741
kg) di TeO2 arricchiti isotopicamente al 34.17 %
in 130Te.
Nel corso del 2012 la collaborazione CUORE ha
raggiunto una serie di significativi traguardi
verso il completamento della costruzione dell'esperimento. È stata installata e messa a punto
la linea ad alta tecnologia per l’assemblaggio dei
rivelatori. Questa permette di costruire i bolometri di TeO2 in atmosfera inerte, prevenendo
ogni contaminazione radioattiva. Si è conclusa
la fase di costruzione dei primi tre schermi termici del criostato (300K, 40K e 4K) e con essa è
iniziata la fase di installazione presso i LNGS di
tutto l'apparato criogenico. Sempre nel 2012 è
stato consegnato ai LNGS il refrigeratore a diluizione che sarà il cuore del sistema destinato a
raffreddare l'esperimento; questo refrigeratore,
unico al mondo, ha una potenza refrigerante di
~5 microW a 10 milliKelvin e può raggiungere
una temperatura inferiore ai 5 milliKelvin. All'inizio del 2013 si concluderà la fornitura dei 988
cristalli di TeO2 prodotti presso lo Shanghai Institute of Ceramics.
È continuata nel 2011 nei LNGS l’attività di LUCIFER, un programma di R&D che si prefigge di
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 12
studiare le potenzialità di bolometri scintillanti
come rivelatori di terza generazione per la ricerca di decadimenti 0ννββ. Dopo aver esaminato varie opzioni la scelta è caduta sul ZnSe.
Nel corso del 2012 sono stati fatti importanti progressi per la produzione e crescita dei cristalli: è
stata implementata, da parte del produttore di
ZnSe, una tecnica di crescita che ha permesso di
garantire una ottima riproducibilità della luce di
scintillazione emessa dal cristallo, inoltre è stata
messa a punto, da parte del produttore di 82Se arricchito, la linea di produzione dedicata.
I primi risultati sulla chimica legata alla riduzione
dell’esafluoruro di selenio in selenio metallico
hanno dato buoni risultati per quanto riguarda la
purezza chimica del materiale finale, essenziale
per avere una buna resa in luce di scintillazione.
Nel contempo si sono studiati altri composti interessanti per il DDB quali il molibdato di Zinco
(ZnMoO4).
130
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Il lato oscuro dell’universo
Lo studio della composizione dell’Universo è uno
dei temi più affascinanti della ricerca attuale e
l’identificazione della natura della materia oscura
rappresenta uno dei più importanti problemi per
la cosmologia e la fisica delle particelle.
Ai LNGS sono presenti diversi esperimenti dedicati alla rivelazione di materia oscura, ciascuno
dei quali usa tecnologie diverse. La ricchezza di
esperimenti competitivi consente al Gran Sasso
di essere un laboratorio assolutamente all’avanguardia nel settore.
L’esperimento DAMA/LIBRA che utilizza cristalli
scintillanti (NaI) altamente radiopuri, ha recentemente confermato la modulazione annuale
dei segnali di bassa energia, del tutto compatibile con quanto aspettato da una interazione di
particelle di Dark Matter, riportata in precedenza
dallo stesso esperimento. La collaborazione,
grazie ai nuovi fotomoltiplicatori installati, ha
ora ridotto la soglia di energia (1 KeV) accrescendo la sensibilità per la ricerca di possibili
candidati di DM. È da sottolineare che la modulazione annuale rappresenta una segnatura del
tutto indipendente da qualunque modello o
ipotesi sulla natura delle particelle di materia
oscura. Numerosi infatti sono i possibili candidati a costituire la materia oscura. Nell’ipotesi
che tale segnale sia dovuto a interazione elastica
di neutralini leggeri, i risultati di DAMA e quelli Fig. 4.5: Layout di Xenon 1t sullo sfondo del Gran Sasso
analoghi di CoGeNT negli USA, risultano incompatibili con i limiti posti da XENON 100 e CDMS. La tecnica di TPC ad argon in doppia fase è molto
Questo alimenta un vivace dibattito all’interno promettente poiché consente di usare in aggiunta
PIANO TRIENNALE 2013-15
della comunità scientifica mondiale e stimola
una grande messe di pubblicazioni volte da una
parte a tentare una conciliazione di tutti i risultati, dall’altra a mettere in evidenza possibili incertezze e limiti nella sensibilità dei vari apparati.
La ricerca di candidati di DM ai LNGS si avvale
anche di TPC (time Projection Chamber) riempite di liquidi criogenici (Argon e Xenon).
Il progetto XENON ai LNGS si propone la ricerca
di DM attraverso la rivelazione di scattering di
WIMPs sui nuclei di XENON. Dopo il successo
del primo rivelatore XENON 10, è attualmente
in funzione ai LNGS il rivelatore XENON 100,
una TPC a doppia fase contenente una massa
sensibile di 62 kg di Xenon ultrapuro, in grado
di stabilire con precisione millimetrica il vertice
dell’interazione. Dopo la pubblicazione nel 2011
dei migliori limiti al mondo di interazione elastica da WIMPs, l’esperimento continua ad accumulare dati in condizioni migliori di fondo e
a soglia più bassa per incrementare ulteriormente la sua sensibilità.
Il prossimo passo nel programma della Collaborazione XENON sarà la costruzione di un apparato
di terza generazione (XENON 1t) contenete una
tonnellata di volume fiduciale di Xe, immerso in
una tank contenete acqua ultrapura che agirà
come schermo attivo contro i muoni passanti.
Interazioni frequenti con i Servizi Tecnici dei laboratori hanno consentito di valutare dettagliatamente le esigenze di impianti e infrastrutture
e l’impatto della costruzione del nuovo rivelatore sul laboratorio, si è inoltre avviata la procedura completa di analisi rischi.
Nel corso del 2012 si prevede di iniziare la costruzione nella sala B dei LNGS del water tank e
dell’edificio dei servizi asserviti all’apparato.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 13
alla tecnica standard di discriminazione dal fondo,
basata sul rapporto dei due segnali di scintillazione e di ionizzazione, anche l‘andamento temporale del segnale.
È stato approvato nel 2012 DarkSide 50, che si
basa sull’esperienza acquisita nella linea di ricerca di DM con la tecnica di TPC a doppia fase
in Argon. L’esperimento si propone di utilizzare
alcune tecniche migliorative che dovrebbero
consentire di raggiungere significativi risultati
nonostante la massa limitata. In tale prospettiva
DS-50 può essere considerato un primo passo
verso un possibile rivelatore futuro da alcune
tonnellate.
DS-50 utilizzerà Argon impoverito a bassissimo
contenuto di radioattività, uno schermo attivo in
scintillatore liquido, il tutto immerso nella Counting Test Facility (CTF) di Borexino riempita di
acqua ultrapura utilizzata come rivelatore Cherenkov. Un protipo di 10 l dell’apparato, già installato
nella sala C dei LNGS, ha consentito di studiare
alcuni aspetti del rivelatore. Nel corso del 2012 si
è lavorato in sala C alla costruzione della tank che
ospiterà lo scintillatore e alla costruzione di alcune
infrastrutture necessarie all’apparato. La costruzione di DS-50 sarà ultimata nel 2013.
131
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Fig. 4.6: la tank di DS-50
CRESST adotta un rivelatore bolometrico con cristalli scintillanti di CaWO4 a temperatura di 10
mK. La collaborazione CRESST, dopo aver mo-
strato i risultati corrispondenti ad una esposizione
di 730 Kg giorno che evidenziavano un eccesso
di eventi nella regione dove è aspettato il segnale
da scattering di WIMPs, ed aver implementato ulteriori accorgimenti sui rivelatori volti ad una ulteriore riduzione del fondo, si appresta a iniziare
un nuovo periodo di acquisizione dati.
Fisica nucleare astroparticellare
Le misure di sezioni d’urto di interazioni nucleari
ottenute dall’esperimento LUNA nel laboratorio
sotterraneo del Gran Sasso sono di grande interesse per capire i meccanismi che generano
l’energia e sintetizzano gli elementi più pesanti
dell’idrogeno all’interno delle stelle. I LNGS rappresentano il luogo ideale per queste misure che
possono essere svolte solo al riparo dal disturbo
dei raggi cosmici.
Nel corso del 2012 sono stati ottenuti i primi risultati preliminari sulle sezioni d’urto delle reazioni
2
H(α,γ)6Li e 17O(p,γ)18F, è in corso la misura della
reazione 17O(p,α)14N e si sta iniziando quella della
reazione 22Ne(p,γ)23Na.
La prima è fondamentale per la produzione di 6Li
durante la nucleosintesi primordiale (BBN), una
sua più accurata conoscenza potrebbe risolvere il
problema della discrepanza tra 6Li osservato in
stelle molto antiche e 6Li previsto dalla BBN. La
reazione 17O(p,γ)18F fa parte del ciclo CNO di combustione dell’idrogeno e regola la produzione
degli isotopi di ossigeno e fluoro in moltissimi ambienti stellari.
Il progetto relativo alla installazione nei laboratori
sotterranei del Gran Sasso di un nuovo acceleratore con tensione di terminale 3.5 MV che consentirà di studiare reazioni chiave del ciclo di
combustione dell'elio, è stato definito e completato in stretta collaborazione con i servizi tecnici.
In particolare i progetti di bonifica del sito dell'interferometro (pavimentazione, impiantistica, sicurezze ed altro) e delle schermature necessarie per
l’installazione del nuovo acceleratore da 3.5 MV
a stadio singolo sono stati sottoposti alle autorità
competenti nell’ambito del necessario processo
autorizzativo.
Il progetto LUNA-MV è stato finanziato dal MIUR
come progetto premiale INFN.
Scienze associate alla fisica astro particellare
Nel peculiare contesto sperimentale dei Laboratori
del Gran Sasso è di fondamentale importanza per
molti esperimenti selezionare e utilizzare i materiali
a bassissimo contenuto di radioattività e realizzare
condizioni di contaminazione estremamente bassa
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 14
più stringenti sul principio di esclusione di Pauli
con gli elettroni.
Nel corso del 2012 la collaborazione sta allestendo un nuovo apparato sperimentale che si
prefigge una migliorata sensibilità.
È infine da sottolineare che la peculiarità e complessità degli esperimenti operanti nel Laboratorio sotterraneo, in stretta interconnessione
con il tunnel autostradale, la necessità di assicurare la massima sicurezza anche dal punto di
vista ambientale, implicano lo sviluppo e l’impiego di sistemi ad alto contenuto tecnologico:
avanzati sistemi di gestione e controllo funzionale anche a distanza, uso di reti ultraveloci e
affidabili di trasmissione di dati, robusti servizi
di sicurezza e monitor ambientale. Le competenze specialistiche acquisite in tali ambiti dal
personale dei LNGS sono oggetto di programmi
di formazione rivolti al territorio e alla sua realtà
produttiva.
Attività nei prossimi tre anni
I LNGS si caratterizzeranno ulteriormente nel
prossimo triennio come il laboratorio di riferimento mondiale per la fisica astroparticellare,
grazie ai suoi esperimenti di frontiera.
Negli ultimissimi anni l’attività del laboratorio si
è ulteriormente arricchita di nuovi esperimenti
e si sono poste le basi per nuovi progetti. Tra le
novità dei LNGS degli ultimissimi anni citiamo:
•
•
•
•
Nell’orizzonte temporale del Piano Triennale
2013-2015 le attività dei LNGS saranno gover-
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
•
L’entrata in funzione di ICARUS, un rivelatore
innovativo la cui tecnica, tutta italiana, ha riscontrato notevole attenzione nel mondo;
La prima fase di presa dati dell’esperimento
GERDA che in circa un anno dovrebbe smentire o confermare il controverso risultato positivo di un precedente esperimento;
L’approvazione di due nuovi esperimenti alla
caccia della materia oscura dell’Universo:
XENON 1t, e DS-50;
L’avvio del nuovo progetto LUNA-MV, messo
a punto negli ultimi anni che raccoglierà sicuramente un enorme interesse, per l’impossibilità di realizzare concorrenti al mondo;
La realizzazione di un laboratorio dedicato
alle misure di elementi in traccia per studi
ambientali e di scienza della terra, aprono il
Laboratorio a una varietà di collaborazioni internazionali in campi che sono di grande impatto sociale per una “better society”.
132
PIANO TRIENNALE 2013-15
da parte di elementi più o meno comuni nell’ambiente (ad es. potassio, piombo, torio, uranio, le
terre rare, etc... ).
I LNGS sono dotati di un Laboratorio specializzato
in spettrometria gamma tra i più grandi e sensibili
al mondo. I rivelatori al germanio iperpuro operanti nel laboratorio sotterraneo ottengono sensibilità irraggiungibili in superficie. Parimente
importante è il sistema di misura di elementi in
traccia, dotato di due spettrometri di massa e gestito dal Servizio di Chimica.
Le due tecniche trovano numerose applicazioni,
al di là dalle specifiche necessità degli esperimenti
operanti nei LNGS, in campo geologico e idrogeologico, scienza della terra e nelle scienze ambientali tramite lo studio dell’atmosfera e degli oceani,
nella scienza dello spazio (misure di meteoriti,
campioni prelevati su Marte o da comete), produzione industriale (p.e. per la selezione dei materiali
impiegati nella produzioni di circuiti integrati per
computer ed elettronica, analisi e datazioni di
campioni archeologici).
I LNGS hanno implementato, nell’ambito del
POR Abruzzo, specifici programmi di formazione
per l’utilizzazione di queste strumentazioni di
alta tecnologia.
L’esperimento ERMES studia radionuclidi cosmogenici e primordiali in matrici solide e fluide.
Nell’ambito di INFN-ERMES è stato siglato a
INFN-LNGS un accordo di collaborazione scientifica tra INFN-LNGS e United Nations – International Atomic Energy Agency – Environment
Laboratories (UN IAEA-EL) per la ricerca relativa
al comportamento ambientale di sostanze radioattive; alle misure di ultra-basso fondo di
campioni ambientali e la caratterizzazione di
materiali di riferimento; alle tecniche analitiche
nel campo della radiochimica e allo scambio e
diffusione delle informazioni attraverso attività
comuni di formazione.
Altri accordi di collaborazione scientifica sono stati
siglati con United Nations – Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty Organization (UN CTBTO);
Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency – Environmental and Public Health
(ARPANSA); University of Oxford – Department of
Earth Sciences.
Il progetto ERMES-WORLD è stato finanziato dal
MIUR come progetto premiale INFN.
Il Laboratorio ospita inoltre l’esperimento GIGS
di interesse geofisico, costituito da un interferometro di tipo Michelson-Morley.
Il panorama delle attività è completato da Vip
che si propone di rivelare o porre limiti sempre
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 15
133
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
nate quindi dagli esperimenti già attivi, da quelli
attualmente in costruzione o appena approvati,
nonché dei nuovi progetti definiti e in attesa di
finanziamento.
Il completamento degli esperimenti sul CNGS renderà disponibili nuovi spazi sotterranei aprendo
interessanti prospettive per nuove proposte.
BOREXINO completerà nel prossimo triennio il
suo programma relativo allo studio dei neutrini
solari mettendo a frutto il record di radiopurezza
raggiunto grazie alle recenti campagne di purificazione dello scintillatore e alla messa a punto di
tecniche innovative di analisi per la reiezione dei
fondi, con la prospettiva di effettuare la prima misura al mondo dei neutrini del ciclo CNO.
L’esperimento contribuirà inoltre a fornire, attraverso una misura con maggiore significatività
statistica del flusso di geoneutrini, importanti informazioni sui meccanismi alla base della produzione e del trasporto del calore all’interno del
nostro pianeta.
La Collaborazione BOREXINO ha presentato al
Comitato Scientifico la proposta di utilizzare
l’apparato per la ricerca di neutrini sterili su
"short-baseline" con sensibilità a livello di 0.11 eV2, mediante l’impiego di una sorgente artificiale di neutrini in loco.
La Collaborazione infine sta valutando un altro
nuovo progetto consistente nella trasformazione
dell’apparato in un rivelatore per la ricerca di 0νββ
con lo Xe arricchito in 136Xe che potrebbe essere
dissolto facilmente nell’apparato. La soluzione allo
studio ambisce ad una sensibilità tale da coprire
l’intera regione consentita per il DBD nel caso di
gerarchia inversa delle masse dei neutrini.
Il fascio CNGS sarà in funzione ancora nel 2012
con una piccola estensione al 2013 fino al previsto lungo shut down di due anni dell’acceleratore SPS del CERN a partire dal 2013.
OPERA continuerà la presa dati accumulando
eventi da neutrini del CNGS fino alla primavera
2013. Successivamente verrà presa una decisione in merito ad una ulteriore richiesta di fascio. L’apparato dovrà rimanere in sito fino al
completamento dell’analisi dei dati per permettere di localizzare correttamente la regione di interazione.
ICARUS continuerà la presa fino alla chiusura del
CNGS nel 2013. Poi inizierà lo smontaggio.
E’ doveroso porsi la domanda se i LNGS possono
continuare a svolgere un ruolo nel campo della
studio delle caratteristiche intrinsiche del neutrino con Fasci Long Base Line. Le recenti misure
di T2K, Daya Bay, RENO e Double Chooz di un
valore relativamente grande dell’angolo di mescolamento leptonico θ13, hanno aperto nuovi
scenari realistici per il completamento della misura della matrice di mescolamento. La comunità scientifica mondiale ha grande interesse per
tale argomento e si appresta a definire una strategia di lunga durata che potrebbe richiedere la
realizzazione di nuovi laboratori sotterranei sia
in Europa, che negli stati Uniti che in Asia.
L’argomento è stato dibattuto in maniera molto
approfondita nel corso di un workshop dedicato
tenuto a maggio 2012 ai LNGS dal titolo “NuTURN 2012”.
GERDA, nella primavera 2013 al termine della
FASE I sarà l’esperimento al mondo più sensibile
al DBD. Potrà quindi verificare la correttezza di
un risultato controverso riportato in precedenza
dalla collaborazione Heidelberg-Moscow. A seguire inizierà la FASE II la cui presa dati si estenderà per tutto il prossimo triennio.
Parallelamente la Collaborazione intende strumentare l’Argon del criostato con l’obiettivo di
una ulteriore abbattimento del livello di fondo.
CUORE è già un esperimento di seconda generazione con i suoi circa 1000 bolometri di TeO2
e una massa di 740 kg. La messa in funzione nel
corso del 2012 della prima delle 19 torri costituisce una tappa molto importante nell’immediato futuro per confermare le procedure di
assemblaggio e verificare il livello del fondo. Il
completamento della costruzione dell’apparato
avverrà nel primo semestre 2014. Il programma
e l’orizzonte temporale di CUORE vanno quindi
ben al di là dal presente piano triennale.
LUCIFER riceverà nel 2013 9 kg di 82Se. I primi
test bolometrici sui cristalli sono previsti per l’autunno 2013. Da questi test, si potranno discernere le potenzialità dell’esperimento, basate ora
solo su simulazioni. La misura delle contaminazioni interne dei cristalli arricchiti costituirà il
vero e proprio banco di prova dell’esperimento,
unitamente alla misura delle proprietà di scintillazione e di risoluzione. Nella prima metà del
2013 verrà altresì terminata la fase di irraggiamento/produzione dei termistori dei rivelatori.
Entro la seconda metà del 2013 verrà altresì
completata la produzione dei rivelatori di luce
dell’esperimento.
Nella prima parte del 2014 verrà completata la
produzione del montaggio in rame che conterrà
i 36÷44 cristalli dell’esperimento.
L’assemblaggio dell’esperimento comincerà nella
seconda metà del 2014. Durante il 2013/2014
verranno testati tutti i rivelatori (bolometri/rive-
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 16
134
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
gramma di misure quali le reazioni 22Ne(p,γ)23Na,
la 18O(p,γ)19F e la 23Na(p,γ)24Mg. Tali reazioni, appartenenti al ciclo NeNa o CNO, sono essenziali
per la produzione degli elementi in moltissimi ambienti stellari.
LUNA-MV vedrà l’avvio nel prossimo triennio.
Tale progetto prevede l’installazione di un acceleratore con tensione massima di terminale 3.5
MV presso i LNGS al fine di studiare reazioni
chiave appartenenti al ciclo di combustione
dell’He.
Se il procedimento autorizzativo si concluderà
con successo entro il 2012, il 2013 sarà speso
per la preparazione del sito al nodo B dell’interferometro, la costruzione degli schermi e delle
infrastrutture tecniche asservite all’esperimento.
L’installazione e il commissioning del nuovo acceleratore e degli apparati di rivelazione si estenderanno nel prossimo triennio.
I prossimi anni saranno importanti per la realizzazione di un laboratorio di ultra-basso fondo con
caratteristiche tali da renderlo il riferimento mondiale nei campi di ricerca per le Scienze della Terra
e dei Materiali, Sicurezza, Salvaguardia e Non-proliferazione Nucleare. Il laboratorio, che si avvantaggerà della schermatura del sito, comprenderà
le seguenti sezioni: Spettroscopia Gamma con rivelatori al Germanio Iperpuro (HPGe), Spettrometria Scintillazione Liquida (LSC), Spettrometria di
Massa a Plasma Accoppiato Induttivamente (ICPMS) e Metrologia Nucleare (NM). Nell’ambito
della collaborazione scientifica esistente tra INFNERMES con UN IAEA-EL e EC JRC-ITU, questo laboratorio potrà diventare il riferimento dei
programmi internazionali (Nazioni Unite e Commissione Europea) in atto e pianificati per il futuro
(es. FP8) nei suddetti campi di ricerca. Inoltre,
nell’unità di Metrologia Nucleare saranno sviluppati e caratterizzati nuovi rivelatori per radiazioni
ionizzanti sia per applicazioni ambientali e industriali sia per sicurezza nucleare. Infine, il progetto
ERMES-WORLD svilupperà su piattaforma INFNGRID modelli numerici Monte Carlo, trasporto
atmosferico e oceanico, dinamica del mantello
terrestre, distribuzione e diffusione di radionuclidi in matrici ambientali solide, liquide e gassose, in sinergia con altre collaborazioni
scientifiche operanti in INFN-ERMES (Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty Organization
(CTBTO); International Centre for Theoretical
Physics-Structure And Nonlinear Dynamics of
the Earth (ICTP-SAND), University of Oxford –
Department of Earth Sciences; Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency – En-
PIANO TRIENNALE 2013-15
latori di luce) prima di essere montati nella torre
che li ospiterà tutti. Nel 2015 inizierà la presa
dati dell’esperimento.
COBRA nel prossimo triennio completerà il suo
programma di ricerca e sviluppo dal quale potrà
una proposta di esperimento.
LVD continuerà a operare come osservatorio dei
neutrini da collassi stellari.
È da rilevare la posizione di assoluta avanguardia
dei LNGS nell’ambito della ricerca di Dark Matter. La presenza contemporanea nel Laboratorio
di esperimenti con tecniche diverse non solo aumenta le potenzialità di una scoperta nel Laboratorio, ma pone anche i risultati degli attuali
esperimenti, in termini di sensibilità raggiunta e
capacità di reiezione dal fondo, quale base per
la strategia globale da seguire nel prossimo decennio. In tale ambito i LNGS partecipano anche
al programma di Ricerca e Sviluppo DARWIN finanziato dalla comunità europea sulla fattibilità
di apparati con liquidi criogenici di grande
massa e bassissimo fondo radioattivo.
DAMA nel prossimo triennio accumulerà dati per
ottenere risultati significativi con soglia ridotta a
1 KeV. Proseguirà inoltre le attività di R&D per
esperimenti di nuova generazione sia per la Dark
Matter, sia nel campo dei decadimenti 0νββ. Di
particolare interesse è lo sviluppo di rivelatori a
risposta anisotropa.
Xenon 100 continuerà la presa dati. In parallelo si
costruirà XENON 1T, il cui completamento è previsto per il 2014. Xenon 1T presenta parecchie
sfide per cui si dovrà ricorrere a sviluppi tecnologici: purificazione dello Xe liquido per poter operare la TPC con una lunghezza di drift superiore
al metro, riduzione della concentrazione di Kr in
Xe sotto 1 ppt, e il controllo del livello di Rn.
DS-50 ha già iniziato la costruzione nel 2012
con lo smontaggio della CTF e l’installazione del
vessel in inox che conterrà lo scintillatore TMB
per il veto dei neutroni. Prosegue inoltre la costruzione di varie infrastrutture a servizio dell’apparato. Subordinato al successo dell’analisi
rischi, il riempimento del vessel potrebbe iniziare
nel 2012. Nel 2013 sono previsti l’installazione
della TPC as Argon liquido e il commissioning
dell’apparato. La presa dati si estenderà per il
triennio.
L’esperimento CRESST continuerà la presa dati
con una migliore comprensione e controllo dei
segnali di fondo. Ci si aspetta nel corso del triennio una proposta di esperimento sulla base dei
risultati ottenuti.
LUNA nel prossimo triennio completerà il suo pro-
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 17
vironmental and Public Health, etc.). ERMESWORLD ha la finalità di evidenziare, sviluppare
e potenziare nel campo della Radioattività Ambientale, in sinergia con IAEA e EC, due eccellenze INFN: INFN-LNGS e INFN-GRID.
Con questa infrastruttura e le attività di ricerca
in atto tra INFN-ERMES e UN IAEA-EL e EC JRCITU, INFN-LNGS potrà diventare il riferimento
mondiale per misure di radioattività in ultrabasso fondo di matrici ambientali, e costituirà
un luogo unico per attività di training e trasferimento tecnologico. Le prospettive di ricadute sia
scientifiche, attraverso lo sviluppo di nuove sinergie ed attività di ricerca con Enti Nazionali e
Internazionali, sia pratiche, tramite la possibilità
di attirare ulteriore finanziamenti pubblici e privati, sono molto solide e promettenti.
135
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Conclusioni e prospettive
Il Laboratorio del Gran Sasso possiede una leadership negli esperimenti con altissime prestazioni dal punto di vista del basso livello di
radioattività. Si tratta di un vantaggio competitivo rispetto ad altri laboratori che andrà mantenuto e sfruttato, cercando di massimizzare il
potenziale di scoperta nelle ricerche sul doppio
decadimento beta e sulla materia oscura. Queste ricerche saranno quindi sicuramente le linee
principali di sviluppo dell’attività scientifica del
Laboratorio nel futuro.
Le misure di sezioni d’urto, di processi di fusione
di interesse astrofisico, costituiranno inoltre una
linea di ricerca unica nel panorama internazionale e di grande impatto scientifico.
Inoltre, vanno incoraggiate le nuove proposte
concernenti questioni aperte in fisica che potrebbero giovarsi dell’ambiente sotterraneo.
L’attività scientifica dei LNGS è in questo momento
al suo apice per numero e competitività di esperimenti, i numerosi e importanti risultati scientifici
raggiunti nei LNGS ne sono la testimonianza, a
conferma dell’unicità nel panorama mondiale di
questa infrastruttura di ricerca capace di attirare
ricercatori da ogni parte del pianeta. Tuttavia a
fronte dell’incremento del numero e complessità
degli esperimenti al Laboratorio del Gran Sasso,
non è stato possibile un proporzionale aumento
delle risorse finanziarie e umane necessarie a operare e gestire una così rilevante attività di ricerca.
Al contrario le possibilità di reclutamento di personale stanno riducendosi sempre di più superando il livello di guardia; inoltre l’assottigliamento
delle risorse destinate alle infrastrutture e all’impiantistica contrasta con le necessità di funziona-
lità e sicurezza del Laboratorio e degli esperimenti
installati e operanti al suo interno.
Va inoltre sottolineato che un laboratorio di eccellenza come i LNGS costituisce un centro
unico al mondo di alta formazione per i giovani
ricercatori operanti nel campo della fisica astroparticellare ed è importante poter continuare a
mantenere questa posizione di preminenza internazionale mediante un flusso continuo e programmato di menti giovani e brillanti.
4.1.3 I Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL)
Il Laboratorio (sito web: http://www.lnl.infn.it/)
La missione principale dei LNL è lo sviluppo delle
conoscenze nella fisica e astrofisica nucleare di
base assieme alle applicazioni delle tecnologie nucleari connesse. I laboratori situati nelle vicinanze
di Padova ed in prossimità di svincoli autostradali
ed aeroporti nazionali ed internazionali, si estendono su una superficie di circa 200.000 mq, sulla
quale sono edificati circa 120.000 mc, con possibilità di costruire ulteriori 170.000 mc per lo sviluppo di nuovi progetti. I Laboratori sono allacciati
ad una linea di alta tensione a 132 KV con disponibilità di fonti di energia elettrica primarie pari a
120 MVA. LNL dispone di uno staff di 108 dipendenti a tempo indeterminato, una ventina di dipendenti a tempo determinato e si avvale di circa
150 associati (dottorandi, borsisti e personale universitario); circa il 60% del personale dipendente
ed associato è laureato o dottore di ricerca.
Gli utenti esterni sono annualmente circa 700
(di cui circa 300 stranieri). Per quanto concerne
il costo annuale del laboratorio, per l’esercizio
2011 le spese generali di funzionamento per i
servizi di base sono ammontati a circa 5 Meuro;
altrettante sono le spese per le attività di ricerca.
Il laboratorio si è dotato nel tempo di cinque
macchine acceleratrici, tutte utilizzate con continuità dalla comunità scientifica nazionale ed
internazionale per studi in fisica nucleare degli
ioni pesanti (TANDEM-XTU, ALPI e PIAVE), e per
applicazioni volte allo studio dei materiali, alla
fisica dei neutroni e per ricerche interdisciplinari
(AN2000 e CN). Nell’ambito della fisica nucleare
ed astrofisica nucleare il laboratorio fa riferimento ad un ampio bacino di utenza di circa
700 ricercatori, di cui circa 300 stranieri.
Il laboratorio dispone di un centro di calcolo di
primordine, con un ruolo significativo nell’analisi
degli eventi prodotti alla grande macchina LHC
del CERN.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 18
nanziamento complessivo di 12 MEuro (vedi
cap. 5bis)
136
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Recenti risultati salienti del laboratorio
Nel corso del 2011 i LNL hanno fornito complessivamente circa 8000 ore di fascio all’utenza,
per misure effettuate utilizzando gli apparati
sperimentali dei laboratori.
L’attività sperimentale più rilevante è stata la
campagna di sperimentazione con il nuovo rivelatore gamma ad alta risoluzione, il cosiddetto
Dimostratore di AGATA (figura 4.3). Questo rivelatore, realizzato da un consorzio di numerosi
laboratori europei e con capacità di “tracking”di
raggi gamma, ha caratteristiche di efficienza, localizzazione dell’interazione e potere risolvente
di gran lunga superiori a quelle degli apparati di
precedente generazione. La campagna di misura ha utilizzato anche lo spettrometro a
grande angolo solido PRISMA. Il complesso
AGATA-PRISMA costituisce un potente strumento di indagine in grado di richiamare la presenza di molti sperimentatori da tutta l’Europa.
Nell’ambito del progetto Fazia sono stati condotti con successo i test dei primi prototipi di rivelatori al silicio “neutron doped” in grado di
fornire una discriminazione in massa degli ioni
sulla base della forma dei segnali. Tale progetto,
parte della “preparatory phase” di Spiral2, ha
come obiettivo studi di termodinamica nucleare
in reazioni con fasci esotici.
Per il progetto SPES, è iniziata nell’autunno
2011 la costruzione del ciclotrone da 70 MeV
ed alta intensità ed è stata completata la progettazione dell’edificio che dovrà contenere la
macchina, mentre è stato installato il Front-End
della facility ISOL completo di bersaglio, sorgente a ionizzazione superficiale, estrattore e
prima parte di trasferimento del fascio a 30 keV.
Nell’ambito della fisica degli acceleratori, si è
proceduto con l’incremento in potenza delle cavità di basso beta di Alpi e si sono aggiunte
quattro ulteriori cavità acceleranti al sistema. Si
è inoltre proceduto all’upgrade delle cavità dell’iniettore PIAVE e allo sviluppo di nuovi fasci pesanti con la sorgente ECR.
Nell’ambito del progetto IFMIF, è in costruzione
un RFQ di altissima intensità che verrà installato
nel 2015 nella sede giapponese di Rokkasho, insieme alle altre componenti dell’acceleratore
realizzate da una collaborazione europea guidata da Fusion for Energy (F4E).
È stato definitivamente approvato il programma
NBTF, che prevede la realizzazione di un com-
PIANO TRIENNALE 2013-15
Competenze di eccellenza sono individuabili nel
campo dei rivelatori per raggi gamma e di particelle cariche. In particolare, sono stati realizzati
nel contesto di collaborazioni europee importanti
apparati di ampio utilizzo nella comunità internazionale (fra cui GASP, EUROBALL, CLARA) ed
è stato completato il prototipo denominato Dimostratore di AGATA. Quest’ultimo, inaugurato
nella primavera 2010, è stato utilizzato ai LNL
anche in accoppiamento con lo spettrometro magnetico a grande accettanza e risoluzione PRISMA per una campagna di misure conclusa il 31
dicembre 2011. Di particolare interesse sono i rivelatori al silicio per ioni pesanti (progetto FAZIA)
e quelli per neutroni (progetto NEDA) sviluppati
in collaborazione con il laboratorio GANIL nell’ambito del progetto europeo “SPIRAL2 preparatory phase” per applicazioni nei futuri progetti
Spes e Spiral2.
L’eccellenza nella tecnologia degli acceleratori è
testimoniata dalla realizzazione del LINAC superconduttivo ALPI-PIAVE, dai contributi portati alla
realizzazione di acceleratori per il CNAO, il CERN
e TRIUMF e dalla partecipazione a progetti internazionali per acceleratori dedicati a programmi
di fusione nucleare (sviluppo dell’acceleratore
RFQ per IFMIF-EFVEDA, della NBTF per RFX). Attivo da cinquant’anni, LNL opera in stretta collaborazione con gli altri laboratori nazionali
dell’INFN, fra cui in particolare il Laboratorio Nazionale del Sud (LNS), e con i più importanti laboratori esteri di livello internazionale, attivi nel
campo delle ricerche in fisica nucleare. Tali attività si svolgono nell’ambito di accordi internazionali come quello con ISOLDE-CERN e con
Spiral2-GANIL, nell’ambito di un Laboratorio Europeo Associato costituito con lo scopo di condividere sviluppi tecnologici e finalità scientifiche
nel campo della Fisica Nucleare con Fasci di ioni
stabili ed esotici. A livello europeo, LNL è riconosciuto come “Large Scale Facility”.
Il futuro del laboratorio ruota attorno al progetto speciale SPES (Selective Production of Exotic Nuclear Species), descritto in dettaglio più
avanti in questo capitolo. SPES è dedicato primariamente allo studio di nuove specie nucleari
ricche di neutroni. Al tempo stesso tale progetto
permette sviluppi applicativi relativi alla produzione di radio-farmaci di tipo sperimentale ed
innovativo (ma anche convenzionale) e alla fisica
dei neutroni, con particolare riguardo ai temi
dell’ energia, scienza dei materiali e salute, Tre
progetti dei LNL sono stati approvati dal MIUR
nell’ambito dei Progetti Premiali 2011, per un fi-
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 19
plesso accelerante per lo studio e l’ottimizzazione
di un fascio di deutoni da iniettare nel reattore
del progetto internazionale ITER per la fusione. Il
complesso vede come attore principale il consorzio RFX, cui partecipa l’INFN e che si avvale delle
competenze presenti nel laboratorio.
Nell’ambito dello sviluppo di tecnologie nucleari
applicate alla salvaguardia ambientale,assieme
alle università di Siena e Ferrara i LNL hanno
contribuito alla realizzazione della Carta della
Radioattività della Regione Toscana, che è stata
consegnata nel 2011 al termine del progetto
Rad_Nat, co-finanziato dall’INFN. Nel biennio
2009-2011 gli spettrometri gamma MCA_Rad,
Za_NaI e AGRS_16 ideati e realizzati presso i LNL
hanno permesso di misurare la radioattività
gamma di 1913 campioni di suolo e roccia e di
realizzare un survey airborne del 20% del territorio toscano.
Il laboratorio si è dotato di una cabina di trasformazione elettrica da 132 kV e potenza erogabile
fino a 40 kVA.
fornire 1013 fissioni al secondo sotto l’azione
del fascio di protoni del ciclotrone.
Con il contributo di molte Sezioni e Laboratori
dell’INFN, ed in particolare dei LNS, proseguirà
l’intensa attività di progettazione e di simulazione delle parti da realizzare, nonché di costruzione di prototipi per poter passare velocemente
alla installazione delle apparecchiature necessarie alle successive fasi del progetto SPES.
Nell’ambito della strumentazione per la fisica
nucleare di base, impegno primario del laboratorio è la realizzazione del rivelatore per raggi
gamma Galileo. Tale progetto, svolto in collaborazione con le Università e sezioni INFN di Padova, Milano e Firenze nel contesto di una
collaborazione internazionale, ha come obiettivo quello di dotare i LNL di un innovativo spettrometro di moderna generazione per studi di
spettroscopia gamma. Interventi di “up-grading” sono in programma per altri apparati di
eccellenza quale lo Spettrometro a grande accettanza PRISMA o il complesso di odoscopi per
ioni pesanti - esperimento Nuclex -, per i quali
nel corso del triennio sono previste campagne
sperimentali.
Nel campo del nucleare da fusione, due sono i
principali impegni del laboratorio:
137
PIANO TRIENNALE 2013-15
•
•
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Fig. 4.3: Il primo cluster di AGATA.
Attività nel prossimo triennio
SPES-alpha, la prima fase del progetto SPES, già
approvata e finanziata dall’INFN, si realizzerà
entro il 2014, mediante l’acquisizione, l’installazione ed il collaudo di un ciclotrone a protoni
(energie da 30 a 70MeV e correnti fino a quasi
1mA) e la costruzione dell’edificio per ospitare
la macchina ed i laboratori ad essa annessi.
Il progetto prevede nel triennio l’utilizzo di un
bersaglio in Carburo di Uranio (UCx) capace di
La realizzazione dell’acceleratore RFQ ad alta
intensità del progetto IFMIF, parte essenziale
della macchina per la studio dei materiali da
utilizzare nei reattori a fusione;
La collaborazione alla realizzazione della Neutral Beam Test Facility, il laboratorio per lo studio dell’iniettore di potenza nel plasma
nell’ambito del progetto ITER e come supporto al consorzio RFX.
Proseguiranno le attività nelle quali il laboratorio
ha raggiunto livelli di eccellenza, in particolare
per quanto riguarda la microbiologia e la microdosimetria. Per queste attività il Laboratorio dispone già di un’ottima strumentazione come il
micro-fascio installato presso l’acceleratore CN.
Saranno potenziate le attività nel settore della
Geofisica Nucleare, dedicate alla creazione di
carte tematiche della radioattività nelle rocce, nei
suoli e nell’ambiente (vedi anche cap. 5bis). In
particolare, grazie al sostegno di una fondazione
privata, sarà completata la carta della Radioattività della Regione Veneto. Al termine di questa
esperienza, i LNL avranno contribuito al monitoraggio della radioattività di circa il 15% del territorio nazionale, con un ulteriore rafforzamento
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MILESTONES del periodo 2013-2015:
• Avvio delle campagne di misura col
nuovo rivelatore GALILEO agli acceleratori TANDEM-ALPI-PIAVE;
• Potenziamento ed upgrading degli apparati sperimentali delle collaborazioni PRISMA e NUCLEX in preparazione dei fasci
potenziati del complesso PIAVE-ALPI e
anche di SPES fase beta;
• Completamento della fase Alpha del progetto SPES: edilizia ed impiantistica per il
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/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
centro per la produzione e distribuzione di radio
farmaci di tipo innovativo e sperimentale - oltreché di tipo convenzionale - basato sulla seconda
uscita del Ciclotrone da 70 MeV. Un centro di
tale tipo sarebbe unico nel Paese, e sostanzialmente gemello del progetto francese ARRONAX
attualmente in fase di completamento. Potrà
fornire alla comunità della medicina e farmacologia nucleare una sorgente continua e ricchissima di nuovi isotopi per la sperimentazione
clinica e contribuirebbe a garantire l’approvvigionamento di radio-farmaci convenzionali nel
Nord Est del paese. Già adesso sono in fase di
definizione progetti dettagliati, in collaborazione col CNR e con aziende del settore, per la
realizzazione di un Laboratorio di Radionuclidi
di Interesse medico (LARAMED). I costi sono previsti in circa 15 Meuro ed i tempi di realizzazione
in tre anni dall’approvazione.
SPES-delta riguarda lo sviluppo di una sorgente
di neutroni ad alta intensità , per applicazioni
nel campo della salute (BNCT), ma anche del
nucleare energetico (classificazione di scorie nucleari) e dell’astrofisica (determinazione delle
probabilità di assorbimento di neutroni in ambiti
astrofisici). La realizzazione di una “Multidisciplinary neutron source” (MUNES) ha ottenuto
un finanziamento di 5 Meuro nell’ambito dei
progetti premiali del MIUR 2011.
Riguardo alle piccole macchine, si punterà a
farne un polo di eccellenza per la fisica interdisciplinare, con particolare attenzione agli aspetti
applicativi e al mondo dell’imprenditoria, in
un’ottica anche di finanziamento o di cofinanziamento esterno prevedendo in quest’ottica sia
l’ampliamento delle potenzialità analitiche e di
irraggiamento che l’allargamento e diversificazione della utenza a livello europeo.
Si provvederà inoltre a soddisfare gli impegni assunti nell’ambito del programma IFMIF e a fornire supporto adeguato al progetto NBTF in
collaborazione con il consorzio RFX.
PIANO TRIENNALE 2013-15
del proprio know-how nelle tecnologie nucleari
applicate all’ambiente. Al progetto ITALRAD il
MIUR ha assegnato un finanziamento di 1.5
Meuro nell’ambito dei Progetti premiali 2011.
Si predisporranno azioni mirate per mantenere
il funzionamento ottimale degli acceleratori CN
e AN2000 e della loro strumentazione analitica
per consentire agli attuali utenti la continuazione delle proprie ricerche in ambito interdisciplinare, e per ampliare l’utenza a livello europeo
specialmente nel campo delle nanotecnologie e
dei microsistemi.
Il Laboratorio dell’INFN di Legnaro, assieme a
quello di Catania, va considerato come presidio
nazionale delle conoscenze di base in Fisica Nucleare e delle competenze nel campo delle tecnologie nucleari. I Laboratori di Legnaro e
Catania, in sinergia fra di loro, sono ricchezze
da mantenere e potenziare al servizio del paese.
Va mantenuta la duplice missione dei LNL, per
lo sviluppo delle conoscenze nella fisica e astrofisica nucleare di base assieme alle applicazioni
delle tecnologie nucleari connesse, avendo presente che i due filoni sono inscindibili: la ricerca
di base priva di applicazioni appare sterile, mentre un laboratorio di moderne tecnologie, avulse
dall’apporto di nuove conoscenze, è destinato
ad invecchiare rapidamente.
Nel campo delle applicazioni di tecnologie nucleari, va rafforzata la collaborazione con gli enti
territoriali e nazionali, ma va anche perseguito
ogni sforzo per incrementare la cooperazione
con le Aziende.
In questo quadro, Legnaro ha tre principali linee
di sviluppo, corrispondenti ad altrettante diramazioni del progetto SPES:
SPES-beta consiste nella riaccelerazione degli ioni
esotici prodotti dal bersaglio di UCx nel complesso ALPI-PIAVE ad energie tra 5 e 10 MeV/nucleone per impiegarli, mediante vari tipi di
reazioni nucleari, nella formazione ed esplorazione di nuclei ricchi di neutroni in condizioni
estreme. Il progetto, assieme alla “facility” francese Spiral2 di GANIL attualmente in costruzione,
permetterà una ricerca di assoluta frontiera nel
campo della fisica nucleare, da realizzarsi in sinergia e in collaborazione con le strutture dell’INFN,
in particolare con i LNS, con il laboratorio francese e con altri laboratori europei. Per questa
fase, è previsto un costo di 20-30 Meuro, a seconda delle opzioni. Un primo finanziamento per
SPES-beta, di 5.6 Meuro, è stato ottenuto nell’ambito dei progetti premiali 2011 del MIUR.
SPES-gamma consiste nella realizzazione di un
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•
•
•
•
•
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PIANO TRIENNALE 2013-15
nuovo ciclotrone, installazione e commissioning del ciclotrone;
Sviluppo della fase Beta di SPES, per la
produzione di fasci di ioni radioattivi:
adeguamento degli acceleratori esistenti
e dell'impiantistica criogenica per le necessità del progetto, realizzazione del
bersaglio di UCX e del charge breeder e
progettazione definitiva delle altre componenti e della strumentazione sperimentale;
Completamento dell'acceleratore RFQ
per il progetto IFMIF-EVEDA nell'ambito
del Broader Approach, riguardante lo
studio degli effetti di irraggiamento neutronico sui materiali dei futuri reattori a
fusione nucleare;
Sviluppo di una sorgente neutronica, ad
alta intensità per applicazioni interdisciplinari (progetto MUNES);
Completamento della campagna di misure della radioattività di rocce e suoli
della regione Veneto ed avvio dello studio di altre regioni del centro nord (progetto ITALRAD);
Di particolare rilievo è la definizione degli
accordi con altri enti di ricerca e con
aziende del settore e la progettazione definitiva per la realizzazione di un centro
per la produzione e distribuzione di radio
farmaci basato sulla seconda uscita del Ciclotrone da 70 MeV.
4.1.4 I Laboratori Nazionali del Sud (LNS)
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Il Laboratorio (sito web: http://www.lns.infn.it/)
I LNS sono impegnati in attività di ricerca di fisica
nucleare, astrofisica nucleare e particellare, applicazione della fisica nucleare alla medicina e ai beni
culturali, sviluppo di sistemi di accelerazioni e di
sorgenti di ioni. Il personale a tempo indeterminato del laboratorio a ammonta a 105 dipendenti
di cui 20 sono ricercatori, 9 tecnologi, 64 tecnici
e 12 amministrativi. Gli utenti esterni sono annualmente circa 500 italiani e più di 200 stranieri.
Per quanto concerne il costo annuale del laboratorio, per l’esercizio 2011 le spese generali di funzionamento ed attrezzature e servizi di base sono
state di circa 5.6 Meuro.
Nel periodo 2011 - 2012 i LNS sono stati impegnati nel consolidamento scientifico delle attività nel campo della Fisica Nucleare con fasci
radioattivi sia in termini di offerta di fasci al-
l’utenza ottenuti con la tecnica della frammentazione in volo con l’upgrading della facility
FRIBS, sia con l’avvio della sperimentazione con
i fasci da CS dallo spettrometro Magnex.
Le operazioni di installazione dei nuovi elementi
magnetici e di diagnostica studiati per l’incremento nella resa di produzione e trasporto di
fasci esotici con FRIBS sono state completate nei
tempi previsti. È stata migliorata la focalizzazione del fascio sul bersaglio di produzione che
è stato completamente rinnovato così da poter
sopportare intensità di fasci di produzione con
potenze di varie centinaia di watt.
In particolare nel 2012 è stato prodotto un
primo fascio radioattivo di 68Ni ad una energia
di 40 AMeV e con una intensità di 105 pps.
I fasci prodotti sono stati utilizzati, sul rivelatore
CHIMERA, in alcuni esperimenti per lo studio dei
sistemi con alone di neutrone in nuclei esotici
ricchi in neutroni e per la misura della dipendenza dall’isospin delle rese delle reazioni nucleari. Le maggiori intensità disponibili aprono
nuove prospettive di utilizzo per questi fasci, collocando i LNS in posizione molto favorevole nel
panorama internazionale.
I LNS saranno nell’immediato futuro gli unici in
Europa a poter contare su fasci esotici di buona
intensità ed energia attorno alle energie di
Fermi, indispensabili ad esempio per lo studio
dei limiti della stabilità del sistema nucleare ad
alta energia di eccitazione. Potranno inoltre
sfruttare la possibilità, unica al mondo per i fasci
di frammentazione, di trasportare i fasci prodotti
su tutte le linee sperimentali disponibili, permettendo una eccezionale flessibilità di utilizzo.
A dieci anni dal loro avvio continuano con successo i trattamenti clinici di tumori oculari con
fasci di protoni. Tale attività è stata unica in Italia
fino all’anno in corso, quando si è avviata la sperimentazione clinica anche al CNAO di Pavia. Ad
oggi sono stati trattati 350 pazienti con una percentuale di successo del 95%.
Nel 2012 Km3Net ha avviato le attività di realizzazione della prima parte del rivelatore di neutrini grazie all’approvazione e al finanziamento
del suo programma scientifico da parte del Ministero su fondi PON.
Attività scientifica in corso
Nel 2012 è iniziata la campagna sperimentale
con fasci radioattivi di frammentazione e con il
rivelatore CHIMERA. Nel marzo del 2012 il fascio di 68Ni è stato prodotto utilizzando un fascio
primario 70Zn e un bersaglio di berillio di spes-
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/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
citare a questo proposito che il MIUR ha riconosciuto questa eccellenza anche con il finanziamento di uno specifico progetto premiale
sull’astrofisica nucleare (vedi cap. 6) che permetterà oltre al prosieguo dell’attività sperimentale
con il miglioramento del setup di rivelazione
anche l’upgrading dell’acceleratore tandem e
della sorgente SERSE. Sarà così possibile garantire nel prossimo triennio sia la piena disponibilità del Tandem (acceleratore d’elezione per la
sperimentazione in astrofisica nucleare) sia
quella della sorgente superconduttiva SERSE indispensabile per garantire l’alta intensità dei
fasci primari necessari per la facility EXCYT.
Lo sviluppo di nuove sorgenti di ioni e la loro integrazione con la Target-Ion-Source di EXCYT è
in fase di avanzamento a LNS. Ciò permetterà
di migliorare la scelta tra i fasci radioattivi disponibili, permettendo anche esperimenti a bassa
energia (inferiore a 300 keV), coprendo così diversi argomenti di astrofisica nucleare e struttura
nucleare. Di particolare interesse per la comunità scientifica è quello di produrre e post-accelerare un fascio secondario di 15O. Infatti, la
reazione 15O(α, γ)19Ne è generalmente considerata come una potenziale reazione di uscita dal
ciclo CNO caldo. In condizioni di nova, la velocità di reazione è dominata da un’unica risonanza a Ec.m. = 504 keV, che corrisponde a una
energia di eccitazione del 19Ne di Er = 4,033
MeV. Il rate della reazione 15O (α, γ) 19Ne non è
noto sperimentalmente e le stime teoriche sono
affette da notevoli incertezze.
Nell’ambito del PO FESR 2007-2013 è stato finanziata dalla Regione Sicilia la realizzazione
della sorgente AISHa (sorgente di ioni a multicarica per Adronterapia) in collaborazione con
un pool di piccole e medie imprese. La sorgente
riveste un’importanza particolare per il futuro
centro di Adroterapia da costruire a Catania e
per il CNAO (Pavia) che è l’unico centro italiano
operante per la cura di tumori con fasci ionici.
Anche se l'obiettivo principale è il raggiungimento della stabilità, il design permette di ospitare tecniche innovative per l'iniezione delle
microonde in modo che, dopo la messa in servizio e il raggiungimento delle specifiche di progetto, è possibile una fase di ulteriore sviluppo
riscaldando il plasma tramite la generazione di
onde elettrostatiche (denominate anche di Bernstein) nei plasmi ECR. Questa tecnica è dedicata alla produzione di una maggiore luminosità
per i fasci ionici molteplicemente carichi e la sua
base è stata pienamente dimostrata nel 2012. Il
PIANO TRIENNALE 2013-15
sore 250mg/cm2. Il 68Ni è stato il fascio più intensamente prodotto con un tasso di produzione di 2x104 part./sec per un fascio primario
di potenza 100 W. È stato osservato che isotopi
del Ni non completamente ionizzati vengono
prodotti anche con l’8% di probabilità. Questi
vengono comunque totalmente ionizzati (92%
di efficienza) nel foglio del MCP utilizzato. A seguito di questo la contaminazione è fortemente
soppressa attraverso gli ultimi due dipoli della
linea di fascio CHIMERA. In luglio il primo test
di fascio (fasci di 60AMeV p, a, e 20AMeV
Neon) è stato eseguito del sistema di rivelazione
FARCOS montato nella camera di diffusione
CHIMERA. I rivelatori sono stati testati con successo e i risultati sulla dipendenza della risposta
dei rivelatori a CsI (Tl) sulla posizione di incidenza delle particelle sono in fase di studio
nell’analisi dei dati.
L'esperimento DREAMS ha compiuto diverse
misure finalizzate all’esplorazione di aspetti specifici della struttura di nuclei leggeri e dei meccanismi di reazione che coinvolgono questi al di
sopra della barriera di Coulomb. Tale attività,
principalmente presso i LNS con l'uso dello spettrometro MAGNEX e della matrice di scintillatori
liquidi EDEN ha anche permesso di sondare la
risposta dei vari nuclei al trasferimento di nucleoni e ai processi di scambio di carica. Per la
prima volta i neutroni emessi dal decadimento
degli stati risonanti popolate attraverso reazioni
di trasferimento di due neutroni sono stati rivelati e identificati in esperimenti esclusivi. Le basi
per una sperimentazione altamente qualificante
e competitiva sono state poste, considerando
che MAGNEX-EDEN è, in tutto il mondo, l'unica
struttura che permette questo tipo di esperimenti. Inoltre un esperimento impegnativo eseguito con un fascio accelerato dal CS ha
dimostrato l'affidabilità di questo acceleratore,
accoppiato con MAGNEX, per esperimenti che
richiedono un’alta risoluzione in energia. In questo modo nuove e impreviste opportunità si presentano per i fasci CS ai LNS.
Ai LNS prosegue intensa l’attività nel campo dell’Astrofisica Nucleare sia con i fasci della facility
EXCYT che con il metodo del “Trojan Horse”.
I risultati fin qui ottenuti in collaborazione con i
principali laboratori internazionali impegnati nel
campo specifico pongono i LNS in una posizione
di eccellenza e leadership internazionale come
dimostrato anche dalla qualità e quantità di ricercatori italiani e stranieri coinvolti nella sperimentazione ai LNS in questo settore. Si deve
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PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
percorso per la costruzione della sorgente a 24
GHz di ioni ECR per estendere la disponibilità
dei fasci per il ciclotrone superconduttore mostra diversi ostacoli, come il finanziamento della
sorgente ASIA che non è stato garantito, per cui
il design di tale sorgente è fermo a livello concettuale.
I LNS gestiscono due infrastrutture in acque profonde, una a 2000 m di profondità al largo di
Catania nella costa orientale della Sicilia e una
a 3500 m di profondità al largo di Capo Passero
a sud-est della Sicilia. L'infrastruttura di Catania
(Test Site) è stata costruita con l'obiettivo principale di testare prototipi di componenti per un
rivelatore sottomarino di neutrini ad alta energia, mentre l'infrastruttura di Capo Passero è
prevista per ospitare un nodo del futuro telescopio sottomarino per neutrini KM3NeT (vedi paragrafo 4.7) Entrambe queste infrastrutture
sono attualmente operative e comprendono
cavo elettro-ottico da profondità, una stazione
di terra e gli impianti di alimentazione e sono
aperte anche ad attività multidisciplinari dedicate alla Terra e alla Scienza del Mare.
L’osservatorio di profondità SN-1, costruito e
gestito dall’INFN e dall’INGV, è stato installato e
collegato a 2000 m al Test Site di Catania nel
mese di giugno 2012.
Entrambe le stazioni sono state ristrutturate, nel
quadro del progetto dell'Unione europea ESONET, dall’INFN, l’INGV e altri collaboratori provenienti da Spagna, Germania e Portogallo.
Allo stesso tempo, anche la stazione di acustica
ONDE-2, realizzata e gestita nell’ambito del progetto dell'Unione europea ESONET, dall’INFN,
l’INGV e altri collaboratori provenienti da Spagna, Germania e Portogallo, è stata realizzata e
connessa. L’Osservatorio Multidisciplinare Sottomarino (SMO), che è una stazione acustica di
nuova generazione per applicazioni multidisciplinari, è stato completato e pronto per essere
installato a Capo Passero sulla torre di NEMO
fase-2. La realizzazione di una prima fase del
nodo italiano della infrastruttura di ricerca europea KM3NeT è iniziata con un finanziamento
concesso alla fine del 2011 con il PON 20072013. Questa prima fase comprende l'estensione della rete al fondo marino e l'installazione
di circa 20 unità di rilevamento più alcune altre
unità di rilevamento di altri che saranno costruite da altri membri del consorzio internazionale. Una descrizione più dettagliata di questa
infrastruttura è riportata nel dedicato paragrafo
di questo PT.
I LNS sono coinvolti anche in altri progetti di ricerca e sviluppo di carattere internazionale,
quali ESS, ELI e DAEdALUS.
La sorgente a spallazione europea (ESS) da costruire a Lund, in Svezia, si baserà su una sezione
a bassa energia che sarà costruita presso i Laboratori Nazionali del Sud. Essa è costituita da una
sorgente a scarica di microonde in grado di produrre un fascio di protoni di corrente superiore a
90 mA e di una linea di trasporto a bassa energia
(LEBT) in grado di preparare il fascio per la successiva accelerazione. Il Rapporto di progettazione tecnica è quasi completo e sarà presentato
all'inizio di dicembre 2012. La costruzione della
sorgente PS-ESS inizierà subito dopo e rappresenterà uno dei maggiori contributi italiani al progetto ESS. La LEBT è stato pesantemente rivista
nel corso del 2012 e la sua costruzione inizierà
presto con lo sviluppo del chopper.
Come è noto i laser di potenza possono essere
utilizzati per la generazione di plasmi ad alta
densità che possono permettere, tra le altre
cose, l’accelerazione di ioni attraverso regimi fisici oggi sconosciuti e ad energie oggi possibili
sono con acceleratori convenzionali (fino ad 1
GeV di protoni). In particolare i LNS sono impegnati nello sviluppo di una delle quattro facility
previste nell’infrastruttura di ricerca europea ELI.
L’impegno dei LNS è rivolto a Praga dove entro
il 2016 sarà realizzata la facility ELI-Beamlines,
al cui interno verrà realizzata, in una delle sale
sperimentali disponibili, una facility specificatamente mirata all’utilizzo degli ioni accelerati per
applicazioni adroterapiche e radiobiologiche.
Tale progetto, che è stato denominato ELIMED
(MEDical applications at ELI beamlines) è stato
lanciato a Dicembre 2011, dopo un primo meeting che è stato organizzato presso ai LNS tra
vari soggetti interessati alla collaborazione e i ricercatori ELI. Durante il meeting è stata formulata una prima bozza di programma scientifico
e sono stati individuati le diverse aree di lavoro
che dovranno portare, sinergicamente, alla realizzazione di ELIMED. I LNS sono tra i proponenti
di ELIMED e direttamente coinvolti nel progetto
della realizzazione della facility grazie alla esperienza decennale nel campo della radioterapia
dei rivelatori per dosimetria, delle simulazioni
Monte Carlo in ambito medicale, nel campo
della accelerazione di particelle prodotte da
laser e della diagnostica così come in quello del
loro trasporto e rivelazione. Nell’Aprile 2012 un
Memorandum of Understanding tra l’LNS-INFN
ed ELI-Beamlines, Institute of Physics of AS CR,
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Nel 2012 il gruppo LANDIS dei LNS, ha dedicato
molti sforzi per lo sviluppo di nuove e complementari tecniche a raggi X per l'analisi non distruttiva micro-macro-e globale di superfici in
Archeologia e Arte. Il gruppo ha sviluppato un
nuovo spettrometro portatile a bassa energia
micro-XRF che permette la micro-analisi in superficie dei campioni con alta risoluzione laterale e profondità di penetrazione limitata. Opera
utilizzando una alta intensità di raggi X di 60 micron di dimensione e con una energia massima
che può essere ridotta fino a 5 keV. Durante il
2102 una nuova telecamera X-ray pin-hole è
stata sviluppata e commissionata dal gruppo.
Questa può funzionare con sorgenti di bassa
energia e viene utilizzata per l’immagine globale
a raggi X delle superfici. Al momento la tecnica
consente di effettuare un controllo non distruttivo con una risoluzione spaziale fino a 20 micron. Inoltre, una versione aggiornata del
sistema portatile PIXE-alfa è stata realizzata accoppiando la nuova sorgente ad alta intensità
large-PIXE dei LNS e un rivelatore SDD con risoluzione in energia di 122 keV [email protected] Infine,
uno studio pilota è in corso al fine di stabilire la
possibilità di utilizzare le innovative trappole a
plasma sviluppate presso i LNS come sorgenti di
raggi X ultra-luminose a bassa energia (inferiore
a 1 keV) per applicazioni in studi di materiali.
b
c
Fig. 4.4: Collaborazione LANDIS: tecniche IBA (Iion Beam Analysis) e
XRS (X-Ray Sprectrometry) per la caratterizzazione non-distruttiva e insitu di opere di interesse nel settore dei beni Culturali. In figura sono
mostrate le tecniche complementari – la tecnica PIXE-alfa (a), la tecnica
di micro-fluorescenza X di bassa energia (b) e la tecnica X-Ray Imaging
(c) – recentemente messe a punto dal LANDIS per l’analisi delle superfici
nell’Archeologia e nell’Arte.
Nel corso del 2012 è stato messo a punto un accordo di collaborazione tra INFN e SOGIN Spa,
con l'obiettivo di realizzare un primo prototipo
di sistema per il monitoraggio di rifiuti radioattivi
che andrà installato presso un deposito alla ex
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
a
142
PIANO TRIENNALE 2013-15
Public Research Institution (FZU) di Praga, è stato
firmato. Tale MoU definisce il piano e le responsabilità scientifiche della parte INFN e della parte
ELI nella realizzazione di ELIMED.
Nel 2012 i LNS hanno siglato un MoU con MIT
di Boston (USA) e la Best Cyclotron (una compagnia USA-CANADA costruttrice di ciclotroni
commerciali) per attività connesse con gli studi
ed i test di fascio volti ad evidenziare la possibilità di produrre fasci di protoni di alta intensità (
intensità >10 mA) ad energie di 60 MeV e di
800 MeV mediante utilizzo di ciclotroni. Questi
fasci con potenza di 600 kW e di 8 MW sono di
interesse per la collaborazione DAEdALUS che
intende effettuare l'esperimento ISODAR, arco
temporale previsto per la realizzazione dell'acceleratore 5 anni, e DAEdALUS, completamento
degli acceleratori per il 2025. I due esperimenti
hanno l'obiettivo di evidenziare il neutrino sterile
(esperimento ISODAR) e di misurare la CP violations nel settore neutrinico (DAEdALUS). La collaborazione DAEdALUS negli USA è guidata dal
MIT di Boston e dallaColumbia University, ma
vede coinvolti oltre ad altri fisici statunitensi ed
inglesi per quanto riguarda la parte relativa alla
fisica dei neutrini. Per quanto riguarda la progettazione degli acceleratori, i LNS sono un
punto di riferimento di questa attività anche in
collaborazione con il PSI Zurigo. In particolare il
PSI, con i propri programmi di simulazione che
tengono conto degli effetti di carica spaziale e
che sono stati ampiamente validati dal confronto con la dinamica dei fasci accelerati con i
loro due ciclotroni di alta potenza, ha messo in
evidenza come gli acceleratori ciclotroni simulati
a Catania (realizzazione di mappe di campi magnetici mediante simulazioni in 3D con il programma OPERA) sono in grado di accelerare ed
estrarre le intensità richieste dal progetto. Gli
studi sui ciclotroni sono stati effettuati ai LNS
con il coinvolgimento della divisione ricerca e acceleratori dei LNS. Attualmente il principale collo
di bottiglia degli acceleratori è a livello della iniezione del fascio nel ciclotrone iniettore. A tal
proposito MIT, LNS e Best Cyclotron in virtù del
suddetto stanno pianificando nel prossimo anno
un test di iniezione in un ciclotrone prototipo
specificamente disegnato per l'accelerazione di
fasci di ioni H2+. I LNS hanno la responsabilità
del disegno del ciclotrone ed inoltre forniranno
la sorgente di protoni VIS già sviluppata e pronta
per lo scopo e tutti gli accessori relativi per effettuare il test con l'infrastruttura ed il magnete
ciclotrone prototipo della Best Cyclotron.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
centrale nucleare del Garigliano a Sessa Aurunca. Lo sviluppo ed i test dei sensori, dell'elettronica associata e dell'architettura informatica
necessaria sono proseguiti, e sono adesso ad
uno stadio sufficiente per procedere alla suddetta realizzazione prototipale. I risultati di tale
attività saranno di notevole utilità, nonché propedeutici, ad eventuali installazioni presso il futuro deposito nazionale di rifiuti radioattivi.
Nell'ambito di questa attività si è anche proposta una tecnica per la rivelazione di neutroni termici, non facente uso di 3He, che permetterà la
realizzazione di sensori robusti, compatti e a
basso costo. Ciò dovrebbe consentire di estendere la tecnica del monitoraggio continuo in
tempo reale dalla radiazione gamma anche ai
neutroni. In tale contesto su invito dell’Euratom
è stato tenuto a Lussemburgo un seminario di
presentazione dell'attività e dei risultati. Nell'ambito di tale iniziale collaborazione è prevista
l'effettuazione di test congiunti presso il JRC di
Ispra. Si è dunque iniziata una nuova attività nell'ambito di INFN-E, denominata HELNED, finalizzata allo studio ed alla realizzazione di nuovi
rivelatori per neutroni termici non facenti uso di
3He, compatti, ad alta efficienza, sensibili alla
posizione. I risultati preliminari sono particolarmente incoraggianti, tanto che è stata sottoposta una proposta di brevetto alla Commissione
Nazionale per il Trasferimento Tecnologico dell'INFN, attualmente in corso di valutazione.
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Conclusioni e prospettive
I LNS e tutto INFN hanno un ruolo di leadership
a livello europeo all’interno di Km3NeT e grazie
alla realizzazione dell’infrastruttura di ricerca di
Portopalo di Capo Passero l’Italia consoliderà la
posizione di eccellenza nel settore della ricerca
sottomarina sia per l’astrofisica particellare sia
nel campo della geofisica, della vulcanologia e
della biologia marina anche in collaborazione
con altri enti di ricerca italiana (INGV, CNR,
INAF). Il laboratorio di Portopalo di Capo Passero
dei LNS rappresenta una infrastruttura di ricerca
unica per tutte queste attività anche nell’ottica
HORIZON 2020.
Nel prossimo triennio proseguirà l’attività sperimentale nel campo della fisica nucleare con i
grandi apparati di rivelazione, l’attività con fasci
radioattivi e la sperimentazione di astrofisica nucleare, grazie anche al finanziamento del progetto premiale già citato. Le attività nel campo
delle applicazioni della fisica nucleare alla medicina e ai beni culturali proseguirà secondo i pro-
grammi stabiliti. È prevedibile un maggiore impegno nel campo dell’adroterapia per la realizzazione del Centro Siciliano di Protonterapia a
Catania. In questo ambito i LNS avranno un
ruolo determinante di consulenza scientifica,
tecnologica e formativa.
I LNS stanno partecipando all’avvio della baseline progettuale dell’acceleratore per la European Spallation Source, una delle infrastrutture
di ricerca più ambiziose della ESFRI; in particolare l’INFN, attraverso i LNS, ha la responsabilità
del Normal Conducting Linac, ovvero la sezione
dell’acceleratore che porta il fascio di protoni da
50 mA fino all’energia di 50 MeV. I LNS stanno
curando inoltre il progetto della Sorgente di Ioni
e LEBT mentre i LNL curano il progetto del Drift
Tube Linac. La lavorazione di componenti prototipali si è già avviata, al fine di potere garantire
il rispetto dei tempi dell’intero progetto, che
dovrà essere completato nel 2019. Nel prossimo
triennio I LNS saranno impegnati nel progetto
della sorgente di protoni ad alta intensità, utilizzando le competenze scientifiche e tecnologiche
già elaborate nell’ambito del progetto TRASCO
negli anni passati e quelle sviluppate nell’ambito
del Progetto Strategico NTA-HELIOS recentemente. Infatti i LNS, hanno già confermato con
esperimenti dedicati, la capacità di centrare gli
obiettivi di ESS per quanto riguarda l’emittanza
di fasci con le caratteristiche richieste dal progetto (90 mA, pulse length 2-3 ms, repetition
rate 10-40 Hz). Sarà così consolidata la leadership internazionale dei LNS nel campo della
produzione di fasci intensi di protoni e ioni.
Nei prossimi tre anni i LNS contribuiranno allo
studio, progettazione e realizzazione del sistema
di selezione e trasporto dei fasci prodotti nell’interazione laser-targhetta, nel Design e ottimizzazione della linea di trasporto adroterapica in
aria, e nella diagnostica innovativa, dosimetria
e radiobiologia dei fasci prodotti. Tale attività
sarà portato avanti in collaborazioni con istituzioni accademiche e di ricerca italiane ed europee ed è completamente inserita nella strategia
HORIZON 2020.
Nel prossimo triennio i LNS proseguiranno l’attività prevista per il progetto DAEdALUS con la
progettazione finale del ciclotrone il cui finanziamento sarà a carico del DoE statunitense.
Grazie all’eccellenza sia nel campo dell’astrofisica
nucleare che in quello dell’astrofisica particellare,
i LNS si candidano ad essere l’infrastruttura di ricerca di riferimento nel panorama europeo ed internazionale nel quale lo studio di questa
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fenomenologia potrà trovare la sua collocazione
ideale, fungendo da catalizzatore per istituzioni
e ricercatori di tutto il mondo. I LNS saranno nel
prossimo triennio il centro di attrazione scientifica
nel campo dell’astrofisica (Nucleare e Particellare)
e delle sue applicazioni per gli altri enti di ricerca
italiani e saprà trovare occasioni di sviluppo all’interno dei programmi di HORIZON 2020.
144
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Super TAU-CHARM Factory
Super TAU-CHARM Factory è il progetto per un
laboratorio internazionale, il Cabibbolab, dotato
di un collisore destinato alla produzione di coppie
di quark di tipo Charm e di coppie di leptoni tau,
che raccoglie l’eredità del progetto bandiera SuperB. Le ricerche e l’esperienza acquisita nella definizione della macchina e del rivelatore SuperB,
in particolare, sono ritenute preziose per la definizione del progetto TAU-CHARM.
La possibilità di ottenere una straordinaria precisione sui decadimenti del leptone tau, incluso il
canale privilegiato dei decadimenti elettromagnetici con cambiamenti di sapore, rende l’opzione
Tau-Charm unica nell’ambito dei nuovi acceleratori per la ricerca, nonché una sonda preziosa per
l’esplorazione dell'accoppiamento tra la nuova fisica e la terza generazione di leptoni. Tau-Charm
prevede inoltre molteplici applicazioni interdisciplinari mediante l’emissione di fasci di luce a piccole lunghezze d’onda e la possibilità dell’utilizzo
dell’acceleratore lineare dell’infrastruttura per alimentare in contemporanea un laser a elettroni liberi nella banda X.
La localizzazione prevista nell’area dell’Università di
Roma Tor Vergata consente un aumento dell’ener4.2 IL PROGETTO BANDIERA
gia massima del linac fino a lunghezze d’onda
dell’ordine di qualche angstrom, in linea con le miNell’ambito dei “Progetti Bandiera” (progetti di gliori sorgenti di luce a livello internazionale.
ricerca scientifica e sviluppo tecnologico di importanza strategica) promossi da MIUR alla fine IRIDE
del 2010 e approvati dal CIPE, l’INFN è stato im- IRIDE (Infrastruttura di Ricerca Interdisciplinare con
pegnato negli ultimi anni nella progettazione Doppio linac & laser a Elettroni) è la proposta di
della SuperB Factory, un acceleratore di elettroni una nuova grande infrastruttura per la ricerca fone positroni di nuova generazione da realizzare damentale e applicata in fisica, in studio ai Labonell’area dell’Università Tor Vergata.
ratori Nazionali di Frascati dell’Infn.
Con l’obiettivo primario di produrre coppie di Concepito come un innovativo ed evolutivo
quark pesanti di tipo Bottom e Charm e coppie strumento anche per indagini multidisciplinari in
di leptoni tau, a un’intensità cento volte mag- un ampio campo di applicazioni scientifiche,
giore di quelle raggiunte fino a quel momento tecnologiche e industriali, sarà una fabbrica di
nel mondo, la SuperB factory nasceva come pro- fasci di particelle ad alta intensità, basato sulla
PIANO TRIENNALE 2013-15
MILESTONES del periodo 2013-2015:
• Prosecuzione dell’attività sperimentale con
i fasci ciclotrone e tandem e con i rivelatori
Medea, Chimera e Magnex;
• Sviluppo di nuovi fasci radioattivi presso la
facility EXCYT e FRIBS;
• Studi sistematici di astrofisica nucleare con
fasci radioattivi e con il metodo del cavallo
di troia;
• Realizzazione della LEBT per il progetto
ESS;
• Sviluppo e realizzazione della linea di fascio medicale per il progetto ELI;
• Test finale e Completamento del sistema
di accelerazione per il progetto Daedalus;
• Sviluppo e realizzazione della sorgente superconduttiva AISHA per applicazioni in
adroterapia;
• Supporto alla realizzazione del centro siciliano di adroterapia;
• Realizzazione della prima parte del rivelatore di neutrini astrofisici per il progetto
Km3NeT;
• Completamento infrastruttura di ricerca
sottomarina per la fisica astroparticellare
e per applicazioni nel campo della scienza
della terra, del mare e della biologia marina.
getto internazionale e multidisciplinare. Alla
fine del 2012, alla luce dei risultati del comitato
nominato dal Ministero per la valutazione sulla
congruità e sui costi del Progetto Bandiera SuperB, è stato constatato che i fondi messi a disposizione dal CIPE non erano sufficienti per
portare avanti il progetto nella sua interezza.
Si sta ora lavorando a due progetti alternativi a
SuperB (Super Tau Charm Factory e IRIDE) che
possano essere compatibili con tali vincoli finanziari. Per l’estate 2013 è attesa la presentazione
dei progetti.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 27
combinazione di un linac superconduttore per dizionale, basata sulla distribuzione delle sorgenti
elettroni ad elevato rendimento e di un laser ad luminose.
alta energia. IRIDE sarà in grado di produrre un
elevato flusso di elettroni, fotoni (dall’infrarosso
ai raggi γ), neutroni, protoni ed eventualmente
positroni e muoni, che saranno disponibili per
una vasta comunità scientifica nazionale e internazionale, interessata ad avvantaggiarsi delle
più avanzate sorgenti di particelle e di radiazione al mondo.
4.3 OSSERVATORIO GRAVITAZIONALE
EUROPEO, EGO
Per ulteriori informazioni sul laboratorio:
http://www.ego-gw.it;
sulla collaborazione di Virgo:
https://wwwcascina.virgo.infn.it)
145
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
L’Osservatorio Gravitazionale Europeo, EGO, è
stato fondato nel 2000 congiuntamente dall’INFN
e dal CNRS francese con lo scopo di completare
la costruzione, mantenere, sviluppare e tenere in
funzione l’interferometro Virgo per la ricerca delle
onde gravitazionali, allora in fase di costruzione
vicino Pisa. EGO è registrato come consorzio privato secondo la legge italiana.
Il mandato di EGO, come stabilito nel suo Statuto,
prevede lo svolgimento di ricerche nel campo gravitazionale di interesse comune ai Membri, la promozione della cooperazione nel campo della
ricerca sperimentale e teorica delle onde gravitazionali in Europa, lo sviluppo delle tecnologie attraverso Ricerca & Sviluppo, l’attività di diffusione
della cultura scientifica e l’offerta di formazione
avanzata per i giovani ricercatori. L'infrastruttura
EGO comprende gli edifici, i laboratori e i servizi
necessari per gestire l'interferometro Virgo ed
eventualmente ospitare altri esperimenti e attività di Ricerca & Sviluppo.
La ricerca delle onde gravitazionali è materia affascinante che ha catturato l’interesse e l’impegno
di numerosi gruppi da diversi decenni.
Fino ad ora tutti i tentativi di rilevare questi segnali
effimeri non hanno avuto successo benché le
aspettative scientifiche siano molto alte: si aprirebbe la possibilità di raccogliere informazioni totalmente nuove e inaspettate provenienti dai
fenomeni più energetici dell’universo. Questo permetterebbe lo sviluppo di una visione completamente nuova dell'universo dettata dalla
distribuzione della materia (astronomia delle onde
gravitazionali) complementare all’astronomia tra-
Fig. 4.8: L’infrastruttura di EGO con l’interferometro Virgo.
La presente infrastruttura è costituita da due
tunnel, ciascuno lungo 3 km sotto ultra-alto
vuoto (P= 10-9 bar risultando il più grande sistema di ultra vuoto in Europa, il secondo nel
mondo), due edifici terminali e un edificio centrale con dieci torri contenenti sofisticati attenuatori per la riduzione del rumore sismico,
specificatamente concepite per Virgo e adottate
anche dall’interferometro KAGRA in Giappone,
numerose clean room fino alla classe 1, una
serie di laboratori specializzati, in particolare in
ottica e elettronica, impianti per pulizia di componenti da inserire sotto vuoto, officine e servizi
generali.
L’investimento totale delle agenzie finanziatrici è
stato dell’ordine di 130M€; includendo il costo
del personale e la proprietà intellettuale degli apparati, l’ammontare del valore dell’infrastruttura
può essere stimato sui 200M€.
La costruzione di Virgo è terminata nel 2003 ed è
stata seguita da una lunga e complessa fase di
messa a punto che ha consentito di eseguire
quattro run scientifici. Tre erano in coincidenza
con i due analoghi interferometri LIGO negli USA
e l’interferometro più piccolo GEO600 in Germania, ed uno esclusivamente con GEO600 durante
il quale Virgo, nella configurazione di Virgo+, ha
raggiunto la più alta sensibilità tra tutti gli esperimenti nella regione a bassa frequenza, grazie alle
soluzioni innovative che sono state adottate.
Nel 2009 il Consiglio di EGO ha approvato l’upgrade dell’interferometro Virgo in uno strumento di seconda generazione Advanced Virgo,
che è stato concepito grazie all’esperienza maturata con Virgo, adottando sostanziali miglioramenti nel sistema ottico, nel disegno delle
sospensioni, nell’infrastruttura del vuoto e numerose altre componenti dello strumento.
La sensibilità prevista per la configurazione di
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 28
Fig. 4.9: Curve di sensibilità di Virgo+ e di Advanced Virgo
146
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
perché i tre rilevatori funzioneranno senza alcuna ridondanza e senza una copertura totale
del cielo.
Protocolli di Intesa sono stati sottoscritti tra le
collaborazioni scientifiche Virgo e LIGO sulle attività di ricerca congiunta con la condivisione
completa dei dati, pervenendo a una politica comune di pubblicazioni congiunte. Un Protocollo
di Intesa è stato stipulato con GEO600, assicurando una forte collaborazione tra le due infrastrutture europee. EGO/Virgo dal 2011 ha
firmato un Protocollo di Intesa con l’ICRR giapponese, leader del consorzio dell’interferometro
KAGRA. Nel 2012 è stato sottoscritto un Protocollo di Intesa trilaterale per la collaborazione
tecnica con LIGO e KAGRA. EGO/Virgo sta sviluppando attivamente la politica internazionale
di collaborazione, avendo anche stabilito solide
relazioni con il consorzio indiano IndIGO e l’australiano ACIGA. Nuove comunità scientifiche
stanno entrando nel settore e EGO/Virgo è intenzionato a mantenere un ruolo centrale nel
settore.
Attualmente la partecipazione internazionale ad
EGO è composta dai due membri fondatori affiancati dall’olandese NIKHEF in qualità di Associate Agency.
Il contributo annuale ordinario per le attività di
EGO viene dall’INFN e dal CNRS in parti uguali,
PIANO TRIENNALE 2013-15
Advanced Virgo è considerata sufficiente, alla
luce delle conoscenze astrofisiche, per consentire la rivelazione dei segnali delle onde gravitazionali. I piani attuali prevedono i primi run nel
2015 e una buona probabilità di rilevazione
congiunta da parte di Advanced Virgo e Advanced LIGO nel 2016.
La sensibilità prevista dal progetto presenta margini significativi di miglioramento. Un programma
ben strutturato di R&D è stato predisposto per introdurre le tecniche di squeezing e la riduzione
del rumore newtoniano, in parallelo agli studi
continui di miglioramento degli specchi e del trattamento della loro superficie. I progressi in questi
temi permetterà un allargamento dell’orizzonte
osservativo e quindi della frequenza degli eventi
generatori di segnale. Questi sviluppi sono necessari per far progredire EGO/Virgo verso la terza
generazione di interferometri.
Insieme ai due laboratori LIGO negli USA,
EGO/Virgo è uno dei 3 più grandi interferometri
dedicati alla ricerca delle onde gravitazionali nel
mondo e come tale è leader del settore. I tre
strumenti permetteranno di ricostruire la posizione della sorgente e di inviare avvisi in tempo
reale ai telescopi nelle bande ottica, radio ed X,
dando vita ad una nuova astronomia “multimessenger” che comprende le onde gravitazionali. Altri interferometri sono tuttavia necessari
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 29
147
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
più un piccolo contributo da NIKHEF. Nel 2012,
le entrate di EGO ammontavano a 9.1M€, derivanti dalle due Agenzie fondatrici e 100 k€ da
NIKHEF. Il contributo annuale è stato ridotto del
10% rispetto ai contributi del 2010.
La partecipazione internazionale a Virgo, iniziata
da gruppi italiani e francesi, è cresciuta dal 2009
grazie all’approvazione dell’upgrade fondamentale
dell’esperimento alla configurazione Advanced
Virgo, ed oggi include la partecipazione dei gruppi
olandesi (NIKHEF), polacchi (POLGRAV)e ungheresi
(RMKI-KFKI), i quali contribuiscono in kind (strumentazione e personale) ad Advanced Virgo.
Il bilancio di Advanced Virgo, i cui costi sono stati
approvati nel 2009, è di 21.8 M€. 14M€ sono
suddivisi tra INFN e CNRS, più 2M€ da NIKHEF,
un contributo in kind viene dagli altri partners, il
restante deriva dal budget ordinario di EGO. Inoltre EGO contribuisce con fondi di riserva necessari
in caso di contingenze e imprevisti aumenti dei
costi di Advanced Virgo. Dal 2011, è stata attuata
una revisione delle spese oltre ad una sistematica
ottimizzazione delle risorse, consentendo una riduzione generale delle spese di funzionamento e
manutenzione del 20%, maggiore della contrazione dei contributi annuali (-10%). Questo ha
permesso di creare una riserva finanziaria necessaria a coprire eventuali aumenti di costo dell’esperimento Advanced Virgo. In questo modo
non sarà necessario richiedere un ulteriore contributo ai membri fondatori e nello stesso tempo
sarà possibile mantenere gli impegni assunti. EGO
ha finanziato numerose Borse di studio, attribuite
principalmente ai gruppi della Collaborazione: dal
2003, 65 borse di studio sono state finanziate con
il budget di EGO, per l’ammontare di 4.8 M€.
La natura internazionale di EGO prevede la presenza ad EGO di personale internazionale regolamentato dallo stesso contratto di lavoro. I
dipendenti di EGO sono 47 in totale, dei quali 37
di nazionalità italiana e 10 di altre nazionalità.Per
quanto riguarda il sesso, ci sono 37 uomini e 10
donne. L’età media è di 43 anni, 25 persone
hanno meno di 40 anni.
Ci sono 9 persone con contratto di collaborazione temporanea più tre comandati dagli enti
scientifici. La collaborazione di Virgo comprende
otto Sezioni dell’INFN e sei laboratori del CNRS. I
gruppi dell’INFN, del CNRS più gli olandesi, i polacchi e gli ungheresi contano in totale circa 240
persone. Un’intensa collaborazione con le industrie tecnologicamente avanzate è necessaria per
le forniture in particolare nel campo della meccanica, dell’ottica, del vuoto e dell’elettronica. Al-
cune aziende italiane dopo aver prodotto componenti per Virgo, hanno vinto gare internazionali,
usando la tecnologia acquisita producendo per l’
infrastruttura.
EGO ha coordinato vari progetti europei che
coinvolgono numerosi gruppi scientifici in Europa, in particolare ha coordinato la realizzazione del disegno concettuale dell’Einstein
Telescope, studio iniziale per la futura generazione di interferometri. I fondi ricevuti per tale
progetto ammontavano a 3M€. Attualmente
EGO sta coordinando un progetto Marie Curie
IRSES rivolto ad uno scambio di ricercatori tra
Europa e Giappone nel campo della ricerca delle
onde gravitazionali.
La grande infrastruttura esistente, l’attuale
estesa partecipazione internazionale sia al consorzio EGO che all’esperimento Virgo, il ruolo
centrale che EGO ha nei progetti europei riguardo la terza generazione dei rilevatori di
onde gravitazionali fa di EGO un naturale candidato per la struttura giuridica del Consorzio di
Infrastruttura Europea di Ricerca (ERIC) recentemente istituito dalla CE.
Principali risultati raggiunti nel 2011-2012
Nel 2011 la Collaborazione Virgo e EGO hanno
aggiornato la configurazione dell’interferometro
nel così detto Virgo+, in cui il miglioramento di
maggior rilievo è stato l’installazione di sospensioni
monolitiche, che hanno permesso di raggiungere
la massima sensibilità degli interferometri attuali
nella regione delle basse frequenze. Un run scientifico Virgo-GEO600 durato alcuni mesi ha fornito
il miglior risultato sui limiti massimi di emissione di
onde gravitazionali dalla pulsar Vela ed ha permesso l’acquisizione di grande esperienza per il
commissioning, fondamentale per le prime fasi di
Advanced Virgo. Nel 2012, lo smontaggio di Virgo
è stato completato, il disegno tecnico di Advanced
Virgo è stato concluso, i lavori infrastrutturali sono
stati definiti e hanno avuto inizio sul sito.
Attività per i prossimi tre anni
Nel triennio 2013/2015, le attività di EGO e della
Collaborazione Virgo saranno completamente
focalizzate sulla realizzazione di Advanced Virgo
(AdV). La pianificazione prevede tempi operativi
molto rigidi, ci sono notevoli vincoli finanziari a
fronte di complesse richieste tecniche. Il personale dei gruppi Virgo e di EGO è ben coordinato
dal Project Leader, supportato dall’AdV Project
Office. Gli ordini per le componenti principali saranno conclusi nei prossimi mesi; le produzioni e
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 30
KM3NeT è un’infrastruttura di ricerca multidisciplinare il cui principale obiettivo è l’osservazione
di neutrini di alta energia di origine cosmica.
L’avvio dell’astronomia con neutrini aprirà una
nuova finestra di osservazione che consentirà di
estendere la nostra conoscenza dell’Universo
“violento” in cui lampi di luce gamma brillano per
brevi istanti con intensità pari a miliardi di miliardi
di Soli, Nuclei Galattici Attivi emettono enormi
quantità di energia, stelle massicce esplodono e
buchi neri inghiottono enormi quantità di materia. La realizzazione di un telescopio per neutrini
di alta energia, a causa della rarità dei segnali
prodotti da interazione neutrino-materia e della
difficoltà di rivelazione dei neutrini, può essere
affrontata solo utilizzando miliardi di tonnellate
di mezzi naturali come l’acqua o il ghiaccio a migliaia di metri di profondità. La tecnica consolidata per la realizzazione del rivelatore si basa sul
tracciamento dei muoni secondari prodotti nelle
interazioni di neutrini con il mezzo trasparente
(ghiaccio o acqua) in prossimità del rivelatore.
Questi muoni relativistici producono radiazione
elettromagnetica Cherenkov, che può essere rivelata da un’opportuna matrice di alcune migliaia
di sensori ottici, consentendone il tracciamento.
In questo schema il mezzo naturale svolge sia la
funzione di rivelatore che di schermo per attenuare il fondo prodotto dai raggi cosmici. Le sfide
tecnologiche che una simile impresa comporta
hanno richiesto molti anni di studi di fattibilità e
un’intensa attività di ricerca e sviluppo. Oggi,
grazie all’esperienza dei progetti pilota di prima
generazione, le tecnologie sono mature per affrontare la realizzazione di osservatori di neutrini
della scala del km3.
Per osservare l’intero cielo sono necessari due
telescopi di neutrini posizionati in emisferi opposti. La costruzione di IceCube, un telescopio
da un kilometro cubo che osserva l’emisfero
Nord, nelle profondità dei ghiacci dell’Antartide,
è stata completata a fine 2010. Il telescopio proposto dalla collaborazione europea KM3NeT, installato nel Mediterraneo, grazie alla rotazione
della Terra osserverebbe l’87% del cielo, compreso il Centro Galattico, la maggior parte del
Piano Galattico, in cui sono stati individuati numerosi oggetti candidati come sorgenti di neutrini di alta energia, nonché le recentemente
scoperte “Fermi bubbles” che sono anche delle
potenziali sorgenti di neutrini. La costruzione di
un telescopio per neutrini nelle profondità del
148
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
MILESTONES nel periodo 2013-2015:
• Aprile 2014: La prima parte di AdV da mettere a punto sarà l’”input mode cleaner”;
il laser e il sistema di iniezione saranno
operativi in quel momento;
• Febbraio 2015: L’interferometro centrale,
senza i bracci di 3 km, sarà messo in funzione; la luce arriverà sul sistema di rilevamento e consentirà di lavorare anche su
questo complesso sottosistema prima della
fine della completa installazione di AdV;
• Giugno 2015: Un singolo braccio di 3 km
sarà pronto per l’utilizzo, permettendo
l’avvio del test di locking e le procedure di
allineamento;
• Settembre 2015: L’intero lavoro di installazione sarà completato, il primo run scientifico potrà essere effettuato prima della
fine del 2015.
4.4 IL PROGETTO KM3NeT
PIANO TRIENNALE 2013-15
l’integrazione sul sito dureranno circa due anni. I
lavori di upgrade delle infrastrutture sono iniziati
e il sistema di vuoto sarà aggiornato il prossimo
anno. Le superfici degli specchi saranno trattate
secondo le specifiche (0.5 nm di rugosità superficiale) richieste dal Disegno Tecnico nel 2013 e
nella prima metà del 2014; il rivestimento finale
sarà fatto da LMA, laboratorio creato a Lione
espressamente per i fini del progetto.
Gli specchi saranno spediti sul sito nel 2014 e l’installazione nelle torri sarà completata nel luglio
2015. Le infrastrutture dei laboratori di injection
e detection saranno aggiornate nel giugno 2013.
L’infrastruttura di calcolo, le cui componenti
hanno in media più di dieci anni, sarà aggiornata
nel 2013/2014, per rispondere alle richieste di trasmissione rapida di dati e funzionamento stabile.
La maggior parte dei sottosistemi sarà commissionata separatamente non appena installata; il
commissioning procederà di pari passo con l’integrazione dei sotto sistemi entro il luglio 2015,
quando inizierà la messa a punto dell’interferometro nella sua integrità.
La prima ora di locking dell’interferometro sarà
raggiunta nel settembre 2015 e subito dopo
potrà avere luogo il primo run scientifico.
La pianificazione, coordinata congiuntamente con
la Collaborazione Scientifica di LIGO, è estremamente ambiziosa, ma la profonda conoscenza acquisita dal personale della control room di EGO e
dai gruppi Virgo durante le configurazioni di Virgo
e specialmente di Virgo+ è una garanzia per una
efficace messa in funzione.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 31
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PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Mar Mediterraneo (a circa 3000 m di profondità) richiede la soluzione di problemi tecnologici
molto complessi, dovuti alle condizioni ambientali
estreme: pressioni enormi (centinaia di bar), corrosione dei componenti da parte dell’acqua marina, ecc. Inoltre, data la limitata accessibilità del
telescopio, la strumentazione deve avere un alto
grado di affidabilità e ridondanza in modo da minimizzare il numero e la complessità degli interventi di manutenzione. Le operazioni di posa, che
devono essere effettuate con robot controllati
dalla superficie, devono essere sicure, “robuste”
e precise. Il progetto KM3NeT sfrutta l’esperienza
accumulata dai progetti pilota operanti nel Mar
Mediterraneo (Antares, Nemo, Nestor) e il knowhow di altre discipline e industrie operanti ad alte
profondità marine.
KM3NeT, grazie all’unicità del suo potenziale
scientifico multidisciplinare e alla maturità del
progetto dal punto di vista tecnologico, è stato
selezionato nel 2006 dal panel di ESFRI (European Science Forum for Research Infrastructures) tra le 35 infrastrutture di ricerca ad alta
priorità e successivamente confermato nei processi di revisione del 2008 e 2010.
L’infrastruttura KM3NeT offre anche un’eccezionale possibilità di ricerca per un ampio spettro di
attività scientifiche e tecnologiche che comprendono scienze ambientali, geologia, geofisica,
oceanografia e biologia marina, consentendo per
la prima volta il monitoraggio in linea ed in tempo
reale di grandezze fisiche e biologiche di grandi
masse d’acqua anche a profondità abissali. Inoltre l’infrastruttura potrà fornire informazioni rilevanti per il sistema di allerta sismico; in
particolare KM3NeT costituirà un nodo importante in un network globale di osservatori sottomarini integrato con la rete EMSO (European
Multidisciplinary Seafloor Observatory), che è
un’altra delle grandi infrastrutture europee di ricerca individuate da ESFRI e coordinata dall’INGV.
KM3NeT è un consorzio europeo a cui partecipano oltre 30 istituzioni di 10 paesi. Oltre all’Italia, rappresentata dall’INFN, sono presenti Cipro,
Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Olanda,
Regno Unito, Romania e Spagna. Nel progetto
sono coinvolte nove tra laboratori e sezioni dell’INFN e le Università ad esse collegate: Bari, Bologna, Catania, Genova, Napoli, Pisa, Roma 1,
LNF e LNS, con una partecipazione di circa 80
ricercatori e tecnologi.
Il consorzio KM3NeT è stato finanziato dalla Commissione Europea con due progetti. Un Design
Study, sviluppato dal 2006 al 2009 nell’ambito del
VI Programma Quadro che ha usufruito di un contributo di 9 M€ e un progetto di Preparatory
Phase, iniziato nel 2008 e concluso nel 2012, finanziato nell’ambito del VII Programma Quadro
con un contributo di 5 M€. Il coordinamento di
quest’ultimo progetto è stato svolto dall’INFN.
Per l’installazione del telescopio KM3NeT sono
stati candidati tre siti: uno al largo di Tolone (Francia), dove è installato l’esperimento ANTARES,
uno al largo di Pylos (Grecia), studiato dalla collaborazione NESTOR, ed uno al largo di Capo Passero (Italia), proposto dalla collaborazione NEMO
dell’INFN. Su questi siti sono già presenti delle infrastrutture. Considerazioni tecniche e valutazioni
sulle prestazioni del telescopio indicano comunque la necessità di costruirlo in più blocchi indipendenti. Pertanto l’infrastruttura potrà essere
installata in un singolo sito o distribuita su più siti.
Un’infrastruttura di ricerca come KM3NeT avrà
bisogno di una struttura internazionale di governance che permetta ai paesi finanziatori di
stabilire un’adeguata entità legale, di coordinare
lo sviluppo del progetto e di prendere le decisioni strategiche e finanziarie necessarie.
Dall’attività svolta nell’ambito del progetto di
Preparatory Phase è emerso come candidato naturale per la struttura legale l’European Research
Infrastructure Consortium (ERIC) recentemente
approvato dalla EC.
L’INFN ha avviato un’attività di Ricerca & Sviluppo in questo settore attraverso la collaborazione NEMO, finanziando, nel corso degli ultimi
quattordici anni, lo studio e la caratterizzazione
del sito sottomarino di Capo Passero, l’ideazione
dell’architettura generale del telescopio, lo sviluppo di tecnologie innovative per il progetto e
la realizzazione di prototipi. Alcune di queste attività sono state cofinanziate dal MIUR e dalla
Regione Sicilia attraverso il progetto LAMS sul
PON 2001- 2006, il progetto SIRENA su fondi
MIUR e il progetto PEGASO sul POR Sicilia 20002006. Le competenze acquisite sono confluite
nel consorzio KM3NeT consentendo alla collaborazione italiana di assumere all’interno del
consorzio un ruolo di grande visibilità.
Da parte dell’INFN un importante investimento
è stato fatto nella realizzazione delle infrastrutture sottomarine. Una è stata realizzata al largo
di Catania a 2000 m di profondità per attività di
test di prototipi e applicazioni multidisciplinari,
ed una sul sito di Capo Passero a 3500 m di profondità. Ciascuna di queste infrastrutture comprende una stazione di terra, un cavo elettro-ottico
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 32
ha delineato lo sviluppo delle azioni previste per
arrivare alla costruzione del telescopio, che comporta l’avvio della fase di costruzione dopo il
completamento dei test sui prototipi in corso
nell’ambito del progetto di Preparatory Phase.
Per quanto riguarda le dimensioni dell’apparato,
la collaborazione si è posta l’obiettivo finale
molto ambizioso di superare di almeno sei volte
su tutto il cielo osservabile la sensibilità di IceCube. Il raggiungimento di questo obiettivo
comporta la realizzazione di un apparato di 5
km3 di volume strumentato con circa 12000
moduli ottici disposti su strutture di rivelazione
verticali di 800 m di altezza spaziate tra di loro
di circa 100 m. Il costo complessivo è valutato
in 220-250 milioni di Euro.
Fig. 4.10: Schema di posizionamento del cavo sottomarino nel sito di
Capo Passero.
150
PIANO TRIENNALE 2013-15
Fig. 4.11: Foto scattata durante le operazioni di connessione della torre
al box di alimentazione alla profondità di 2000 m.
Come già ricordato, la complessità di un tale apparato impone che sia realizzato con più cluster,
ciascuno comprendente circa cento strutture. I
cluster potranno essere collocati o in un singolo
sito, separati da alcuni chilometri, o in più siti.
Grazie alla sua modularità, l’acquisizione di dati
scientifici potrà essere avviata sin dall’installazione
delle prime strutture e la costruzione potrebbe
avanzare per stadi successivi, di crescente potenzialità, modulata sulla disponibilità delle risorse.
Una prima fase del progetto è stata recentemente finanziata dal MIUR sul PON 2007-2013
“Ricerca e Competitività” per un totale di 20,8
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
sottomarino e le infrastrutture di profondità per
la connessione degli apparati sperimentali. Entrambe sono oggi operative.
Presso il Test Site di Catania è stato installato ed
operato nel 2007 l’apparato pilota NEMO Fase-1,
comprendente una junction box, ad oggi ancora
operativa, ed un prototipo di struttura di rivelazione a torre. La stazione ospita esperimenti di
carattere multidisciplinare tra cui l’osservatorio
SN-1 dell’INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e
Vulcanologia), dotato di strumenti per il monitoraggio sismico ed ambientale. In parallelo con
le attività mirate alla costruzione del telescopio
per neutrini, grande attenzione è stata posta
nello sviluppo delle ricerche multidisciplinari, in
collaborazione con altri enti ed istituti di ricerca
nazionali e stranieri. Nell’ambito del progetto
ESONET, che ha come obiettivo la realizzazione
di una rete di osservatori permanenti multidisciplinari lungo le coste europee, è stato lanciato
un programma mirato alla realizzazione di una
stazione di monitoraggio acustico per lo studio
del rumore di fondo acustico ed il monitoraggio
di segnali di origine biologica. Questa stazione
è stata installata nel giugno 2012 presso il Test
Site dei LNS al largo di Catania e sarà operata
in comune da ricercatori INFN, INGV, CNR e
CSIC (Spagna).
Il sito candidato di Capo Passero (figura 4.10),
a 3500 m di profondità e a circa 80 km dalla
costa, è connesso a terra con un cavo elettroottico di 100 km di lunghezza. L’infrastruttura
sottomarina alloggia un convertitore di potenza
DC/DC da 10 kW realizzato da Alcatel sulla base
di un progetto innovativo specificamente sviluppato per applicazioni sottomarine. In una stazione di terra, collocata nell’area del porto di
Portopalo di Capo Passero (SR) sono alloggiati
la parte di terra del sistema di potenza e gli apparati di acquisizione dati. L’edificio comprende
anche una seconda parte, che ospiterà un padiglione per l’assemblaggio e il test di grandi
strutture meccaniche, la cui ristrutturazione è
programmata in futuro.
Con il progetto PEGASO, cofinanziato dalla Regione Sicilia e realizzato dall’INFN in collaborazione
con l’INGV, si è anche acquisita un’infrastruttura
per le operazioni in acque profonde che comprende un robot controllato dalla superficie in
grado di ispezionare e manipolare la strumentazione di profondità e di un sistema adatto all’installazione ed al posizionamento con grande
precisione delle strutture sottomarine più pesanti.
Nel Technical Design Report il consorzio KM3NeT
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 33
151
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
milioni di Euro. Con questo finanziamento
l’INFN intende avviare la prima fase di costruzione del nodo italiano di KM3NeT, realizzando
un apparato di circa 30 strutture. Questo apparato, che fungerà da dimostratore tecnologico
del telescopio, sarà comunque circa dieci volte
più sensibile di ANTARES e sarà quindi l’apparato che a livello internazionale consentirà l’osservazione del cielo australe e della regione del
centro galattico con la migliore sensibilità. Il progetto, che è già nella fase operativa, ha come
termine ultimo per il completamento dell’apparato Dicembre 2014. Considerando i tempi ristretti imposti dal finanziamento sul PON, la
costruzione sarà avviata con la realizzazione di
un “core” di strutture di rivelazione realizzato
con le tecnologie sviluppate nell’ambito del progetto Nemo, che sono da considerarsi consolidate, e poi espanso utilizzando le tecnologie
sviluppate nell’ambito internazionale di KM3NeT
e che sono in corso di validazione finale. Un lavoro di revisione del progetto, al fine di ottimizzare la costruzione di alcuni componenti, è già
in atto e si prevede durante il 2012 di completare
la definizione delle modalità di integrazione test
e qualifica dei componenti, della logistica, la definizione dei capitolati di gara e l’avvio di una
parte di queste. Nel 2013 si avvieranno le attività
di integrazione e test dei moduli ottici, dei moduli di piano e delle torri e la produzione di alcuni
sottocomponenti e delle forniture necessarie.
Durante il 2014 si completerà l’integrazione e
test della rete di fondo e delle torri con l’installazione di parte di queste. Il supporto finanziario
dell’INFN durante questi anni è previsto essenzialmente con il finanziamento delle spese di missione del personale INFN per permettere il lavoro
di installazione a Capo Passero dei componenti,
i contatti con le ditte coinvolte nel progetto e i
contatti con i partner stranieri di KM3NeT. Come
prospettiva a più lungo termine, a partire dal
2015, si intende espandere l’apparato fino a al
completamento del nodo italiano (circa 2 km3).
4.5 IL CNAF
Il CNAF è il centro nazionale dell’INFN dedicato
alla ricerca e allo sviluppo nel campo delle discipline informatiche e telematiche e alla gestione dei relativi servizi per le attività di ricerca
dell’Istituto.
Ospita il centro di calcolo principale dell’INFN,
completamente rinnovato nella dotazione di im-
pianti tecnologici nel 2007. Il centro, costituito
per svolgere la funzione di nodo primario a livello nazionale per gli esperimenti a LHC (Tier1),
nell'ambito della collaborazione WLCG (Worldwide LHC Computing Grid), è divenuto rapidamente un centro di riferimento per la
gestione e l'elaborazione dei dati di molti esperimenti a cui partecipa l'INFN.
Il CNAF contribuisce, come centro di riferimento
nazionale, sia allo sviluppo software, sia alla realizzazione e alla gestione operativa dell’infrastruttura generale di calcolo scientifico distribuito,
basata sulle tecnologie di GRID dispiegate sulla
rete geografica.
Inoltre gestisce vari servizi nazionali che nel
tempo sono stati gradualmente potenziati, contribuendo in tal modo ad accrescere l'efficienza
globale e ridurre i costi complessivi.Partecipa
anche a vari progetti di ricerca e sviluppo nel
campo del calcolo distribuito Grid e Cloud, sia
a livello nazionale che internazionale, svolti in
collaborazione con aziende ICT e pubbliche amministrazioni. Dal 2011 ha ottenuto l'accreditamento presso la Regione Emilia-Romagna come
centro di Trasferimento Tecnologico.
Risorse umane e utenti del Centro
Alla data del 10 ottobre 2012 lavoravano al
CNAF 68 persone di cui 52 dipendenti, 8 titolari
di assegno di ricerca, 5 borsisti e 3 titolari di contratto a progetto. Circa tre quarti del personale
è inquadrato come tecnologo, quasi un quarto
come tecnico e 4 unità di personale sono dedicate ai servizi amministrativi.
Si tratta di personale di elevata qualificazione,
in diversi casi titolare di Dottorato di Ricerca, con
pluriennale esperienza in settori di frontiera del
calcolo scientifico. L'elevato numero di posizioni
a termine (circa 2/3) è dovuto sia alle necessità
di sopperire alle esigenze di personale per il
nuovo centro Tier1, manifestatesi in anni in cui
l'INFN non poteva procedere ad assunzioni a
tempo indeterminato, sia per l'elevata capacità
del CNAF di ottenere finanziamenti esterni, in
particolare attraverso la partecipazione a progetti
europei. Su fondi esterni sono basati quasi metà
dei contratti a termine.
Dato l'elevato numero di posizioni a termine è
significativo il contributo che il CNAF fornisce
per la formazione di giovani tecnici e tecnologi,
sia nel campo dello sviluppo di software avanzato, che in quello della gestione di sistemi informatici ad elevatissime capacità e prestazioni.
Le risorse di calcolo disponibili al CNAF sono uti-
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 34
lizzate da molte collaborazioni scientifiche internazionali, spesso formate da centinaia o, come
nel caso degli esperimenti al LHC, da migliaia di
ricercatori appartenenti a Istituzioni di tutto il
mondo. Potenzialmente ciascun collaboratore,
essendo membro della propria Virtual Organization (VO) può, attraverso l'uso di metodologie
sicure di autenticazione con certificato digitale,
accedere alle risorse di calcolo del Centro.
Attualmente possiedono un account presso il
CNAF circa 1600 utenti, di cui circa un migliaio
hanno utilizzato il Centro negli ultimi 12 mesi.
Un quarto di essi sono utenti esterni all’INFN.
Le infrastrutture del CNAF
Il CNAF ospita e gestisce due principali infrastrutture di ricerca a servizio della comunità della
ricerca nazionale e delle collaborazioni scientifiche internazionali a cui partecipa l'INFN:
1.
2.
Il centro per l'elaborazione di dati scientifici
su larga scala, denominato Tier1 in riferimento alla funzione di nodo di riferimento
nazionale che svolge per gli esperimenti LHC;
L'infrastruttura Grid nazionale IGI (Italian Grid
Infrastructure).
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Il centro TIer1
ll Tier1 è il principale centro di calcolo scientifico
dell’INFN. L’attuale infrastruttura del Tier1, pur
ospitando una quantità cospicua di risorse sia in
termini di potenza di calcolo (~140,000 HS06
per un numero di processi, “job”, eseguibili simultaneamente pari a ~13,000) che di storage
(11.5 PB su disco e 14 PB su libreria a nastri nel
2012), potrebbe accogliere un quantitativo di risorse ben superiore. Infatti, gli impianti tecno-
152
PIANO TRIENNALE 2013-15
Entrambe sono parte integrante di sistemi infrastrutturali a livello Europeo: il Tier1, con gli analoghi centri Europei, costituisce un insieme di
grandi centri di calcolo strettamente inter-operanti fra loro, che svolgono una funzione di primaria importanza per la ricerca scientifica in
Europa. Essi potrebbero consolidare il loro ruolo
e operare in modo ancora più coordinato entrando a fare parte di un nuovo ERIC (European
Research Infrastructure Consortium) per il calcolo scientifico distribuito in Europa.
IGI è invece già membro della European Grid Infrastructure (EGI), organizzazione costituita nel
2010 con sede ad Amsterdam che raccoglie e
coordina le attività delle National Grid Initiative
europee.
logici, completamente ridondati, sia in termini
di erogazione di potenza elettrica che frigorifera, possono alimentare utenze informatiche
fino a 1.2 MW e fornire una potenza elettrica in
continuità assoluta di 3.4 MW.
Nel corso del 2012 è stata potenziata la libreria
a cassette magnetiche con l’installazione di drive
di nuova generazione quintuplicandone la capacità: la libreria può ora ospitare fino a 50 PB
di dati online. Le risorse di calcolo dei differenti
esperimenti sono gestite centralmente da un
unico sistema di code (di norma ogni esperimento ha almeno una coda dedicata) ed assegnate dinamicamente agli esperimenti, tramite
il meccanismo del fair share, in base a pesi prestabiliti, proporzionali ai finanziamenti decisi
dalle commissioni scientifiche.
La gestione unitaria delle risorse di calcolo rende
possibile il pieno utilizzo della CPU disponibile
per più del 95% del tempo. La figura 1 mostra
l’utilizzo della CPU al CNAF durante gli ultimi 12
mesi; l’area rossa indica la potenza di CPU effettivamente utilizzata mentre l’area verde tiene
conto anche dei tempi morti della CPU tipicamente dovuti alla latenza introdotta dalle operazioni di accesso ai dati.
Il loro rapporto, che è una misura dell’efficienza
delle applicazioni e delle prestazioni del sistema
di accesso ai dati, ha raggiunto anche quest’anno
valori molto soddisfacenti (84%).
L’infrastruttura di storage è basata su standard
industriali, sia a livello di connessioni (tutti i diskserver ed i sistemi disco sono interconnessi tramite una rete dedicata, la Storage Area Network),
che di accesso ai dati (i dati sono residenti su file
system paralleli, tipicamente uno per ogni esperimento principale).
Questo ha permesso l’implementazione di un sistema di accesso ai dati completamente ridondato da un punto di vista hardware e capace di
prestazioni molto elevate. Allo stato attuale, la
banda passante complessiva, tra la farm di calcolo e lo storage, è di ~50 GB/s rendendo possibile estendere la tipologia di uso del centro ai
processi di analisi utente tipicamente con requisiti molto più stringenti in termini di accesso ai
dati rispetto alle produzioni organizzate. In generale, l’accesso alle risorse di calcolo e storage
(sia disco sia nastro per l’archiviazione), avviene
tramite protocolli standard ed attraverso interfacce comuni
Attualmente, 20 collaborazioni scientifiche utilizzano le risorse del Tier1: oltre ai già citati esperimenti a LHC, vi sono esperimenti afferenti alle
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 35
Commissione Scientifiche 1 (BABAR, CDF, SUPERB e KLOE), 2 (AMS, ARGO, Auger, Borexino,
FERMI/GLAST, Gerda, ICARUS, MAGIC, PAMELA,
Xenon100, VIRGO) e 3 (AGATA).
All’interno della struttura del Tier1 sono anche
ospitati il Tier2 italiano di LHCb (le risorse in
questo caso sono completamente condivise con
quelle del Tier1) ed un Tier3 della Sezione di Bologna, oltre ad altri servizi di interesse nazionale
per l’INFN. Nelle sale del Tier1 è ospitato uno dei
nodi più importanti della rete della ricerca italiana
(GARR): è stato uno dei primi, nel corso del 2012,
a migrare alla nuova infrastruttura basata su fibre
spente (GARR-X). Oltre al normale accesso alla
rete della ricerca italiana con un collegamento a
10 Gbps, che permette, tramite la rete GEANT, il
collegamento alle reti della ricerca europee e
mondiali, la connettività con il Tier0 al CERN e
con gli altri centri Tier1 di WLCG è assicurata
dalla rete dedicata LHCOPN alla quale il CNAF accede con un collegamento ridondato a 20 Gbps,
destinato ad essere portato a 100 Gbps nel prossimo futuro. Il CNAF è stato fra i primi TIier1 a
collegarsi ad LHCONE, una ulteriore rete in fase
di realizzazione dedicata alla interconnessione
con i principali Tier2 di WLCG.
153
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Principali attività
Il CNAF garantisce l’operatività 24x7 delle infrastrutture informatiche che ospita e conduce attività di sviluppo e di innovazione tecnologica
nel campo ICT, partecipando a progetti sia in
sede nazionale che internazionale. Recentemente si è dedicato in particolare allo sviluppo
nei seguenti ambiti, tutti legati a prospettive di
incremento dell'efficienza nell'utilizzo delle risorse e nella ricerca di collaborazioni che migliorino la sostenibilità dei progetti dell'Ente:
•
•
•
•
Studio e realizzazione di nuove architetture
di calcolo e storage su larga scala;
Applicazioni di prototipi di architetture CPU
many-core nella simulazione e nell'analisi di
dati prodotti da esperimenti di fisica a cui partecipa l'INFN;
Implementazione di architetture scalabili di
virtualizzazione per il calcolo scientifico e per
la realizzazione di servizi informatici di uso
generale;
Partecipazione a progetti a livello nazionale ed
internazionale con soggetti pubblici e privati
nell'ambito della Grid e del Cloud computing.
Tali progetti hanno portato ad attive collaborazioni di scambio tecnologico e ad un miglio-
ramento ed incremento dei servizi forniti agli
utilizzatori dei servizi di calcolo e storage.
Il CNAF sviluppa e gestisce inoltre a beneficio degli
utenti dell'INFN diversi servizi informatici di rilevanza nazionale, come il Domain Name server
principale, le liste di posta elettronica, i siti web
degli esperimenti e delle sedi INFN, e si occupa
della gestione e del coordinamento delle attività
multimediali inerenti alle videoconferenze e alle
riprese video di eventi e convegni con distribuzione in rete delle stesse. Gestisce inoltre l'infrastruttura del sistema informativo dell'Ente con
particolare riguardo ai sistemi di contabilità e di
controllo delle presenze del personale.
Svolge da anni un’attività di coordinamento e di
centralizzazione della gestione di contratti nazionali di manutenzione hardware e di acquisizione
e distribuzione di pacchetti software, allo scopo
di ottenere condizioni contrattuali ed economiche
più vantaggiose rispetto a quelle che si avrebbero
con una trattativa individuale e non ultimo, di razionalizzare l'uso del software nell'Ente.
Collaborazioni nazionali ed internazionali
Il CNAF ha attivato nel corso degli anni varie collaborazioni sia a livello nazionale che internazionali, legate soprattutto a progetti Europei in
ambito Grid che hanno permesso al solo INFN,
di ottenere, nel periodo 2001-10, un finanziamento complessivamente superiore a 22 Milioni
di Euro con 31 progetti approvati.
Le principali collaborazioni attive sono:
•
•
•
•
•
•
•
Collaborazione Worldwide LHC Computing
Grid (WLCG) costituita per coordinare la gestione dell’infrastruttura di calcolo utilizzata
dagli esperimenti a LHC, attraverso un largo
impiego di servizi basati sulla Grid;
Joint Research Unit IGI (Italian Grid Infrastructure);
Collaborazione relativa al progetto europeo
European Middleware Initiative (EMI);
Collaborazione relativa al progetto europeo
Egi-Inspire;
Collaborazione con la Regione Marche per lo
studio e l'implementazione di un progetto di
Cloud regionale a servizio dei cittadini, della
PA e del tessuto imprenditoriale locale;
Collaborazione Duck fra Istituzioni di ricerca
della Regione Emilia-Romagna per lo diffusione
e il supporto all'uso delle tecnologie Grid;
Collaborazione con vari i Centri di calcolo di
vari laboratori internazionali come il CERN, Fermilab (US), SLAC (US), Kisti (Corea del Sud).
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 36
CPU
HS06
DISK
TB-N
2014
2013
2012
Experiment
TAPE
TB
DISK
TB-N
CPU
HS06
TAPE
TB
CPU
HS06
DISK
TB-N
TAPE
TB
ALICE
ATLASCMS
CMS
LHCB
TOTAL LHC TIER1
25890
25900
18850
16950
87590
1749
2700
2860
1425
8734
3098
3600
6630
930
14258
18620
30300
22750
16500
88170
1691
3300
3380
1290
9661
3724
4000
6500
1620
15844
24700
37300
22750
16500
101250
2052
3600
3380
1560
10592
4541
5300
7800
1785
19426
BaBar
SuperB (dal 2011)
CDF
KLOE
LHCB TIER2
TOTALE GRUPPO I
2360
2500
8000
0
7200
20060
350
200
467
33
0
1050
0
0
15
625
0
640
2360
2500
8000
0
7000
19860
350
200
467
33
0
1050
0
0
15
625
0
640
2360
2500
8000
0
7000
19860
350
200
467
33
0
1050
0
0
15
625
0
640
AMS2
ARGO
AUGER
FERMI/GLAST
MAGIC
PAMELA
Icarus
Xenon100
Borexino
gerda
Virgo
TOTALE GRUPPO II
5532
1172
1572
1400
496
600
343
220
156
60
44
69
150
970
0
40
69
95
190
3500
14272
418
1310
818
2332
6532
1300
1972
1400
600
650
0
500
1500
40
3500
17994
743
300
276
60
65
75
0
50
50
20
418
2057
270
1000
0
40
80
100
330
0
0
10
818
2648
6532
1300
1972
1400
600
650
0
500
1500
40
3500
17994
743
300
276
60
65
75
0
50
50
20
418
2057
270
1000
0
40
80
100
330
0
0
10
818
2648
All experiments
121922
11094
17230
126024
12768
19132
139104
13699
22714
All w/ overlap factor
101602
11094
17230
105020
12768
19132
115920
13699
22714
CNAF TOTAL (PLAN)
104502
11094
17230
108604
12768
19132
121684
13699
22714
Tab. 4.12: Risorse di calcolo richieste dagli esperimenti dell’INFN che utilizzano il Tier1 espresse in termini di: capacità computazionale (benchmark HepSpec06), capacità di memorizzazione effettivamente utilizzabile su disco e su nastri magnetici (in TeraByte netti)
Analisi delle problematiche di scalabilità dei
sistemi di gestione e accesso ai dati con capacità di molte decine o centinaia di PB e individuazione di linee di sviluppo che possano
portare a soluzioni future;
•
•
•
•
•
Consolidamento di un insieme di strumenti e
servizi di pronto utilizzo per la gestione e
l’elaborazione di dati scientifici; definizione di
nuovi framework di calcolo per gli esperimenti di fisica a cui partecipa l'INFN;
Definizione di una architettura e di una implementazione di riferimento per la conservazione a lungo termine dei dati scientifici e
delle relative applicazioni;
Mantenimento ed evoluzione del middleware
su cui si basano i servizi Grid ed estensione
del paradigma del calcolo distribuito alle infrastrutture Cloud;
Partecipazione ai progetti Smarticities promossi dal MIUR, contribuendo in particolare
agli sviluppo nell’ambito IaaS (Infrastrutcure as
a Service) su cui si fonda la disponibilità di
un’infrastruttura nazionale Cloud aperta e federata per la ricerca, le imprese e la Pubblica
Amministrazione;
Partecipazione ai progetti del programma Horizion 2020 riguardanti il calcolo scientifico distribuito su larga scala (Excellent Science –
E-infrastructures) e l’innovazione in campo informatico, in particolare nel settore della gestione di grandi quantità di dati;
Sviluppo dei programmi di attività di trasferimento tecnologico attuali (es.: progetto Cloud
154
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
•
•
PIANO TRIENNALE 2013-15
Programmi futuri
Il centro Tier1 richiederà anche nei prossimo
anni un potenziamento graduale e continuo dei
mezzi di calcolo, per far fronte alle crescenti necessità degli esperimenti LHC.
La seguente tabella riporta l’ammontare di risorse previsto per il 2013 e il 2014, rapportato
a quelle disponibili nel 2012.
Il fabbisogno di risorse per il 2015 è noto solo a
livello di ordine di grandezza: per gli esperimenti
a LHC è prevedibile un sostanziale raddoppio
della capacità di elaborazione e di memorizzazione dati rispetto a quelle del 2012.
Stime più precise saranno disponibili nel 2014,
anche in dipendenza dei risultati ottenuti dalla
presa dati attuale che terminerà a Marzo 2013
e dall'evoluzione dei modelli di calcolo.
Fondamentale per il CNAF sarà poi la partecipazione ad attività di ricerca e sviluppo, anche in
collaborazione con altri soggetti pubblici e privati, fra le quali risulteranno particolarmente significative:
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 37
•
Marche) e futuri;
Sviluppo di una rete di conoscenze estesa a
tutto l'ente per il miglioramento della qualità del
software sviluppato ed utilizzato al suo interno.
4.6 IL PROGETTO SPES (Selective Production
of Exotic Species)
Obiettivi
1. Realizzare un sistema ISOL di seconda generazione che fornisca fasci di ioni ricchi di neutroni per lo studio della fisica nucleare fuori
dalla valle di stabilità.
2. Fornire una struttura di ricerca in grado di
soddisfare anche esigenze applicative di interesse nazionale e internazionale.
155
Principali risultati conseguiti nel 2012
Il progetto ha proseguito il suo sviluppo nelle attività principali. Ha ottenuto un finanziamento
dal MIUR sui fondi Progetti Premiali 2011.
È in fase di definizione un progetto per la selezione ad alta risoluzione di isotopi instabili da
utilizzare per la Fisica Nucleare e in campo applicativo da presentare al MIUR.
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Ciclotrone
Nel 2012 la ditta BEST ha proceduto al trasferimento del magnete dalla ditta Giapponese in
cui è stato forgiato alla ditta canadese Marmen
per il completamento della lavorazione. Questa
fase è prevista concludersi alla fine del 2012. Successivamente il ciclotrone sarà installato presso la
BEST in Canada e operato in bassa potenza prima
del trasferimento a LNL. È stato completato il siIl progetto SPES è inserito in una rete di colla- stema di mappatura del campo magnetico e deborazioni che è mostrata in figura 4.13.
finiti i dettagli costruttivi del ciclotrone. La ditta ha
Ecco alcune delle caratteristiche tecniche prin- implementato l’impiantistica e adeguato le infracipali del progetto:
strutture secondo le normative di sicurezza per
all’installazione del ciclotrone. Si prevede il trasfe• Metodo di produzione di fasci esotici: fis- rimento del ciclotrone a LNL nella primavera 2014
sione dell’uranio indotta da fascio di protoni e il commissioning entro lo stesso anno.
su bersaglio diretto di UCx. Estrazione dei
Edilizia
frammenti di fissione con tecnica ISOL;
13
• Fissioni in bersaglio: 10 fissioni al secondo; È stato completato il progetto esecutivo e si è at• Riacceleratore: sistema PIAVE-ALPI, energie tivata la gara per la costruzione delle infrastrutture
e dell’impiantistica relativa alla fase alfa del prodi fascio 5-10 MeV per nucleone.
Caratteristiche di fascio attualmente non di- getto (edilizia pesante di tutto il sistema e attrezzatura impiantistica delle aree ciclotrone e
sponibili nel panorama internazionale;
• Facility della stessa classe: HIE-ISOLDE e SPI- sorgente ISOL). La gara è stata aggiudicata in via
provvisoria e si prevede l’inizio dei lavori entro
RAL2 (in fase di realizzazione).
Gennaio 2013 e il completamento a fine 2014.
Principali linee di attività
È stato allestito un laboratorio in classe A per la
Nell’ambito del progetto SPES è stata valutata manipolazione del carburo di Uranio presso i LNL.
la realizzazione di tre aree per attività sia di Fisica
Sistema di front-end ISOL
di base che applicative:
Si sono eseguiti i test di funzionamento delle
1. Area ISOL con produzione di fasci di ioni eso- sorgenti a ionizzazione superficiale e al plasma
tici e selezione isotopica ad alta risoluzione accoppiate al bersaglio ISOL.
che permette misure di alto interesse nel È stato sviluppato il materiale UCx a diversi valori
campo della struttura nucleare e della dina- di densità per completare la campagna di misure
mica delle reazioni tra ioni pesanti con fasci sotto fascio presso il laboratorio di ORNL (USA).
riaccelerati di ioni instabili ricchi di neutroni; È iniziato lo sviluppo della sorgente a ionizza2. Laboratorio per l’uso del secondo fascio di pro- zione laser per migliorare la selezione del fascio
toni del ciclotrone, per la produzione di radioi- prodotto.
sotopi innovativi per applicazioni mediche nel Si è proceduto alla progettazione del sistema di
movimentazione remota della sorgente in collacampo della diagnostica e della terapia;
3. Laboratorio per la produzione di neutroni uti- borazione con l’Università di Trento e Padova
lizzando il fascio del ciclotrone per applicazioni con l’obiettivo di realizzare un modello operanel campo dell’energetica, dei materiali, del- tivo entro il 2013.
È stato installato il Filtro di Wien e completato il
l’industria, della medicina e dell’astrofisica.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 38
sistema di controllo. Questa attrezzatura permetterà di eseguire misure più accurate di funzionamento delle sorgenti di ionizzazione in
laboratorio.
È in fase di test il sistema di front-end da installare presso i LNS per le misure di caratterizzazione sotto fascio.
Trasporto Fascio
È stato disegnato il layout e calcolato il trasporto
fascio dal Bersaglio ISOL al sistema di riaccelerazione e dal separatore ad alta risoluzione al
Charge-Breeder. Si è portato avanti lo studio del
Beam Cooler. Le attività si sono svolte, per la parte
di studio, nell’ambito dell’esperimento REGATA
(CSN5). Si è proceduto alle simulazioni delle strutture RFQ del beam-cooler e dell’iniezione ed
estrazione del fascio. È iniziata la progettazione
del sistema di controllo e lo studio dei parametri
di vuoto con codice MolFlow. È stata avviata una
collaborazione con LNS per lo studio e la realizzazione del circuito risonante. È in fase di acquisizione l’amplificatore di RF.
Collaborazioni internazionali e interazioni
con altre componenti della rete di ricerca
Lo sviluppo del progetto SPES è supportato dai
Laboratori Nazionali di Legnaro, dai Laboratori
Nazionali del Sud e da varie Sezioni INFN.
Con il progetto collaborano in maniera forte
l’Università di Padova e il Dipartimento di Ingegneria Energetica dell’Università di Palermo (per
l’analisi dei rischi delle componenti a rischio nucleare).
Per lo sviluppo dei progetti applicativi sono in
corso ollaborazioni con Università, ENEA, CNR
ed Enti Locali.
A livello internazionale SPES è partte della rete di
ricerca europea e collabora principalmente con
CERN e Ganil (Francia). Altre collaborazioni internazionali sono con laboratori americani (USA), canadesi e giapponesi.
Costi e obiettivi generali (milestones) realizzabili nel triennio
Nelle tabelle 2 e 3 si analizzano i costi delle sole
fasi α e β, relative rispettivamente a:
α) Acquisizione e installazione del ciclotrone;
β) Riaccelerazione e produzione di fasci di ioni radioattivi.
Per le fasi applicative (radiofarmaci, sorgente di
neutroni, ecc.) si dovrà fare riferimento ad accordi
con aziende ed altri enti che operano nel settore.
156
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Supporto scientifico e One Day Workshops:
Programma scientifico
È stato costituito il SAC (Scientific Advisory
Committee) internazionale, di cui fanno parte 4
fisici europei, 1 fisico americano, 1 fisico giapponese e 2 fisici italiani.
Il gruppo di studio scientifico SPES (SSG) ha programmato una serie di cinque incontri tematici
(SPES one-day Workshops) per discutere ed approfondire le proposte di esperimento avanzate
nelle lettere di intenti (LOI) presentate al SPES
2010 International Workshop, tenuto a Legnaro
nel novembre 2010.
I primi due Workshops si sono tenuti nel 2012
a Napoli e Firenze sulle tematiche “Transfer reactions with RIBs” e “Coulomb excitation with
RIBs”, rispettivamente. Gli altri tre Workshops si
Progetto premiale 2011
È stato approvato dal MIUR il Progetto Premiale
SPES 2011 con un finanziamento di 5,6Meuro
(vedi cap. 6)
Le attività di studio e sviluppo sono condotte in
collaborazione con: LNS, INFN-BO. INFN-MI,
INFN-PV, INFN-PD, INFN-FI, INFN-CT, INFN-NA,
INFN-TO. Partecipano inoltre le Università di: PD,
PV, PA, TN.
Nelle attività di realizzazione sono coinvolte le
seguenti aziende: DB Elettronica (PD), Zanon
(PD), Danfysik (Danimarca), Cinel (PD), Schneider (Germania), Alca (VI), CSC (VI). Nonché i
Servizi tecnici di: LNL, LNS, INFN-BO, INFN-PD,
INFN-TO e le Università PD e PA.
PIANO TRIENNALE 2013-15
Riacceleratore
Per la riaccelerazione del fascio radioattivo si
farà uso di un sistema a RFQ calda seguendo la
tecnologia già sviluppata per IFMIF.
Si è completato il physics-design del sistema
RFQ come iniettore di ALPI e studiato un nuovo
layout di ALPI con lo spostamento dei criostati
di PIAVE.
Autorizzazioni:
Completato l’iter per l’autorizzazione all’operazione del ciclotrone e ai test in bassa potenza
con bersagli di UCx.
terranno nel 2013 a Milano, Catania e Legnaro.
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 39
Consuntivo 2012
Nel 2012 sono state completati i seguenti highlights:
•
•
•
•
•
•
Inizio della realizzazione edilizia e delle infrastrutture;
Avanzamento nella costruzione del ciclotrone;
Installazione filtro di Wien e analisi fascio sorgente ISOL;
Installazione di un sistema ISOL per misure di
produzione sotto fascio a LNS;
Studio di nuovi materiali per bersagli ISOL con
la produzione di pasticche di carburo di uranio
a diverse densità;
Ottenuti, in anticipo rispetto alla programmazione, i permessi di radioprotezione per l’operazione del ciclotrone.
HIGHLIGHTS 2012 In fase di avanzamento:
•
Preparazione di un TDR aggiornato per la
facility ISOL e dei TDR per i progetti applicativi LINCE e LARAMED.
Prospettive a medio termine
Il ciclotrone, con due fasci di protoni estratti contemporaneamente, permette di soddisfare due
utenze senza sensibili interferenze: la facility ISOL
ed una facility applicativa possono essere operate
contemporaneamente. A medio termine SPES si
presenta come un progetto in grado di fornire
fasci di nuclei esotici di grande interesse per la comunità internazionale di Fisica Nucleare.
Un’utenza applicativa può essere installata, in una
prima fase, nel secondo bunker ISOL.
157
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
Fig. 4.13: Collaborazione SPES
PROGETTO SPES:
Facility ISOL: fasci di ioni ricchi di neutroni, 1013 f/s, A= 60-160, 10AmeV.
Driver protoni: Ciclotrone con due uscite indipendenti. Energia= 35-70 MeV,
corrente interna 0,750 mA distribuita su due uscite (corrente massima su una uscita 0,5 mA).
Fasci di neutroni prodotti per conversione dei fasci di protoni del Ciclotrone.
Uso diretto del fascio di protoni per produzione radioisotopi.
FASE ALFA
(in completamento)
Fase Ciclotrone:
sistema ISOL per fasci esotici non
da fissione e non riaccelerati.
FASE BETA
(in avvio)
Fase riaccelerazione:
produzione, trasporto, selezione
ad alta risoluzione e riaccelerazione
di fasci esotici da fissione.
Messa in funzione del secondo
bersaglio ISOL.
Fig. 4.14: Fasi del progetto SPES
2013 imp lavorazione:cap IV 24/09/13 16:03 Pagina 40
SPES ISOL (α e β)
2013
2014
2015
Monitoraggio lavori edilizia
Completamento ciclotrone
in ditta.
Completamento lavori edilizia
Commissioning del ciclotrone
Trasferimento ciclotrone
e inizio installazione.
Completamento del sistema
di trasporto e selezione
dei fasci esotici.
Progettazione sistema di
trasporto fascio.
Realizzazione prototipo di
preaccelerazione.
Inizio costruzione Separatore
ad alta risoluzione.
Costruzione preacceleratore
Sviluppo Charge Breeder.
Realizzazione parziale
del Charge Breeder
Misure di produzione sotto
fascio a LNS.
Inizio realizzazione Beam
Cooler.
Attivazione del sistema d
Qualità e Sicurezza.
Sviluppo del sistema di
controllo e sicurezza per
l’operazione del ciclotrone
Installazione preacceleratore
a RFQ.
Completamento Charge
Breeder.
Installazione dei sistemi
di controllo per gli accessi.
Sviluppo del sistema di
controllo e sicurezza per
l’operazione del ciclotrone
Costi (Meuro)
6,6
11
10.2
Fig. 4.15: Le milestones del triennio per le fasi α e β:
Tra le utenze applicative basate sul ciclotrone,
quelle con il maggior grado di realizzabilità a
medio termine sono: facility per neutroni e sviluppo radioisotopi per la medicina.
Sviluppo di carburi e tecniche di caratterizzazione di materiali a 2000°C;
•
Il progetto SPES permette rilevanti attività applicative senza sacrificare la ricerca di base. Rappresenta bene le capacità di ricaduta della
ricerca dell’INFN in aree cruciali per il Paese
come la Sanità e l’innovazione tecnologica. Risorse esterne, sia finanziarie che di personale,
concordate con altri enti quali ENEA, CNR, università, regioni e/o realtà industriali, sono necessarie per attivare questo programma.
158
/ GRANDI INFRASTRUTTURE DI RICERCA DELL’INFN
•
•
Competenze nello sviluppo di bersagli di conversione per neutroni;
Possibilità di dotare il Paese di una facility per
neutroni alternativa ai reattori nucleari (consorzio tra enti di ricerca - INFN, ENEA, CNR e industria);
Sviluppo di nuovi radiofarmaci. Collaborazione scientifica tra SPES e ARRONAX in Francia, unico laboratorio per la ricerca di nuovi
radioisotopi a scopo medico prodotti con
protoni di energia superiore a 30 MeV. L’INFN
potrebbe partecipare ad una collaborazione
con università e ditte farmaceutiche fornendo infrastrutture e fascio di protoni.
PIANO TRIENNALE 2013-15
Prospettive a lungo termine
SPES rappresenta una facility di riferimento per
EURISOL.
Per le strategie a lungo termine può migliorare le
caratteristiche di intensità dei fasci secondari con
due vie alternative: progettando un bersaglio diretto che utilizzi tutta la potenza disponibile dal
fascio di protoni, sviluppando un bersaglio a due
step per produrre in modo privilegiato nuclei
molto ricchi di neutroni.
Può estendere la produzione di fasci esotici a
isotopi a breve vita-media sviluppando un sistema IGISOL che estrae direttamente gli ioni
generati nella fissione dell’Uranio irraggiato con
il fascio di protoni.
Questi sviluppi permetterebbero di mantenere
una rilevanza scientifica di piena concorrenza di
SPES con SPIRAL2 e HIE-ISOLDE.
Le tre facility europee potrebbero formare una
rete per la Fisica Nucleare specializzandosi in
fasci e tematiche specifiche. Un PAC Europeo
potrebbe distribuire l’utenza in relazione al tipo
di fascio richiesto e alla strumentazione disponibile nei vari laboratori.
Il progetto SPES si presta in modo particolare
all’attivazione di collaborazioni tra vari enti in relazione alle competenze specifiche che il progetto sviluppa e ai campi applicativi che apre:
•
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 1
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 2
5.
PROGETTI CON ALTRI ENTI
E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI
E FONDI ESTERNI
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 3
161
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
L’Istituto, grazie alla sua struttura geograficamente distribuita sul territorio nazionale, alla natura pervasiva della sua esistenza nei Dipartimenti
di Fisica delle Università e alle eccellenze presenti
nei Laboratori e nelle Sezioni, si configura in
modo naturale come attore in molte iniziative di
collaborazione scientifica a livello nazionale e
internazionale. Le sinergie che storicamente si
sono sempre venute a creare in tutti questi ambiti
sono volte innanzitutto a complementare i
programmi di ricerca dell’Ente per la realizzazione
della sua missione fondamentale. Da queste
collaborazioni con altri Enti, Università, Istituzioni
nazionali, europee e internazionali, emergono poi
aspetti della ricerca che permettono di aprire
nuovi orizzonti, spesso in modo inter- o multidisciplinare, e a calare i risultati delle applicazioni
nel tessuto produttivo della nazione, mettendosi
in cooperazione con le realtà industriali e aziendali
del Paese.
Attraverso questi canali, naturalmente, l’INFN
apre anche nuovi flussi di finanziamento che,
seppure in settori limitati e indirizzati, fanno da
complemento all’erogazione ordinaria del MIUR
e dimostrano la capacità dell’Ente di attrarre
risorse esterne. La risorsa maggiore che si ricava
da queste collaborazioni rimane quella del
capitale umano, che, attraverso lo scambio
culturale e intellettuale tra i diversi soggetti, è
uno dei motori principali dell’innovazione e del
cambiamento. Infatti, proprio in un momento in
cui le risorse ordinarie sono in forte contrazione,
l’interesse che l’Istituto continuamente riceve da
questi soggetti non è certamente dettato da
ritorni immediati, ma dal riconoscimento della
sua eccellenza scientifica, che costituisce un
elemento portante nella partecipazione ai bandi
di finanziamento su base competitiva a lungo
termine.
5.1 COOPERAZIONE E ACCORDI
CON ENTI E ORGANISMI NAZIONALI
L’attività dell’Istituto si svolge, in misura significativa, in collaborazione con altri soggetti nazionali
ed internazionali, pubblici e privati. Il ricorso a
forme di collaborazione da parte dell’Istituto costituisce un aspetto importante della sua attività,
derivante naturalmente dall’interdisciplinarietà di
alcuni settori scientifici e dalla necessità di condividere le risorse disponibili; il ricorso a forme di
collaborazione costituisce inoltre una modalità
tramite la quale rendere disponibili all’esterno i ri-
sultati delle attività svolte e utilizzarli in settori differenti da quelli istituzionali. I livelli di eccellenza
raggiunti dall’Istituto nei settori istituzionali e in
quelli complementari (calcolo, GRID, ecc.) hanno
permesso l’attivazione di importanti collaborazioni, in ambito locale, nazionale e internazionale,
nelle quali l’Istituto ha un ruolo di capofila o comunque presta di regola un apporto significativo.
Per la loro rilevanza saranno trattate separatamente le collaborazioni con le Università e le collaborazioni internazionali nonché, in ossequio al
dettato legislativo, quelle relative alla partecipazione a Consorzi, Fondazioni, Società ed Organismi associativi. In questa parte verranno pertanto
sinteticamente trattate le principali collaborazioni
con altri enti nazionali, distinguendo tra enti di ricerca e altri enti.
L’Istituto da tempo intrattiene rapporti di collaborazione con i principali enti pubblici nazionali di
ricerca (CNR, ENEA, ASI, INGV, Sincrotrone Trieste
e INAF); recentemente sono state attivate altre
collaborazioni con il CNISM, con l’INRM e da ultimo con il CINECA. La ricerca di base richiede
spesso ingenti risorse finanziarie, umane e strumentali, nonché conoscenze e competenze specifiche, non disponibili presso una sola istituzione;
il ricorso a forme di collaborazione tra enti che
svolgono attività di ricerca in settori affini o contigui, sia pur in parte, consente ad entrambi di ripartire i costi e di utilizzare le risorse strumentali e
le competenze dell’altro, permettendo così lo
svolgimento di attività altrimenti non eseguibili e
la partecipazione a grandi collaborazioni nazionali
e internazionali.
La necessità di coordinare le attività reciproche in
settori di comune interesse ha condotto da tempo
alla stipula di apposite Convenzioni Quadro con i
principali enti pubblici di ricerca nazionali; queste
convenzioni, basate sul riconoscimento del comune interesse ad attivare iniziative comuni, a
loro volta regolate da specifici accordi, hanno la
funzione di agevolarne l’attivazione fornendo
strumenti operativi dedicati.
Tra le tante, si può citare la collaborazione SPARX,
realizzata congiuntamente al CNR e all’ENEA, finalizzata alla realizzazione di un laser ad elettroni
liberi suscettibile di trovare applicazione in diversi
settori quali la genetica, la biologia, o la collaborazione LANDIS con il CNR e relativa allo sviluppo
di strumentazione portatile per indagini non distruttive al settore dei Beni Culturali.
Particolarmente importanti, per le risorse utilizzate
e per il respiro internazionale, sono poi le collaborazioni attivate con l’ASI e relative agli esperimenti
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 4
162
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
tore del concorso INVENTION patrocinato da “Il
Sole 24 ore”; a Catania presso i LNS, è attivo, in
collaborazione con l’Università di Catania e la locale Azienda Ospedaliera, il progetto CATANA per
il trattamento con fasci di particelle di alcuni tumori oculari e a Pavia una collaborazione con la
SOGIN e la locale Università per la ricerca nel
campo dei radio farmaci. Sempre presso i LNS, è
stata attivata una collaborazione con l’Istituto di
Bioimmagini e Fisiologia Molecolare del CNR nel
campo della fisica medica e della radiobiologia e
sarà realizzato il Progetto AISHA per studi di adroterapia e, più in generale, per gli acceleratori di
ioni nel campo della fisica nucleare e per le applicazioni in microelettronica.
Sempre in ambito medico è stata attivata una collaborazione con la BEST (Canada) nel settore dei
radioisotopi, che è in via di implementazione con
il coinvolgimento del CNR.
I livelli di eccellenza raggiunti in ambito medico
hanno condotto alla definizione di Accordi Quadro di Collaborazione con la Regione Sicilia, la
Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori
di Milano e l’Ospedale Niguarda di Milano, basati
sul riconoscimento dell’importanza delle applicazioni della fisica di base alla medicina e alla salute,
da un lato, e alla disponibilità presso l’Istituto di
conoscenze e competenze suscettibili di trovare
applicazione al mondo della medicina, in particolare al campo dell’Imaging morfologico e della Radioterapia.
Nel settore dell’energia è attiva una Convenzione,
del tipo “Quadro”, con l’Ansaldo Nucleare e l’Istituto partecipa al Consorzio RFX per lo sviluppo
dell’energia nucleare; oltre alla collaborazione con
l’ENEL per attività di misurazione di rilasci termici
anomali in sistemi costituiti da matrici metalliche
a superficie nanostrutturata e isotopi dell’idrogeno, è stata recentemente attivata una collaborazione con la SOGIN per attività nel settore del
decommissioning e del trattamento di rifiuti radioattivi. Nel settore dei Beni Culturali infine,
oltre alla citata collaborazione con il CNR, è attivo il LABEC, in collaborazione con l’Università
di Firenze, che ad oggi costituisce un punto di
riferimento nell’applicazione delle tecnologie
proprie della fisica delle particelle al settore
dell’analisi, conservazione e restauro di Beni Culturali; l’Istituto inoltre è socio fondatore della
Società COIRICH, per la realizzazione di una Infrastruttura distribuita per la ricerca multidisciplinare nel settore della conservazione e
restauro dei Beni Culturali.
Particolarmente importante, anche per le ricadute
PIANO TRIENNALE 2013-15
AMS, PAMELA, FERMI, grandi collaborazioni internazionali, rese possibili grazie anche all’apporto
dell’Istituto e cui partecipano diversi enti di ricerca
italiani, coordinati tra loro.
Con l’INGV sono attive collaborazioni finalizzate
al monitoraggio sismico di alcune zone del territorio nazionale, in particolare presso i LNGS, e
sono state attivate iniziative comuni che hanno
condotto, nell’ambito dell’iniziativa denominata
PEGASO, alla realizzazione di una infrastruttura
suscettibile di utilizzo in ambito marino ad elevate
profondità con pochi paragoni a livello mondiale.
Con il CNISM è in fase di formalizzazione la collaborazione per il Progetto MaTeRiA (vedi oltre)
per la realizzazione presso il Campus dell’Università della Calabria di un centro di servizi dotato
dell’infrastruttura STAR (Southern Europe TBS
source for Applied Research) e della relativa stazione sperimentale µTomo per l’uso di una sorgente avanzata a Raggi X generata da sorgenti
laser in configurazione Thomson a retrodiffusione
su fasci di elettroni., maturata grazie all'attività sviluppata a LNF nella test-facility SPARCLAB.
Da ultimo va citata la collaborazione con il CINECA per attività nel campo del supercalcolo
per applicazioni scientifiche e di cui potranno
beneficiare le Università e gli enti consorziati, e
quella, in fase di definizione con il CINECA, la
SISSA, la Fondazione Bruno Kessler e l’OGS di
Trieste per attività di ricerca e formazione nel
settore del calcolo ad alte prestazioni e delle
scienze computazionali, condivisione delle risorse esistenti e collaborazione con le maggiori
realtà europee e mondiali, anche nell’ambito
della partecipazione a progetti europei.
L’Istituto inoltre rivolge una particolare attenzione
alla formazione scientifica e alla diffusione della
cultura nei settori istituzionali e, in tale ambito,
sostiene, anche finanziariamente, le attività svolte
dalla Società Italiana di Fisica e dalla Società Italiana di Relatività Generale e di Fisica della Gravitazione. L’Istituto ha sviluppato conoscenze e
competenze suscettibili di trovare utilizzo in settori, quali la medicina, l’energia e i Beni Culturali,
attivando al riguardo diverse collaborazioni che
hanno condotto a importanti realizzazioni.
In ambito medico l’Istituto ha prestato un apporto
fondamentale per la realizzazione del sincrotrone
CNAO a Pavia per il trattamento di patologie oncologiche con fasci di particelle, oramai entrato
nella fase di sperimentazione clinica, e, in collaborazione con l’Ospedale Galliera di Genova, di
un biosuscettometro per la misurazione non invasiva del ferro nel corpo umano, risultato vinci-
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 5
sul territorio, è poi la collaborazione con la Provincia Autonoma di Trento e con la Fondazione
Bruno Kessler che ha prodotto le collaborazioni
MEMS, in tema di microsistemi innovativi, e AURORA, in tema di supercalcolo, collaborazioni attivate in settori nei quali l’INFN riveste posizioni di
assoluta eccellenza e alle quali presta un contributo insostituibile. Recentemente è stata infine
formalizzata una collaborazione con la Regione
Marche che ha portato alla definizione di un progetto pilota nel settore dell’ICT e al quale seguirà
un progetto di più ampio respiro e interesse applicativo. Diverse sono poi le collaborazioni finalizzate ad attività di trasferimento tecnologico,
realizzate da consorzi ricerche a carattere regionale, cui l’Istituto partecipa e di cui si darà conto
in altri paragrafi. In quest’ultimo ambito va segnalato che l’Istituto, secondo quanto previsto dallo
Statuto adottato a seguito del Decreto Legislativo
213/2009, si è dotato di un sistema di deleghe in
favore delle singole Strutture in materia di Accordi, Convenzioni e partecipazione a Bandi e Avvisi di Enti pubblici e privati (es: Fondazioni
bancarie) in ambito regionale per strutturare in
maniera più efficiente ed efficace il legame con il
territorio di riferimento1.
163
PIANO TRIENNALE 2013-15
5.2 RAPPORTI E CONVENZIONI
CON LA UNIVERSITÀ
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
È in stretta connessione con le Università che
l’Istituto svolge la missione di promuovere, coordinare e condurre la ricerca nei propri settori
di pertinenza e lo sviluppo delle tecnologie connesse, sempre nel contesto della collaborazione
e del confronto internazionale.
Sono trentuno le università dove l’INFN ha proprie strutture. Le 20 Sezioni, e i loro 11 gruppi
collegati hanno infatti sede presso altrettanti dipartimenti universitari e realizzano il collegamento diretto, l’integrazione, tra l’Istituto e le
Università. Con ciascuna Università è stipulata
una convenzione che regola l’utilizzo di spazi,
personale e attrezzature per il perseguimento
delle finalità scientifiche di comune interesse.
Complessivamente l’INFN versa annualmente
alle Università convenzionate circa 1,5 milioni di
Euro come contributo alle biblioteche e alle
1: È appena il caso di ricordare l’apporto fornito dall’Istituto all’Università dell’Aquila per i danni subiti a seguito del noto sisma dell’aprile
2009, quando i LNGS ospitarono, pur tra difficoltà comprensibili, le attività didattiche del Corso di Laurea in Fisica, alle quali in tal modo si
riuscì ad assicurare la continuità.
spese di gestione delle strutture universitarie.
Nel corso del 2011 e del 2012 sono stati, rispettivamente, finanziati 2,6 e 2.5 milioni di Euro per
47 e 46,5 borse di dottorato e nel 2012 circa
438.000 euro per tre posizioni di ricercatori a
tempo determinato, secondo i dettagli descritti
nel seguito, ed è in via di definizione il finanziamento per un’altra posizione di ricercatore a
tempo determinato.
La perfetta integrazione delle Sezioni INFN all’interno delle Università permette di disporre “in
loco” di infrastrutture (camere pulite, officine,
ecc.) e di servizi tecnici (calcolo e reti, elettronica,
meccanica, ecc.) di cui usufruiscono docenti, ricercatori e studenti universitari. Non di rado questa integrazione ha consentito la realizzazione di
laboratori congiunti particolarmente avanzati,
quale, a titolo di esempio, il LABEC, laboratorio
della Sezione di Firenze, che ad oggi costituisce
un punto di riferimento internazionale per la ricerca con tecniche nucleari applicata ai settori dei
Beni Culturali e del monitoraggio ambientale, e il
TIER1 del CNAF, installato presso il Dipartimento
di Fisica dell’Università di Bologna.
L’INFN dispone inoltre di quattro grandi laboratori nazionali e di due centri scientifici (il CNAF
di Bologna e il consorzio EGO a Cascina), con
sedi indipendenti al di fuori dei dipartimenti universitari. Le macchine acceleratrici e le grandi
apparecchiature e infrastrutture di questi centri
sono a disposizione delle Università e più in generale della comunità scientifica nazionale e internazionale. Le Sezioni ed i Laboratori Nazionali
dell’Istituto, riconosciuti centri di eccellenza nel
settore della fisica di base, operando in maniera
coordinata, costituiscono un’organizzazione
strategica che consente lo svolgimento di programmi di ricerca altrimenti non realizzabili con
le risorse, finanziarie e non, delle singole Università e del sistema universitario nel suo complesso. In senso lato, l’azione di stimolo e
l’opportunità offerta ai docenti, ai ricercatori e
agli studenti universitari di sviluppare e partecipare ad avanzate iniziative di ricerca, di ampio
respiro e dimensione, rappresentano il contributo fondamentale dell’Istituto nei confronti del
mondo universitario. L’INFN assimila al proprio
personale dipendente circa 900 professori e ricercatori universitari (incarichi di ricerca), oltre a
circa 100 tecnici universitari (incarichi di collaborazione tecnica), i quali svolgono prioritariamente la propria attività di ricerca nei settori di
pertinenza dell’Ente. Questo personale − associato all’Istituto con un incarico gratuito di ri-
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 6
Consorzio Catania Ricerche
Consorzio al quale l’INFN aderisce dal giugno
1988; soci consorziati sono l’Università di Catania, il CNR, l’INFN, la Camera di Commercio, Industria, Artigianato di Catania e la A.A.T.
Al momento il Consorzio è impegnato in diversi
progetti:
TestPEP FP7-SME-2008-2-243791 (2010-2013);
SCOOP; LAST-POWER - Large Area silicon carbide Substrates and heTeroepitaxial GaN for
POWER device applications.
Nei prossimi tre anni si prevede di svolgere e
portare a temine i programmi di ricerca approvati e presentare nuove proposte di progetti di
ricerca su bandi nazionali, regionali, europei.
In ogni caso sono stati già approvati diversi progetti per il triennio 2011-2013 e cioè:
“B.R.I.D.G.€conomies- Business Relays for Innovation and Development of Growing €conomies (2011-2012)”;
Progetto TestPEP FP7-SME-2008-2-243791
(2010-2013);
Progetto LAST-POWER - Large Area silicon carbide
Substrates and heTeroepitaxial GaN for POWER
device applications, ENIAC, Sub-programme
(2010- 2012).
Informazioni più precise sul Consorzio e sulla
sua attività sono reperibili alla pagina
www.ccr.unict.it.
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
Consorzio Milano Ricerche
Consorzio al quale l’INFN aderisce dal giugno
1988. Soci consorziati, oltre all’INFN, sono il
CNR, l’Università Cattolica del Sacro Cuore,
l’Università di Milano, Il Politecnico di Milano,
l’Università di Milano Bicocca, la Fondazione
Museo Nazionale della Scienza e Tecnica “Leonardo da Vinci”, e diversi soci industriali tra i
quali Aermacchi, Italtel, IBM e la Pirelli.
I Programmi di attività del Consorzio si concentrano nell’effettuare ricerche sulle metodologie
di trasferimento tecnologico, attività di promozione e sostegno di attività di ricerca in comune
tra Università, EPR, Imprese e P.A. trasferimento
di know-how verso piccole e medie imprese.
Inoltre il Consorzio sta consolidando la sua partecipazione ad attività nei settori Ambiente ed
Energia, Tecnologie dell’Informazione, Bio5.3 LA PARTECIPAZIONE A CONSORZI,
scienze e Medicina. Nei prossimi anni Consorzio
A SOCIETÀ, A FONDAZIONI
intende incrementare la sua partecipazione a
Alcune collaborazioni dell’Istituto si sono tra- progetti e bandi, nazionali ed internazionali nei
dotte nella costituzione e nella partecipazione a settori di sua competenza.
Informazioni più precise sono reperibili alla paorganismi associativi, di cui segue l’elenco:
gina web www.milanoricerche.it.
164
PIANO TRIENNALE 2013-15
cerca − ha le stesse prerogative del personale dipendente dell’INFN, in termini di accesso a strutture, strumentazione e finanziamenti e di
partecipazione alla programmazione, alla gestione e al coordinamento delle attività dell’Ente. A questi si aggiungono circa 1100 fra
professori, ricercatori e tecnici universitari (incarichi di associazione), associati solo per una frazione delle loro attività di ricerca, che hanno
comunque accesso a strutture, strumenti e finanziamenti dell’Istituto. L’interesse al potenziamento delle attività, didattiche e di ricerca, delle
Università è testimoniato dall’impegno dell’Istituto nell’assunzione di ricercatori universitari a
tempo indeterminato. Nell’anno 2010 l’Istituto
ha sottoscritto cinque convenzioni (con le Università di Bari, Pavia, Bologna, Napoli Parthenope e Genova) per l’assunzione a tempo
indeterminato di altrettanti giovani ricercatori, a
dimostrazione ulteriore della profonda interazione, simbiosi come detto, tra l’Istituto e le Università. A seguito di queste Convenzioni sono
stati assunti e hanno preso servizio due ricercatori e per un altro il concorso dovrebbe concludersi nei prossimi mesi; in due casi non è stato
possibile alle Università dar seguito alle procedure concorsuali e l’iniziativa è già stata reiterata
per l’assunzione di tre ricercatori a tempo determinato, secondo quanto ora previsto dalla “riforma Gelmini” e, come già detto, è in via di
definizione il finanziamento di un’altra posizione di ricercatore a tempo determinato.
L’INFN è presente anche nei corsi di Master (di
primo e secondo livello), e ha attivato nel corso
degli ultimi anni, assieme alle Università, numerosi corsi orientati a fornire agli studenti un’istruzione caratterizzata da un elevato potenziale
applicativo. A questi vanno aggiunti i corsi di master in via di attivazione nell’ambito dei Progetti
di formazione CASAP cofinanziati dal MIUR. Questi corsi costituiscono un ponte importante tra la
ricerca di base e le necessità professionali delle
aziende, un processo di trasferimento tecnologico
estremamente utile che l’Ente intende perseguire
e ampliare attivamente nel prossimo triennio.
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 7
Consorzio Roma Ricerche
Consorzio al quale l’INFN partecipa dal luglio
1989. Soci consorziati sono le tre università romane, la LUISS, il CNR, l’ENEA, l’INFN, la Camera
di Commercio di Roma, l’Unicredit, la Finmeccanica e la Tecnopolo s.p.a., il Consorzio per il Distretto dell’Audiovisivo e ICT di Roma, l’Unione
degli Industriali e delle Imprese di Roma.
Il Consorzio è impegnato in attività di Trasferimento Tecnologico in favore delle piccole e
medie imprese dell’area romana, e in particolare
nelle attività previste dal P.O.R. 2007-2013.
Nei prossimi tre anni si prevede lo sviluppo di
Poli per l’Innovazione Tecnologica alle Imprese
Industriali nonché supporto alla creazione di laboratori di ricerca industriali pubblico/privati e
la partecipazione ai Bandi di R&D e Trasferimento Tecnologico in ambito Comunitario, nazionale e regionale.
I settori tecnologici in cui il Consorzio opera in
modo prioritario sono riconducibili ai comparti
produttivi rilevanti per l’economia regionale con
particolare attenzione alle aree dell’ICT, dell’Aerospazio, dei Beni e delle Attività Culturali e
dell’Audiovisivo.
Informazioni più dettagliate sono reperibili alla
pagina www.romaricerche.it.
165
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
Società Consortile Pisa Ricerche p.a.
Costituito in forma di consorzio in data 9 marzo
1987 e al quale l’INFN aderisce sin dalla sua costituzione; i soci sono università (Università di
Pisa, Scuola Normale di Pisa e la Scuola Superiore S. Anna), enti pubblici di ricerca (INFN, CNR
ed ENEA), enti territoriali (Regione Toscana, Provincia e Comune di Pisa, Comune di San Giuliano Terme) e aziende private (Finmeccanica,
Piaggio, Avio, Gerresheimer Pisa, Kayser Italia,
Telecom Italia). Nei prossimi anni il Consorzio
sarà impegnato in settori che non rivestono interesse per l’Istituto che, pertanto, nel luglio di
quest’anno ha deciso di recederne e inviato comunicazione al riguardo; il Consorzio è peraltro
ormai in fase di scioglimento.
Informazioni più precise sono reperibili all’indirizzo www.cpr.it.
Consorzio Criospazio Ricerche
Consorzio di ricerca al quale l’INFN partecipa dal
gennaio 1990. Soci consorziati sono le Università di Trento e di Padova, l’INFN, la Camera di
Commercio Industria Agricoltura ed Artigianato
di Trento e la Fondazione Cassa di Risparmio di
Trento e Rovereto.
Il Consorzio è attualmente impegnato nelle attività relative al Progetto LISA-Pathfinder; le attività in corso riguardano il test dell’hardware, il
disegno delle operazioni, l’effettuazione delle
stesse e lo sviluppo dell’analisi dati.
La durata del Consorzio è stata recentemente prorogata sino al 31 dicembre 2013 per completare
il Progetto LISA-Pathfinder, una missione dell’ESA
di cui il direttore del Consorzio è il Principal Investigator. Il lancio della missione è previsto per la
metà del 2014. La missione è il precursore tecnologico dell’osservatorio di onde gravitazionali
LISA.
Obiettivo del Consorzio nel prossimo triennio è
supportare il lavoro di ricerca dei soci, segnatamente il gruppo di Trento nel condurre la missione spaziale fino al lancio.
Fondazione CNAO
L’Istituto partecipa, in qualità di partecipante istituzionale, dal febbraio 2004. Ne fanno parte, in
qualità di Fondatori, il Policlinico Mangiagalli e
Regina Elena di Milano, il Policlinico San Matteo
di Pavia, l’Istituto Oncologico Europeo, l’Istituto
Neurologico C. Besta, l’Istituto Nazionale per lo
Studio e la Cura dei Tumori e la Fondazione TERA
di Novara; altri Partecipanti istituzionali sono il Politecnico e l’Università di Milano, l’Università e il
Comune di Pavia. Aderisce alla Fondazione, in
qualità di Partecipante, anche la Fondazione CARIPLO. La Fondazione ha il compito di realizzare
e gestire il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica e al momento è impegnata nella qualificazione fisico-radiobiologica dei fasci di
adroni; l’INFN ha curato soprattutto la messa a
punto del sistema di acceleratori e somministrazione del fascio. Nel 2012 si conclude la fase di
sperimentazione clinica richiesta dal Ministero
della Salute, alla quale l'INFN ha collaborato per
quanto riguarda la parte di radiobiologia, ovvero
le misure di efficacia del fascio con l'irradiazione
di cellule in vitro e di cavie sia con i fasci di protoni che con quelli carbonio e il programma di
trattamento di un campione selezionato di pazienti, sia con protoni sia con ioni. A questo
punto si prevede che nel 2013 il Ministero della
Salute possa dare il via libera al funzionamento
ordinario del Centro.
In futuro si pensa a completare la linea di estrazione
per l’area di ricerca, in modo di permettere l’inizio
di una continuativa attività sperimentale. Il possibile
utilizzo di tale area costituirebbe una grande opportunità, soprattutto in vista della sperimentazione prevista dagli esperimenti sotto il controllo
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 8
della Commissione 5 (vedi paragrafo. 3.3.1).
Notizie più precise sui partecipanti e sulle attività
della Fondazione CNAO sono reperibili alla pagina web www.cnao.it.
166
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
Consorzio Ferrara Ricerche
Consorzio al quale l’INFN partecipa dal marzo
2005. Ne sono soci, oltre all’INFN, 26 consorziati, tra cui l’Università di Ferrara tramite la Fondazione Universitaria Niccolò Copernico, la
Azienda Ospedaliera Università “Sant’Anna”, la
Azienda Unità Sanitaria Locale di Ferrara la Provincia e il Comune di Ferrara, e imprese private
(Hera S.p.A. e la Berco S.p.A.).
Il Consorzio è attualmente impegnato in numerosi progetti di ricerca in ambito nazionale, europeo ed internazionale che coinvolgono diversi
ambiti scientifici, tra cui quello della salute
(scienze mediche, farmaceutiche, biologiche,
etc.) e quello delle scienze tecniche (fisica, ingegneria, architettura.
L’obiettivo del Consorzio nel prossimo triennio
è di consolidare e migliorare i risultati conseguiti
nel triennio precedente sia in tema di partecipazione a progetti di ricerca, sia nell’organizzazione di eventi ad essi collegati, nonché di
proseguire la sua attività nel settore del trasferimento tecnologico sostenendo, in particolare,
gli spin-off universitari.
L’interesse dell’INFN, nonché dell’Università, è
di incrementare le attività di trasferimento tecnologico in favore delle imprese. Informazioni
più precise sono reperibili alla pagina web
www.consorzioferrararicerche.it.
Consorzio RFX
Consorzio del quale l’INFN fa parte dal gennaio
Consorzio COMETA
2006; gli altri Soci consorziati sono il CNR, l’ENEA,
Consorzio costituito nel febbraio 2005 in rispo- l’Università di Padova e la Acciaierie Venete s.p.a.
sta all’avviso pubblico MIUR 1575/2004 (P.O.N. Le attività del Consorzio si inquadrano nell’ambito
2000-2006) e del quale l’INFN fa parte fin dalla del Programma europeo sulla fusione, al quale il
sua costituzione. Soci del Consorzio sono le Uni- Consorzio contribuisce con un proprio laboratoversità di Catania, Messina e Palermo, l’INFN, rio, con attività di ricerca sulla fisica e ingegneria
l’INAF, l’INGV e il Consorzio S.C.I.R.E.
della fusione e con l’esperimento RFX. Partecipa
Il Consorzio COMETA si occupa di super-calcolo al Progetto ITER attraverso la realizzazione a Paed opera nell’ambito di progetti di ricerca nel dova del Progetto PRIMA, l’impianto per la prova
campo della salute, dei beni culturali e dell’in- e sviluppo del sistema di iniettori di atomi neutri
novazione industriale, della mobilità sostenibile. per il riscaldamento del plasma di ITER, e collabora
Tutti i progetti riguardano l’utilizzo di tecnologie alle attività di Broader Approach (vedi paragrafo
Grid e HPC per applicazioni nei sopracitati 3.3.2).
campi. Il Consorzio COMETA è dotato di una in- Per il prossimo triennio il Consorzio prevede di
frastruttura di calcolo Grid ad alte prestazioni contribuire al programma europeo sulla fusione
con una potenza di calcolo complessiva di circa mediante il pieno sfruttamento scientifico della
2000 cores CPU ed una quantità di storage su- macchina RFX, l’impianto di ricerca attualmente
periore a 200 TB. L’infrastruttura è distribuita più avanzato per gli studi sul controllo dei modi
geograficamente su 7 siti presso le Università di MHD, alla quale si prevede di apportare anche
PIANO TRIENNALE 2013-15
Messina e Palermo e presso la Cittadella Universitaria dell’Università di Catania, dove il centro
di calcolo è ospitato nei locali dell’Osservatorio
Astrofisica di Catania, nei locali dell’INFN, in
quelli dei Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN
(LNS), e nei locali del Dipartimento di Matematica e Informatica e della Facoltà di Ingegneria
dell’Università di Catania. L’infrastruttura di calcolo Grid è integrata in EGI (European Grid Infrastructure).
Per il prossimo triennio Il Consorzio porterà
avanti le attività di ricerca legate ad almeno 2
progetti finanziati dall’Unione Europea.
(eI4Africa, “Teaming-up for exploiting e-Infrastructures’ potential to boost RTDI in Africa” e
EarthServer “European Scalable Earth Science
Service Environment”). Nel 2013, inoltre, verrà
concluso un progetto (MUSS- Mobilità Urbana
ed Infraurbana Sostenibile e Sicura) che rientra
nelle azioni “Industria 2015”. Nel prossimo triennio, il Consorzio COMETA sarà coinvolto, in qualità di consulente per i servizi di calcolo ad alte
prestazioni Grid, in un progetto relativo ad un
Bando PON - Sviluppo/potenziamento di Distretti
ad Alta Tecnologia e di Laboratori pubblico/privati, capofila LATO Fondazione HSR Giglio di Cefalù. Sempre nel prossimo triennio, il Consorzio
COMETA sarà coinvolto nella costituzione di un
nuovo distretto nel campo della bio-medicina,
capofila il Parco Scientifico Tecnologico della Sicilia (PTS). Notizie più dettagliate sul consorzio
alla pagina web: www.consorzio-cometa.it.
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PIANO TRIENNALE 2013-15
limitate modifiche per incrementarne le capacità
sperimentali.
Si procederà alla realizzazione degli edifici ed infrastrutture di base che dovranno ospitare la facility di prova degli iniettori PRIMA e si potrà
completare tutta l’opera prevista (I e II lotto). In
parallelo si completerà la progettazione degli
impianti richiesti per eseguire la sperimentazione sulla sorgente (SPIDER) e sul prototipo di
iniettore (MITICA) avviandone anche la realizzazione, che avverrà su iniziativa dell’Agenzia Europea per il contributo a ITER (F4E). INFN fornirà
assistenza nelle varie fasi della progettazione e
realizzazione con specifici contributi sulle sorgenti di ioni e sulla tenuta di alte tensioni in
vuoto, in vista di un successivo maggiore contributo durante le fasi di sperimentazione e sviluppo. Il Consorzio procederà con le attività di
fornitura delle apparecchiature previste per il Tokamak JT-60SA, affiancando INFN nelle realizzazioni per IFMFIF ed ENEA nel complessivo
impegno italiano per le attività di Broader Approach. Il finanziamento da parte dell’INFN alle
attività del Consorzio deriva da contributi ordinari a valere sul Bilancio dell’Istituto e da finanziamenti a destinazione vincolata ricevuti dal
MIUR. Nel 2012 l’INFN ha corrisposto complessivamente al Consorzio la somma di euro
3.750.000,00 di cui 1.250.000,00 come contributo a carico dell’Istituto e 2.500.000,00 come
finanziamento ricevuto dal MIUR a destinazione
vincolata alla realizzazione del Progetto ITER.
Informazioni più precise sono reperibili alla pagina web http://www.igi.cnr.it.
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
CRDC Nuove Tecnologie per le Attività Produttive S.C.ar.l.
Società consortile della quale l’INFN fa parte dal
maggio 2007; gli altri soci sono le Università di
Napoli “Federico II”, la Seconda Università di
Napoli e la Parthenope, nonché l’Università di
Salerno, l’Università del Sannio e il CNR.
La Società è impegnata in attività di ricerca precompetitiva e applicata, trasferimento tecnologico e spin-off, formazione nei settori dell’
elettronica, dell’energia e dei materiali. Nel prossimo triennio prevede di realizzare un centro regionale per l’innovazione a beneficio principale
delle piccole e medie imprese. Gli obiettivi sono
il trasferimento tecnologico, i servizi e la formazione nei settori dell’ingegneria industriale, con
particolare riferimento all’innovazione in aree
tecnologiche quali elettronica, energia e materiali, di interesse per l’INFN.
Partecipa a progetti a valere sui PON per il sostegno della ricerca industriale, il rafforzamento
strutturale del potenziale scientifico e tecnologico di Distretti di alta tecnologia e laboratori
pubblico privati e relative reti (tra cui il PON “Ricerca e competitività 2007-2013” Nafassy - NAtional FAcility for Superconducting System,
ammesso a finanziamento per un costo complessivo ammissibile di euro 10.800.000,00 e
che vede anche la partecipazione dell’INFN).
Consorzio per l’Incremento degli Studi e
delle Ricerche dei Dipartimenti di Fisica
dell’Università di Trieste
Consorzio costituito dal Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca (MIUR) e del
quale fanno altresì parte l’Università di Trieste,
la SISSA, l’ENEA, la Sincrotrone Trieste, l’INAF,
l’ICPT, l’OGS, la Provincia e il Comune di Trieste,
la Camera di Commercio di Trieste. Il Consorzio
è un Ente morale con personalità giuridica pubblica. Il Consorzio si occupa del sostegno alle ricerche condotte, nel campo della fisica da Enti
di ricerca nazionali ed internazionali. Sostiene finanziariamente il Collegio per la Fisica L. Fonda
(borse di studio a favore di studenti iscritti alle
Facoltà scientifiche dell’Università di Trieste). Ha
in atto una convenzione con l’Area Science Park
(borse di dottorato di Ricerca in Nanotecnologie
in collaborazione con la Sincrotrone) e con il
CNR-IOM (collaborazioni scientifiche per giovani
scienziati).
Il Consorzio è impegnato a livello locale in progetti sulle nanotecnologie e sulla crittografia
quantistica, mentre a livello internazionale sul
risparmio energetico e l’energia per il futuro. È
altresì impegnato, tramite il Centro per l'Astrofisica di Sesto (Sexten Center for Astrophysics)
in Val Pusteria, in attività congressuale, organizzazione di workshop e scuole, convegni e congressi internazionali nei settori dell'Astrofisica,
della Cosmologia e della Fisica.
Nel prossimo triennio ci si prefigge di proseguire
le attività degli anni precedenti.
CoIRICH – Italian Research Infrastructure for
Cultural Heritage
Società consortile costituita nel settembre 2010
e della quale fanno parte il Consiglio Nazionale
delle Ricerche, l’Università di Roma Tor Vergata,
il Politecnico di Milano, l’Università di Milano Bicocca, due Società private (KANSO srl e EFM srl)
e l’INFN.
Nel corso del 2011 e nel primo semestre del
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PIANO TRIENNALE 2013-15
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
2012 CoIRICH Scarl ha svolto numerose attività, di Perugia e oltre venti imprese di natura privata.
che costituiranno la base per la prossima pro- La Società è impegnata in attività di trasferimento tecnologico e collaborazione attraverso
grammazione, tra cui:
la condivisione di installazioni e lo scambio di
• Ha aperto nuove sedi operative in accordo conoscenze ed esperienze. Tramite la partecipacon vari Enti e imprese private: ai Laboratori zione al Polo l’INFN intende collaborare nella deNazionali del Sud, in accordo con l’INFN, finizione dei progetti di ricerca/innovazione e di
presso i Laboratori di Lecce in accordo con il formazione proposti dalle aziende del polo e
svolti anche a cura dei Dipartimenti Universitari.
CNR e a Milano d’accordo con eFM;
• Ha ottenuto l’Accreditamento da parte della L’INFN contribuisce alla società consortile con il
European Commission Research Executive solo versamento della quota, pari a € 1.000,00
Agency per la partecipazione a Call Synergy del relativo fondo consortile ed è espressamente
Grant 2012 indette dalla Commissione Euro- escluso dalla partecipazione ai contributi annuali
pea (ricevuto in data di Gennaio 2012 il Par- ordinari per il funzionamento della Società.
ticipant Identification Code – PIC).
Partecipazione (2012) all’ERC Synergy della Società Consortile Tecnologie Innovative per
CE. Progetto: CHARM-ANT (istituzioni coin- il controllo Ambientale e l’energia sostenibile
Società Consortile costituita nel febbraio 2010,
volte INO);
• Ha aderito alla ”piattaforma tecnologica Ita- cui l’INFN aderisce dal dicembre 2011 e della
liana Cultural Heritage – PICH” promossa da quale fanno parte l’Università di Genova e numerose Imprese private. Svolge attività di analisi
Confindustria e MIUR.
con il supporto di oltre 18 laboratori di differenti
Il CoIRICH ha presentato numerose domande di tipologie, nonché attività di ricerca e trasferifinanziamento a valere su fondi Nazionali e Re- mento tecnologico sui temi di risparmio energegionali ottenendo, ad oggi, il finanziamento per tico del controllo e gestione ambientale, dello
il Progetto PON Studio di fattibilità per nuovo sviluppo sostenibile e del miglioramento della
distretto tecnologico sui Beni Culturali (DTBC - qualità della vita.
PON03_00852). Nell’ambito del Consorzio l’INFN Attraverso l’adesione alla Società Consortile
è impegnato in attività relative ad analisi compo- l’INFN intende svolgere, in ambito regionale, atsizionali di manufatti artistici con tecniche nu- tività di trasferimento tecnologico in favore di
cleari, e in datazioni di reperti storici e archeologici piccole e medie imprese.
col metodo del radiocarbonio, utilizzando la Spet- TICASS ha fatturato circa € 50.000,00 nel 2010
e circa € 200.000,00 nel 2011 ricavandoli da
trometria di Massa con Acceleratore.
fondi regionali ed europei. L’INFN contribuisce
al Consorzio attraverso il versamento di una
CABIBBOLAB
Consorzio non a scopo di lucro costituito il 7 otto- quota del fondo consortile di importo pari a
bre 2011 con l’Università di Roma Tor Vergata per euro 4.000,00 ed è espressamente escluso dalla
la realizzazione e la gestione dell’acceleratore Su- partecipazione agli oneri di gestione. ContribuiperB. Oggi il lavoro del Consorzio è dedicato alla sce, altresì, con apporti di prestazioni, compeformulazione del progetto di una macchina acce- tenze, conoscenze e attività tecnico-scientifiche.
leratrice e+ e- per la produzione di Tau e Charm (Su- In conclusione va anche ricordato che l’INFN, inperTauCharm Factory) nell’ambito dei progetti sieme alla Fondazione CRUI, il CNR e l’ENEA, fa
bandiera. L’attività del Consorzio si articola, se- parte in qualità di socio promotore dell’Associacondo lo Statuto, nelle due fasi della realizzazione zione Consortium GARR, (www.garr.it), costidell’infrastruttura e della gestione dell’acceleratore tuita con il compito di gestire e implementare la
e dell’avvio delle attività sperimentali; per questa rete di telecomunicazioni a larga banda per la
seconda fase si può anche prevedere la costitu- comunità scientifica e accademica italiana.
zione di un ERIC a ciò dedicato.
Partecipa inoltre all’Associazione “Festival della
Scienza”, organismo senza scopo di lucro finaPolo di Innovazione per l’Efficienza Energe- lizzato alla promozione, valorizzazione e divultica e le Fonti Rinnovabili
gazione della cultura scientifica e tecnologica,
Società Consortile costituita nel dicembre 2010, con particolare attenzione alle risorse scientifil’INFN ne fa parte a partire dal novembre 2011. che e tecnologiche della Regione Liguria; ne
Oltre all’INFN aderiscono alla Società l’Università fanno altresì parte l’Università di Genova, il CNR
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e altri enti, territoriali e non. L’Istituto ha recentemente aderito, anche al fine di partecipare a
Progetti europei, a ETP4HPC (European Technology Platform for High Performance Computing), associazione senza finalità di lucro di
diritto olandese operante nel campo dell’High
Performance Computing e della quale fanno
parte piccole e medie imprese, organizzazioni di
ricerca e aziende europee.
5.4 I PROGETTI PON, POR
E I PROGETTI LOCALI
169
terà il primo nucleo operativo del telescopio sottomarino per la rivelazione di neutrini astrofisici
di alta energia. Il progetto prevede un costante
contatto con le aziende regionali e nazionali le
quali potranno beneficiare del trasferimento tecnologico per lo sviluppo di nuovi prodotti e sistemi in un mercato in grande espansione come
quello delle tecnologie per ambienti marini. Al
Progetto è connesso un Progetto di formazione,
denominato “Una Nuova Frontiera per la Ricerca: gli osservatori sottomarini” al quale è
stato assegnato un finanziamento di 558 k€ e
che prevede dei corsi articolati in tre differenti
moduli per la creazione di figure professionali
con competenze in ambito scientifico, tecnicoscientifico e manageriale. Ai primi sei candidati
saranno assegnate delle borse di studio della
durate di due anni.
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
L’Istituto, attraverso le sue strutture (Sezioni e
Laboratori nazionali) ha avanzato proposte e ha
ricevuto finanziamenti su programmi nazionali,
regionali o locali. In particolare si segnalano i seguenti progetti, attivi nel 2012 e la cui scadenza
rientra nel piano triennale 2013-15.
Struttura/e: Sezione di Napoli, Sezione di
Bari, Sezione di Catania, Gruppo Collegato
I Progetti Nazionali (PON)
di Cosenza
Titolo del progetto: RECAS (Rete di Calcolo
Struttura: Laboratori Nazionali del Sud
per SuperB e altre applicazioni)
Titolo del progetto: KM3_Net
Durata: 1/10/2011-30/9/2014.
Durata: 01/01/2012 - 31/12/2014.
Finanziamento assegnato al Progetto/finanziaFinanziamento assegnato al Progetto/finanzia- mento assegnato all’INFN: 13.700 k€/6.874 k€
mento assegnato all’INFN: 20.800 k€/ 20.800 Ente finanziatore: MIUR, Avviso 254/Ric. del
k€ (di cui 558 k€ per la formazione).
18/05/11 – Asse 1 – Sostegno ai mutamenti strutEnte finanziatore: Ministero dell’Istruzione, Uni- turali – PON Ricerca e Competitività 2007-2013.
versità e Ricerca, Avviso 254/Ric. del 18/05/11 – Soggetti attuatori: INFN, Università di Napoli
Asse 1 – Sostegno ai mutamenti strutturali – “Federico II”, Università di Bari “Aldo Moro”
PON Ricerca e Competitività 2007-2013.
Risorse delle strutture impegnate nel progetto:
Personale viene dedicato ad attività di progetta- ricercatori e tecnologi con competenze di simuzione e realizzazione componenti e sottosistemi, lazioni e analisi dei dati, impiantistica, infrastrutinfrastruttura LNS presso il porto di Portopalo ture di reti di calcolo, grid/cloud, monitoraggio
come laboratorio di terra per l'acquisizione dei di sistemi, web applications.
dati e la gestione della distribuzione della po- Tre delle quattro sedi (Napoli, Bari e Catania)
tenza al laboratorio sottomarino, infrastruttura possiedono già datacenter realizzati – anche in
marina composta da cavo elettro ottico e si- collaborazione con le Università – tramite prostema di alimentazione sottomarino, centro di getti PON 2000-2006 o grazie alle strutture di
calcolo LNS. Il progetto si configura come la rea- calcolo INFN di esperimento (Tier2) INFN dei ; la
lizzazione di un grande laboratorio multidiscipli- sede di Cosenza potenzierà la piccola struttura
nare sottomarino, ove a fianco alla ricerca di di calcolo già esistente con un nuovo datacenfisica di base per la rivelazione di neutrini astro- ter, ospitato presso l’Università della Calabria .
fisici di alta energia (vedi paragrafo 4.7) trove- La parte di "potenziamento infrastrutturale" del
ranno spazio, nei nodi dell'infrastruttura progetto consiste nella realizzazione di un’infrasottomarina, osservatori multidisciplinari per ri- struttura di calcolo distribuita nelle quattro recerche nel campo delle Scienze della Terra e del gioni convergenza: Calabria, Campania, Puglia
Mare sviluppati da Enti Nazionali (CNR, INGV, e Sicilia.
CIBRA) o internazionali. Il progetto è sviluppato Tale infrastruttura sarà realizzata in ottica Grid
nell'ambito della collaborazione internazionale e Cloud computing e si distinguerà per la poKM3 che vede coinvolte 21 Istituzioni di ricerca tenza di calcolo e la capacità di memorizzazione
di 10 paesi Europei. Km3NeT-Italia rappresen- di dati. Il bacino di utenza principale dell'infra-
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“Nuove Tecnologie per le attività Produttive”.
Competenze in superconduttività di potenza e
criogenia, laboratorio (congiunto con CNR-SPIN)
analisi e caratterizzazioni fili s/c in alto campo
per applicazioni elettrotecniche.
NAFASSY è dedicato al test di manufatti che utilizzano tecnologie superconduttive, quindi magneti per le istituzioni partecipanti (fusione ed
acceleratori per ENEA ed INFN), includendo la
possibilità di utilizzo per applicazioni “civili”, quali
fault current limiter, generatori, trasformatori. I
componenti principali di NAFASSY sono: un magnete da 7 T con diametro accessibile > 1000 mm,
ed un refrigeratore criogenico in He supercritico. Il
laboratorio sarà anche dotato di un alimentatore
in alta corrente da 20 kA per alimentare magneti.
Gli utenti di NAFASSY sono ENEA, INFN ed UniSA,
ma è un’utile struttura anche per aziende attive
nel campo della superconduttività e criogenia.
NAFASSY con la sua valenza interdisciplinare (superconduttività, criogenia, vuoto, elettrotecnica)
risponde alle tematiche di Horizon 2020 Excellent
Science (Future and emerging technologies, Research infrastructures) e Societal Challenges (efficient energy).
Al Progetto è connesso un Progetto di formazione, denominato “DISP” al quale è stato assegnato un finanziamento di 897 k€, di cui 48
k€ assegnato all’Istituto, che prevede otto assegni di ricerca dall'Università di Salerno sotto
la supervisione di un responsabile scientifico individuato nell’ambito dell’Università di Salerno
o ENEA, INFN e CRdC. INFN in particolare seguirà la formazione sulla tematica “stabilità di
conduttori e dispositivi superconduttori”.
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
Struttura/e: Laboratori Nazionali di Frascati,
Sezione di Milano
Titolo del progetto: MaTeRiA (Materiali,
Tecnologie e Ricerca Avanzata)
Durata: 01/01/2012 - 31/12/2014.
Finanziamento assegnato al Progetto/importo
stimato apporto INFN: 15.700 k€/1.100 k€.
Ente finanziatore: Ministero dell’Istruzione, UniStruttura/e: Sezione di Napoli
versità e Ricerca, Avviso 254/Ric. del 18/05/11 –
Titolo del progetto: NAFASSY (National FA- Asse 1 – Sostegno ai mutamenti strutturali –
cility for Superconducting SYstems)
PON Ricerca e Competitività 2007-2013.
Durata: 01/01/2012 - 31/12/2014.
Partner: Università della Calabria, CNISM, SinFinanziamento assegnato al Progetto/finanzia- crotrone Trieste.
mento assegnato all’INFN: 9.903k€/ 3.424k€.
Risorse della struttura impegnate nel progetto:
Ente finanziatore: MIUR, Avviso 254/Ric. del Personale ricercatore LNF e MI impegnato in
18/05/11 – Asse 1 – Sostegno ai mutamenti strut- SPARCLAB ai LNF quantificabile in 4.2 FTE; laboturali – PON Ricerca e Competitività 2007-2013. ratori dei LNF per test di componenti RF e laser.
Partner: Università di Salerno, ENEA, CRdC Il Progetto MaTeRiA è mirato alla realizzazione
170
PIANO TRIENNALE 2013-15
struttura sarà la comunità dell'esperimento SuperB dell'INFN, un progetto bandiera nazionale
già approvato, e, fin dalla prima fase di progetto, la stessa infrastruttura sarà di supporto a
comunità diverse in settori strategici della
scienza: la Fisica, la Medicina, le Biotecnologie
e l'Ambiente che sono già settori di ricerca ben
avviati in tutte le strutture che prenderanno
parte al progetto (INFN ed Atenei). L'infrastruttura distribuita estenderà le potenzialità di
quella nata nel contesto del network GRISÙ
(GRIglia del SUd), delle quattro grandi infrastrutture di supercalcolo, realizzate nell'ambito del
PON 2000-2006 Avviso 1575/2004. Essa si inquadra pienamente anche nei progetti che prevedono la creazione di Distretti e Laboratori
Pubblico Privati, che sono state alla base di iniziative di precedenti bandi PON ed è inserita
nell’European Grid Infrastructure EGI costituendo anche un tramite verso i Paesi dell’Area
Mediterranea.
Per l’oggetto stesso del progetto, sono prevedibili ricadute tecnologiche sul territorio anche a
promozione della competitività delle imprese, il
che è in linea con le finalità di Horizon 2020.
Tutto il progetto ReCaS è in questa direzione:
creare infrastrutture di calcolo aperte ed accessibili a tutti i ricercatori, pubblici e privati.
E l’infrastruttura di calcolo sfrutterà un’altra infrastruttura, quella della rete GARR-X, iniziativa
portata avanti dal Consortium GARR, anche nell’ottica del progetto europeo NGN (Next Generation Network).
La parte di “Formazione” prevede due Master
annuali universitari: uno di primo livello Tecnologie per il Calcolo Scientifico ad Alte Prestazioni, organizzato e gestito dall'Università degli
Studi di Napoli Federico II, un altro, di II livello,
Sviluppo e gestione di Data Center per il Calcolo
Scientifico ad Alte Prestazioni, organizzato e gestito dall’Università degli Studi di Bari Aldo Moro.
Gli studenti migliori usufruiranno di stage postmaster presso le quattro sedi INFN.
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 13
171
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
presso il Campus dell’Università della Calabria di
un centro di servizi dotato dell’infrastruttura STAR
e della relativa stazione sperimentale µTomo per
l’uso di una sorgente avanzata a Raggi X generata
da sorgenti laser in configurazione Thomson a retrodiffusione su fasci di elettroni.
Negli ultimi anni in tutto il mondo, ma in particolare nei Paesi più avanzati (USA, Giappone,
Francia, Germania e Regno Unito), si sta affermando un numero consistente di imprese che
adottano e sviluppano le cosiddette Key Enabling Technologies (KET), ovvero quelle relative
all’informatica, all’elettronica, alle tecnologie dei
materiali e alle biotecnologie e che negli ultimi
anni hanno determinato trasformazioni rilevanti
nel mondo dell’industria.
Si tratta di settori ad elevato contenuto di R&S
a cui le strutture, i laboratori e i gruppi di ricerca
promossi dal Progetto MATERIA possono offrire
un contributo scientifico e tecnologico rilevante
e qualificato, a livello regionale, nazionale ed
europeo.
Nell’ambito del PNR 2011-13 viene posta una
particolare attenzione a questi ambiti tecnologici i cui contenuti specifici sono in linea anche
con la programmazione del MISE che ha individuato le linee strategiche di intervento per lo
sviluppo e la competitività del sistema produttivo italiano (Efficienza Energetica, la mobilità
sostenibile, le Nuove Tecnologie per il Made in
Italy, le Nuove Tecnologie per la vita e le Tecnologie innovative per i Beni e le attività culturali).
Il Progetto sostiene lo sviluppo di queste tecnologie con l’obiettivo di aumentare la competitività del sistema industriale nazionale anche in
coerenza con gli obiettivi prefigurati da Horizon
2020.
Struttura/e: Sezioni INFN di Bari, Catania e
Napoli
Titolo del progetto: PRISMA (Piattaforme
cloud Interoperabili per SMArt government)
Durata: 08/10/2012 - 08/04/2015 (30 mesi).
Finanziamento assegnato al Progetto/finanziamento assegnato all’INFN: 20.388 k€/1.785 k€
Costo complessivo del progetto (Costi ammessi): 27.500.000,00 €.
Ente finanziatore: Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca - Programma Operativo Nazionale "Ricerca e Competitività" (PON R&C)
2007-2013 Avviso D.D. 84/Ric. del 2 marzo 2012
/ Avviso Smart Cities and Communities and Social
Innovation.
Risorse della struttura impegnate nel progetto:
Personale interno ed esterno per attività di ricerca industriale e sviluppo sperimentale.
Nel Progetto PRISMA l’INFN si pone come coordinatore delle attività volte a realizzare una piattaforma infrastrutturale innovativa, aperta e
interoperabile di Cloud Computing per i servizi
di eGovernment, che funga da riferimento nell’ambito dei processi che coinvolgono la dimensione urbana e metropolitana della Pubblica
Amministrazione.
PRISMA è finalizzato alla promozione dell’utilizzo di tecnologie ICT da parte di cittadini, Imprese e Pubblica Amministrazione attraverso
una piattaforma Cloud open in grado di fornire
ambienti virtuali di calcolo, archiviazione e sviluppo applicativo ad alto livello di riuso. La piattaforma sarà conforme a standard di diffusione
internazionale e rilasciata con una licenza Open
Source che ne consenta l’utilizzo gratuito. PRISMA è nato dalla fusione di tre proposte progettuali distinte, e vede la partecipazione di 13
Partner: Enti di Ricerca (INFN e CNR), il Consorzio CILEA, PMI e Grandi Imprese, le Università
di Enna “Kore”, Catania e Bari.
La partecipazione dell’INFN mostra la continuità
delle ricadute delle attività di ricerca e sviluppo
nel settore ICT per il mondo della ricerca, ed in
particolare nei sistemi di calcolo distribuito GRID
utilizzati nei grandi esperimenti di fisica fondamentale, alle nuove piattaforme CLOUD di PRISMA e ai Data Center INFN di valenza generale,
già oggetto di un finanziamento ad ho del MIUR
attraverso il Progetto PON ReCaS (www.ponrecas.it).
Struttura/e: Sezione di Cagliari
Titolo del progetto: Cagliari 2020 (Cagliari
2020)
Durata: 33 mesi /9/2012 - 31/5/2015.
Finanziamento assegnato al Progetto/finanziamento assegnato all’INFN: 25.000 k€/ 2.500 k€
Si precisa che il progetto è stato ammesso ma si
è in attesa di indicazioni dal MIUR di eventuali
rimodulazioni. Pertanto gli importi indicati sono
quelli previsti nel progetto esecutivo.
All’ interno del budget di 25.000 k€ 1000 k€
sono dedicati a Formazione. La quota INFN all’
interno del Progetto di Formazione è del 10%.
Ente finanziatore: Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca - Bando 84/Ric. Ricerca e competività 2007-2013; Smart Cities
Partner: Università di Cagliari, CRS4 e due imprese private, Vitrociset e Space.
Ente responsabile del progetto: Vitrociset
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 14
Risorse della struttura impegnate nel progetto:
Laboratorio di Elettronica, Centro di Calcolo, e
personale afferente: due tecnologi, un tecnico.
Personale ricercatore a tempo indeterminato
coinvolto: 3 unità.
L’iniziativa “Smart Cities & Communities” della
Commissione Europea si pone l’obiettivo strategico di migliorare la qualità della vita degli abitanti delle aree urbane, sostenendo le città che
intendono incrementare l’efficienza energetica
dei propri edifici, delle reti e dei sistemi di trasporto. Obiettivo primario di CAGLIARI 2020 è
lo sviluppo di soluzioni innovative per la mobilità
urbana (ed eventualmente metropolitana) a
basso impatto ambientale, al fine di migliorare
le performance energetiche e ambientali della
città. CAGLIARI 2020 è in linea con gli orientamenti comunitari sia del presente programma
FP7 sia del futuro Horizon 2020 soprattutto in
materia di sostenibilità ambientale, e si inserisce
fra le iniziative europee tese a diffondere il concetto di “smart city” e finalizzati all’attuazione
di interventi per migliorare la qualità della vita
dei cittadini e rendere più sostenibile la città dal
punto di vista energetico.
I Progetti regionali e locali
172
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
Struttura: Sezione di Pisa
Titolo del progetto: Isolatori Sismici per Advanced Virgo (ISAV)
Durata: 1/11/2010 – 31/10/2013
Finanziamento alla struttura/finanziamento complessivo del progetto: 450k€/589k€
Ente finanziatore: Regione Toscana - POR CREO
FSE 2007-2013.
Partner: INFN; “Scienzia Machinale s.r.l” (sede
in Navacchio, Comune di Cascina - Pisa).
Ente resp. del progetto: INFN Sezione di Pisa
Risorse della struttura impegnate nel progetto:
1 tecnologo, 2 tecnici, 3 borsisti, disponibilità di
laboratori del servizio di Alte Tecnologie, supporto amministrativo.
Il progetto si inserisce in modo complementare
nel programma di ricerca INFN “Advanced
Virgo” implementando una collaborazione con
Scienzia Machinale, partner del presente progetto,di elevato impatto professionale.
La collaborazione riguarda l’area di sviluppo
della sensoristica per spostamenti micrometrici
e la progettazione, nonché la realizzazione di
particolari meccatronici avanzati, mediante attività di co-design effettuata presso i locali della
ditta, dove i giovani ricercatori potranno usufruire delle strutture e dei software tools che SM
metterà a disposizione congiuntamente all’esperienza del proprio personale senior progettista meccatronico.
PIANO TRIENNALE 2013-15
Struttura: Laboratori Nazionali del Sud
Titolo del progetto: AISHa (Advanced Ion
Source for Hadrontherapy)
Durata: 30 mesi, 01/12/2012 - 31/05/2015 (da
confermare).
Finanziamento assegnato al Progetto/finanziamento assegnato all’INFN: 3.089 k€/ 1.280 k€
Ente finanziatore: Regione Sicilia - Linea di intervento 4.1.1.1 del POR FESR Sicilia 2007-2013
Partner: tre PMI private siciliane
Risorse della struttura impegnate nel progetto:
Personale dipendente Ricercatore, Tecnologo e
Tecnico dei LNS esperto in Sorgenti di ioni ECR
e personale da assumere a tempo determinato
con i fondi ottenuti con il suddetto finanziamento ( 2 tecnologi, 1 CTR, 1 assegno Ricerca).
Il progetto è di sicuro livello internazionale e di
sicuro possibile utilizzo nell’ambito di Enti o Istituzioni che si occupano di Adroterapia e, più in
generale, per gli acceleratori di ioni nel campo
della fisica nucleare e per le applicazioni in microelettronica.
Il trasferimento tecnologico è uno degli obiettivi
del progetto, ipotizzando già la costituzione di
di uno Spin-Off una NewCo alla quale affidare
il compito di industrializzare le sorgenti ECR.
Struttura: Sezione di Torino
Titolo del progetto: neu_ART
Durata: 1/12/2009 - 31/07/2013.
Finanziamento alla struttura/finanziamento complessivo del progetto: 283k€/675k€.
Ente/i finanziatore/i: Regione Piemonte.
Partner: Dip. Fis. Sper. Univ di Torino e Centro
Conservazione e Restauro (CCR) di Venaria Reale.
Ente resp. del progetto: INFN Sezione di Torino
Risorse della struttura impegnate nel progetto:
laboratorio tecnologico e in piccola misura CdC.
Il progetto riguarda lo sviluppo delle tecniche
della radiografia digitale e della tomografia computerizzata (TC) su opere d’arte utilizzando fasci
di raggi X e di neutroni. La ricerca mira soprattutto al primo tipo di radiazione (raggi X), già
ampiamente collaudato e che ha dato prova di
fornire ottimi risultati (es. TC al Kongo Rikishi e
al Tamon-Ten), realizzando tuttavia anche studi
di fattibilità e test di tomografie e radiografie a
neutroni.
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 15
173
PIANO TRIENNALE 2013-15
Struttura: Laboratori Nazionali del Gran
Sasso
A) Progetto Gran Sasso In Rete
La Regione Abruzzo ha autorizzato la realizzazione delle seguenti attività a valere su economie
prodotte durante la realizzazione del Progetto
"Gran Sasso in rete":
- Assegno di Ricerca nell'ambito della Ricerca Tecnologica, durata biennale con tema "Realizzazione di uno Science Center: percorsi didattici e
comunicativi".
La realizzazione di uno Science Center è una attività di ricerca che gode di particolare vivacità
grazie all'elevata internazionalità dell'utenza
scientifica dei Laboratori ed anche al contributo
di altri partner istituzionali. Conclusione percorso formativo: luglio 2013.
- Assegno di Ricerca nell'ambito della Ricerca
Scientifica, durata annuale. Tema: “Studio degli
eventi di interazione di neutrini del fascio di
CNGS in OPERA". Percorso formativo concluso:
giugno 2012.
- Follow up e valutazione finale Progetto complessivo "Gran Sasso in rete": come previsto dal
Protocollo di Intesa stipulato in data 20 novembre 2008 si procederà ad una valutazione degli
esiti degli interventi realizzati che consenta di
definire modelli di intervento e strumenti operativi tesi a diffondere con continuità la cultura
tecnico-scientifica.
A questa azione farà seguito la valutazione finale congiunta (INFN – Regione Abruzzo) di impatto del Progetto.
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
B) Protocollo di Intesa e Disciplinare Attuativo tra Regione Abruzzo e INFN – Laboratori Nazionali del Gran Sasso - PSM “La
Società della Conoscenza in Abruzzo”, PO
FSE Abruzzo 2007-2013 Obiettivo CRO –
Piano Operativo 2009-2011.
Con la sottoscrizione del Protocollo di Intesa tra
Regione Abruzzo e INFN, avvenuta in data 2 settembre 2011, è stata avviata la realizzazione del
Progetto “La Società della Conoscenza in
Abruzzo”.
Il Progetto complessivo validato dal competente
organismo in data 17 febbraio 2012, si inserisce
all’interno della collaborazione tra Regione
Abruzzo ed INFN Laboratori Nazionali del Gran
Sasso, avviata con gli strumenti attuativi della
fase conclusiva del P.O.R. Ob 3 - 2000/2006 e
riproposta con il Piano operativo FSE Abruzzo
2007/2008.
L’obiettivo del Progetto è di contribuire allo svi-
luppo di una Società della conoscenza che
fonda la propria crescita e competitività sul sapere, la ricerca e l´innovazione attraverso la realizzazione di attività di alta formazione e di
formazione continua specialistiche in grado di
garantire il trasferimento di conoscenze avanzate al tessuto produttivo regionale e contribuire
alla crescita della competitività del territorio regionale e alla valorizzazione del capitale umano.
Il carattere innovativo della formazione proposta
dai LNGS è l’adozione del modello formativo
“one to one” per borse di studio e assegni di ricerca. Ed inoltre, il modello delle “comunità di
pratica” e l’utilizzo degli strumenti del web 2.0
per i corsi online ha offerto già i suoi frutti tra le
Imprese della Regione; la formazione su strumentazione altamente tecnologica e l’istituzione del Centro di Eccellenza Formativa ed
Informativa in Fisica Astroparticellare (C.F.A.)
hanno contribuito a mantenere molto alto il livello di formazione erogato.
La nuova strategia per la relazione col territorio
è quella del largo coinvolgimento dei rappresentanti dell’economia abruzzese sin dai primi passi
della progettazione allo scopo di accogliere le
istanze di alta formazione provenienti dal tessuto imprenditoriale. Il Progetto con risorse
complessive pari a € 2.650.000,00 prevede la
realizzazione delle seguenti azioni:
L’intervento a) “Promozione della conoscenza”
prevede la formazione di giovani che soddisfi le
necessità della ricerca e le esigenze delle Imprese attraverso il "training-on-the-job", presso
i LNGS e il trasferimento in azienda (o in altri
centri di ricerca italiani o esteri) delle conoscenze
acquisite attraverso uno stage che va da minimo
4 a massimo 6 mesi. L'idea fondamentale è di
creare dei ruoli di 'boundary spanner', persone
che agiscano nell'intersezione tra il mondo produttivo e il mondo della ricerca, contribuendo
ad espandere i confini di entrambi i settori e in
qualche caso creando essi stessi nuove interfacce. L’intervento b) ”Formazione online per le
aziende” reitera e perfeziona le precedenti
esperienze del Progetto Speciale Multiasse
“Gran Sasso in rete” (http://gransassoinrete.lngs.
infn.it/) che ha consentito all’INFN-LNGS di elaborare e sperimentare un modello di formazione
in modalità e-learning per l’alta formazione di
imprenditori, dirigenti e tecnici di imprese abruzzesi. In collaborazione con il Consortium GARR
(per gli aspetti tecnologici di piattaforma) saranno realizzati ed erogati 4 corsi in modalità
blended di cui 2 in autoapprendimento.
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 16
L’intervento c)”Innovazione Tecnologica” si prefigge l’obiettivo di sviluppare interventi formativi
per l’acquisizione di peculiari competenze tecnico-specialistiche nel settore della prototipizzazione rapida mediante Stereolitografia.
L’intervento d)”Lab_GS_Orienta” trova fondamento nella lunga esperienza dei LNGS nella diffusione della cultura scientifica, indirizzata
prevalentemente a studenti provenienti da scuole
di ogni ordine e grado.
L’intervento e)”Centro di fisica astro particellare” prevede la realizzazione di percorsi di Alta
Formazione (Assegni di ricerca, borsa di dottorato e miniborse) e di aggiornamento a contenuto seminariale presso il Centro di Eccellenza
formativa ed informativa nel campo della Fisica
Astroparticellare (C.F.A.). Nodi della rete: LNGS
quale capofila, Università dell’Aquila, Università
di Roma Tor Vergata, Sezioni INFN di Bari, Ferrara, Roma e Torino, INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri.
L’intervento f) “Attività divulgative ad elevato
contenuto scientifico-culturale” contribuisce alla
realizzazione della nona edizione della Scuola
Estiva Gran Sasso – South Dakota – Princeton
per 20 studenti del IV anno delle scuole superiori abruzzesi.
5.5 IL QUADRO DELLE COLLABORAZIONI
INTERNAZIONALI
•
•
•
Partecipa a programmi europei nei settori del
calcolo scientifico e della fisica nucleare;
Insieme a numerose istituzioni di ricerca dei
maggiori paesi europei è fondatore di ApPEC
(Astroparticle Physics European Coordination);
È socio fondatore del Consorzio italo-francese
“European Gravitational Observatory” (EGO)
(Cascina-Pisa);
174
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
Come abbiamo già avuto modo di vedere nei capitoli precedenti, l’INFN, per la natura delle ricerche che promuove e coordina, tradizionalmente
opera in un vasto contesto di collaborazioni internazionali. Merita certamente il massimo rilievo
l’attività condotta dall’Istituto presso il CERN di Ginevra (vedi paragrafi 3.2.1 e 3.2.3). L’Istituto è
anche molto impegnato nelle attività sperimentali
che si svolgono presso altri grandi Laboratori all’estero quali, per citarne alcuni: FERMILAB, SLAC,
BNL, e TJNAF (Stati Uniti); PNPI, BINP e JINR (Federazione Russa); CIAE e IHEP (Cina); RIKEN e KEK
(Giappone); BARC (India), DESY e GSI (Germania);
ESRF (Francia), ecc. I 4 laboratori nazionali LNL,
LNGS, LNF, LNS rappresentano un’ossatura fondamentale per tutte le iniziative dell’INFN ed in
particolare ospitano infrastrutture e facilities
messe a disposizione della comunità internazionale. Tra le attività svolte in Italia si rammenta
anche che a Cascina, nei pressi di Pisa, è in funzione l’antenna interferometrica VIRGO, che costituisce un rilevante progetto condotto in
joint-venture con il CNRS-IN2P3 francese.
L’INFN inoltre:
PIANO TRIENNALE 2013-15
C) Progetto Speciale Multiasse “Sistema Sapere e Crescita”
Il Progetto intende perseguire e consolidare gli
obiettivi raggiunti dalla fruttuosa collaborazione,
avviata nel 2006 e mai interrotta, tra Regione e
I.N.F.N.-L.N.G.S. sui temi dell’Alta Formazione e
del trasferimento delle conoscenze ai giovani e
al mondo produttivo abruzzese.
Il nuovo Progetto speciale multiasse “Sistema
Sapere e Crescita” dei LNGS e della Regione
Abruzzo si propone come uno strumento per
mettere a sistema le conoscenze attivate/sperimentate nelle edizioni precedenti al fine di contribuire significativamente alla crescita economica
e sociale del territorio, potenziando l’accesso alla
cultura scientifica attraverso una diffusione ancora
più capillare dell’uso di nuove tecnologie.
Attualmente si riscontra ancora uno scarso uso
delle tecnologie dell’informazione quale canale
di diffusione del sapere, e il progetto, avendo
esperito le grandi potenzialità e la pervasività del
web 2.0, intende ulteriormente favorirne lo sviluppo e l’utilizzo sia in campo scientifico, economico, dunque, sociale per attuare interventi
e azioni di alta formazione fortemente ancorati
al territorio.
Alcune attività fruiranno della partecipazione di
un altro qualificato organismo scientifico presente sul territorio abruzzese, l’Osservatorio
Astronomico di Teramo (OATe) dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). In tema di divulgazione scientifica e di organizzazione di eventi
per il grande pubblico le due Istituzioni hanno
già realizzato in passato iniziative comuni. A
cura dell'OATe saranno ad esempio realizzate
pubbliche manifestazioni presso il Parco della
Scienza di Teramo e presso l’Osservatorio al fine
di sensibilizzare l’opinione pubblica ai temi della
ricerca scientifica e tecnologica e per una più
ampia diffusione degli stessi.
Le risorse finanziarie impegnabili sul Progetto
ammontano a 2.895.000,00 Euro.
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 17
•
•
•
•
175
È socio della “European Science Foundation”
(ESF) di Strasburgo;
Ha propri rappresentanti nel comitato di
esperti NuPECC (Nuclear Physics European
Collaboration Committee), nel comitato scientifico PESC (Physical and Engineering Sciences)
di ESF (European Science Foundation), in ICFA
(International Committee Future Accelerators)
e in ECFA (European Committee Future Accelerators);
È socio della European Association for the
Promotion of Science and Technology (EUROSCIENCE) di Strasburgo;
È azionista, insieme al CNR ed all’INFM, dell’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di
Grenoble.
L’Istituto, consapevole del suo ruolo nel contesto
internazionale, ha da sempre promosso e favorito
ogni iniziativa intesa a intensificare i rapporti
scientifici con le istituzioni e i ricercatori stranieri,
sia attraverso appositi programmi di ospitalità di
stranieri in Italia, sia attraverso lo scambio di ricercatori sulla base di convenzioni e accordi specifici.
Il Fondo Affari Internazionali (Fondi FAI) è finanziato sugli appositi capitoli denominati “Spese
soggiorno ospiti ricercatori” del Bilancio dell’Istituto. Il Direttore può ospitare presso la propria se-
zione/laboratorio ricercatori ospiti stranieri per definiti periodi di tempo (minimo due settimane,
massimo sei mesi) sulla base di un programma di
ricerca definito.
In Figura 5.1 si fornisce un quadro dei soggiorni
FAI assegnati nel corso del 2011 a ricercatori ospiti
stranieri distinti per nazionalità.
Sono attivi diversi programmi per l’assegnazione
di borse per scambio di ricercatori, formalizzati in
apposite convenzioni bilaterali con istituzioni straniere e Organizzazioni Internazionali:
•
•
•
•
•
•
Borse di studio a favore di giovani ricercatori
italiani presso il MIT (Borse Bruno Rossi);
Borse di studio a favore di giovani ricercatori
italiani presso il MIT (Borse post-doc presso il
MIT);
Borse di studio a favore di giovani ricercatori
presso il CERN (Senior/Junior Fellowship Programme);
Borse di studio a favore di ricercatori cinesi
(CIAE) presso LNL e LNS;
Borse di studio a favore di giovani italiani e
statunitensi (Summer Exchange Programme
INFN/DOE/NSF);
Borse di studio a favore di laureandi italiani
in Nord America (ISSNAF) (Summer Students
Scholarships in North America).
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
ROMANIA: 8
SPAGNA: 58
REP CECA: 11
FRANCIA: 14
POLONIA: 22
GERMANIA: 22
BULGARIA: 9
DANIMARCA: 1
GRECIA: 4
G. BRETAGNA: 3
CROAZIA: 8
BELGIO: 3
UCRAINA: 13
OLANDA: 1
BIELORUSSIA: 5
UNGHERIA: 2
SERBIA : 3
CANADA: 1
RUSSIA: 87
KASAKHSTAN: 1
GEORGIA: 1
UZBEKISTAN: 2
USA: 45
CINA: 22
TURCHIA: 7
ISRAELE: 1
GIORDANIA: 1
CUBA: 8
VENEZUELA: 2
MESSICO: 1
TUNISIA: 1
EGITTO: 1
ALGERIA: 1
MAROCCO: 1
SUDAFRICA: 2
BRASILE: 9
ARGENTINA: 5
Fig. 5.1: Ricercatori stranieri ospiti presso strutture INFN (FAI) nel 2011
per un totale di 401.
GIAPPONE: 8
COREA SUD: 2
BANGLADESH: 1
INDIA: 4
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 18
5.6 I PROGETTI EUROPEI
In questi anni del Settimo Programma Quadro
(7PQ), l’INFN ha partecipato attivamente in tutte
le aree: Cooperation, Ideas, People e Capacity e
anche al programma complementare Euratom. La
natura delle ricerche realizzate dall’INFN rende in
particolare l’Istituto un buon candidato per progetti relativi alle infrastrutture di ricerca e alle einfrastructure, utilizzando soprattutto l'esperienza
nelle tecnologie di GRID. Le competenze e il
know-how nell’ambito della fisica nucleare e nella
tecnologia degli acceleratori sono anche uno stimolo per proposte in molti altri diversi campi
come salute, ambiente, cibo, nano-scienza, energia e sicurezza.
La caratteristica internazionale delle attività dell'INFN promuove anche azioni nel programma di
formazione Marie Curie per giovani ricercatori. In
totale l’INFN ha presentato più di 200 progetti,
che sono distribuiti secondo i diversi schemi come
illustrato in figura 5.2.
10%
15%
36%
People
8%
31%
Capacities
Euratom
ERC-Adv
2%
ERC-Stg
Nell'ambito del programma Capacity, nel campo
delle infrastrutture di ricerca, l’INFN partecipa, e
spesso è leader, di molti progetti composti da decine di istituzioni europee e migliaia di ricercatori.
Lo strumento dei Design Studies è stato ideato
per coordinare e sostenere le azioni future e costruire collaborazioni intorno a idee innovative.
In questo contesto l'INFN è stato protagonista di
diverse storie di successo: degni di nota sono, per
esempio, l’Einstein Gravitational Wave Telescope
(ET, in grado di raggiungere una sensibilità in ampiezza più di due ordini di grandezza migliore di
quella dei rivelatori di prima generazione esistenti) e la High Intensity Neutrino Oscillation Facility (EuRONU). Altre azioni di supporto dove la
presenza dell'INFN è estremamente rilevante sono
state approvate dalla Commissione, per esempio
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
Fig. 5.2: Progetti sottomessi nei vari schemi
176
PIANO TRIENNALE 2013-15
Cooperation
all'interno di ERANET le iniziative ASPERA (per la
Fisica Astro-Particellare) e NuPNET (per la Fisica Nucleare), rafforzando così la collaborazione tra diverse Agenzie di finanziamento in Europa, o volte
agli studi della fase ad alta luminosità del Collider
LHC (HiLumi-LHC).
Un'azione di supporto importante dove l’INFN è
attivamente coinvolto è GENIS-LAB (http://www.
genislab-fp7.eu). Il progetto mira a implementare modifiche strutturali in un gruppo selezionato di organizzazioni scientifiche al fine di
superare i fattori che limitano la partecipazione
delle donne nella ricerca. Creare sinergia tra partner scientifici, promuovere le azioni comuni e
lo scambio di “pratiche migliori” sono le chiavi
per sconfiggere la discriminazione di genere. I
partner tecnici forniranno e condivideranno
strumenti innovativi e metodologie per il mainstreaming di genere nella scienza.
In questi anni diversi progetti si sono mossi alla
Preparatory Phase, uno strumento per cofinanziare la fase di start-up delle infrastrutture di ricerca, in particolare quelli inclusi nella roadmap
ESFRI. Senza essere esaustivi, si può certamente
ricordare KM3Net, coordinato dall'INFN, dedicato alla realizzazione di un laboratorio deepsea nel Mar Mediterraneo per l'astronomia dei
neutrini, PRE-XFEL, coordinato da DESY, dedicato alla costruzione di un X-Ray Free Electron
Laser europeo e SPIRAL2, che mira ad aumentare ed estendere le possibilità di fasci di ioni radioattivi.
Nel campo della fisica degli acceleratori altri progetti vedono l’INFN come coordinatore di molte
task importanti, come ILC-Higrade, per studiare
in particolare cavità super-conduttrici ad alto
gradiente per il futuro International Linear Collider; ELI, dedicato allo studio dell'interazione
laser-materia in regime relativistico (IL> 1023
W/cm2) e TIARA, coordinato dal CERN, per integrare le infrastrutture di R&S nazionali ed internazionali per acceleratori in una singola
facility europea di R&S. Anche il progetto FAIR
a GSI e l'iniziativa HiPER (fusione indotta da
laser) vedono l’INFN come un collaboratore
molto attivo.
Lo strumento delle Integrated Infrastructure Initiative (I3) è certamente uno di quelli in cui
l’INFN ha presentato con successo molti progetti
nei campi della fisica delle particelle, astro-particelle, nucleare e della fisica degli acceleratori.
Molti progetti INFN sono stati finanziati nel campo
della fisica adronica (HadronPhysics3, coordinato
dall'INFN), fisica nucleare (ENSAR), rivelatori per
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 19
futuri acceleratori (AIDA), acceleratori (EUCARD),
adroterapia (ULICE) e laser a elettroni liberi (ELISA).
Nel contesto delle tecnologie ICT ed e-infrastrutture INFN partecipa anche a (e in qualche case
coordina) diversi progetti, volti a:
177
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
già menzionato per il Programma Capacities.
Con la creazione dello European Research Council
(Consiglio Europeo della Ricerca, ERC), è stato
messo in atto da parte della Commissione Europea un nuovo modo di affrontare la European Research Area dal punto di vista dell’eccellenza nella
• Consolidare e migliorare l'infrastruttura di scienza.
rete europea e il middleware gLite (progetto
0,3%
EGEE III ed EMI);
• Estenderla in tutto il mondo (progetti EELA2,
10%
12%
24%
EuIndiaGrid, CHAIN e EuAsiaGrid);
• Definire una struttura per la sostenibilità a
15%
36%
lungo termine dell'infrastruttura di rete europea e stabilire standard condivisi (progetti
EGI-DS, EGI-INSPIRE e OGF-UE);
64%
Cooperation
• Estendere e facilitare l'accesso alla tecnologia
56%
31%
People
8%
Grid per altre comunità (progetti e-NMR e
Capacities
WeNMR);
ERC-Adv
• Studiare e implementare innovazioni fondaERC-Stg
mentali ispirate alla struttura del cervello per
costruire architetture di computer massiva- Fig. 5.3: Percentuale di successo nei diversi schemi
mente parallele (EURETILE).
I ricercatori INFN hanno aderito con entusiasmo
Lo strumento Marie Curie si è trasformato nel al nuovo Programma IDEAS del 7° PQ, nelle due
7° PQ nel Programma People, raggruppando e diverse incarnazioni dello Starting e dell'Advanced
rinforzando tutte le azioni dedicate alle risorse Grant.Sotto l’ombrello dell’ERC stesso, molto reumane nella ricerca. La maggior parte delle at- centemente la Commissione ha anche avviato il
tività dell'INFN è internazionale e questo facilita programma Synergy, un altro strumento bottomla partecipazione dell'Istituto alla rete di colla- up, il cui obiettivo è quello di favorire la collaboborazione e di formazione che costituisce la razione per iniziative di maggiori dimensioni,
base di questo programma, dalle prospettive di consentendo a un piccolo gruppo di Principal Ininizio carriera, all'apprendimento “long-life le- vestigators e ai loro team di riunire competenze,
arning”, ad azioni specifiche come la "Notte dei conoscenze e risorse, al fine di risolvere congiunRicercatori'".
tamente problemi fondamentali della ricerca.
L’INFN ha avuto particolare successo nelle atti- L’INFN ha iniziato a presentare progetti anche in
vità di disseminazione e networking, in partico- questo ambito.
lare per i fisici teorici (LHCPhenoNet, UNILHC,
0,7
ecc.) che trovano in questo un potente strumento per agevolare lo scambio di vedute e di
2,3
informazioni.
7,8
2,6
Una menzione particolare deve essere fatta per
la partecipazione dell'INFN al Programma EURA2,3
TOM, in considerazione anche dell'ambiente
Cooperation
socio-politico italiano nel quale queste idee tenPeople
tano di crescere. Solo poche proposte sono state
Capacities
presentate, e data la decisione di lunga data di
24,09
Euratom
non perseguire alcun piano legato alla produERC-Adv
zione di energia per fissione, questo significa
ERC-Stg
anche una certa diminuzione della cultura leFig. 5.4: Budget (Me) ottenuto nei diversi schemi
gata a questo campo.
Tuttavia i progetti hanno avuto un successo
molto buono e questo implica che i centri di ec- I risultati ottenuti dai ricercatori INFN nell'ambito
cellenza esistono e possono coltivare studi futuri del Programma IDEAS sono rilevanti, tenuto
anche nel settore della fusione nucleare, come anche conto della ristrettezza del campo di ri-
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 20
La roadmap ESFRI identifica in un lotto di Infrastrutture di Ricerca (IR), nuove o sostanzialmente
potenziate, definite “analytical facilities”, uno
dei pilastri dell’investimento europeo a favore
della competitività scientifica e tecnologica
dell’UE. L’Italia, come grande paese scientifico
e manifatturiero, è fra i Paesi più coinvolti in
questo settore sia per l’ampia comunità scientifica direttamente coinvolta nella ricerca con tali
sorgenti, sia nella comunità scientifica e ingegneristica, e produttiva, di riferimento per la costruzione di tali impianti.
Una caratteristica comune di tali IR-ESFRI è l’essere basate su acceleratori di elettroni che alimentano:
2: Innovation Union Competitiveness Report 2011
oppure basate su sorgenti ed acceleratori di ioni
(protoni) che alimentano:
c) Sorgenti di spallazione di neutroni per la spettroscopia, la diffrazione e l’irraggiamento di
materiali solidi, nanostrutturati e biologici.
(ESS-Spallation Source).
I fasci di raggi X e di neutroni da tali sorgenti
hanno caratteristiche adatte alla spettroscopia,
alla visualizzazione micrometrica o nanometrica,
e all’analisi fine strutturale di grande impatto
multidisciplinare, dalla fisica dei materiali e dei
sistemi complessi (nanostrutturati artificialmente
o naturali), alla diagnostica medica, alla biologia
strutturale, all’analisi di beni culturali o di reperti
paleontologici, alla dinamica fondamentale dei
processi fisici e chimici nella materia.
La tecnologia di accelerazione di particelle cariche è dominio di eccellenza dell’INFN che tramite la partecipazione alla progettazione e
realizzazione di acceleratori nazionali ed internazionali (CERN, XFEL, ESRF) ha abilitato una
serie di ditte industriali italiane alla realizzazione
di parti sostanziali di tali macchine acceleratrici.
La realizzazione di sorgenti di radiazione da ondulatori (alla base della radiazione di sincrotrone
di terza generazione e del free electron laser) e
di linee di fascio e strumentazione per l’utilizzo
della radiazione in esperimenti di diffusione/diffrazione/microscopia/spettroscopia è dominio di
eccellenza della Società Elettra-Sincrotrone Trieste che ha costruito e gestisce l’anello di accumulazione Elettra con 26 linee (incluse di 10 del
CNR ed altre di enti internazionali) ed oltre mille
utenti/anno dei quali oltre il 50% affilati a istituzioni estere o internazionali, e, recentemente,
il primo FEL con tecnologia seeded come sorgente multiutenti di raggi X soffici, aperto nel
2012 all’utilizzo internazionale “open access” e
pilastro dell’infrastruttura ESFRI EuroFEL. Il CNR
ha sviluppato strumentazione ed è utente della
luce di sincrotrone prevalentemente di Elettra e
178
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
5.7 PARTECIPAZIONE AL PROGRAMMA
DI INFRASTRUTTURE EUROPEO (ESFRI)
a) Sorgenti di raggi-X da sincrotrone o da freeelectron-laser, utilizzati per la spettroscopia,
la diffrazione, la diffusione coerente di luce
su molecole, nanoaggregati, superfici, solidi
nanostrutturati, materia biologica (ESRF-Upgrade, EuroFEL, X-FEL);
b) Sorgenti di impulsi ultrabrevi (attosecond), ultrintensi (exawatt), e di raggi-g da collisione
e-γ, per l’ottica e la foto-fisica/spettroscopia
nucleari (ELI)
PIANO TRIENNALE 2013-15
cerca che può essere affrontato, per quanto riguarda la destinazione degli strumenti ERC che
si estendono invece su diverse discipline. I ricercatori INFN sono risultati vincitori di tre Advanced e due Starting Grant, nei campi della fisica
teorica, della rivelazione di onde gravitazionali,
del decadimento doppio beta e delle oscillazioni
di neutrino.
I Laboratori Nazionali INFN giocano qui un ruolo
molto importante, sia per la provenienza del ricercatore sia per l'attuazione del progetto di ricerca. Il tasso di successo complessivo dell’INFN
è circa il 35%, ben al di sopra del tasso medio
di successo italiano del 18,3%2.
Questo è illustrato nella figura YYY per i diversi
programmi. Il contributo totale dell'UE all'INFN
nel 7° PQ, supera i 40 M€, sommato sui circa
70 progetti vincitori (vedi figura 3 per la divisione tra gli schemi).
Quindi, nonostante l'INFN non entri nella classifica delle istituzioni italiane vincitrici del maggior
numero di progetti (soprattutto a causa del
campo specifico della sua missione), il contributo finanziario medio per ogni progetto è di
circa 0,5 M€, un valore superiore alla media di
0.35 M€ delle istituzioni italiane che vincono il
maggior numero di grant1.
Miglioramenti per diventare più pervasivi in termini di impatto sociale e campi di applicazione
sono allo studio per aumentare la performance
complessiva e il peso relativo, in vista del nuovo
Programma Quadro Horizon2020.
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 21
179
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
di ESRF. Su entrambe le sorgenti ha costruito
linee anche in collaborazione con altri enti, ed
ha integrato le linee di fascio che furono realizzate dall’INFM e che ora sono gestite dall’istituto
IOM del Dipartimento di Fisica e Tecnologie del
CNR. Per quanto riguarda la neutronica la comunità scientifica italiana accede principalmente
alle sorgenti ILL (reattore nucleare, Grenoble, F)
ove due beamlines e strumenti sono gestiti dal
CNR (ex-INFM) ed altri strumenti sono installati
sulla sorgente di spallazione inglese ISIS (Harwell
Campus, UK).
I tre Enti, INFN, CNR ed Elettra, concorrono alla
realizzazione della partecipazione italiana alle IRanalitiche e al ritorno scientifico che segue dalla
costruzione e dall’utilizzo, realizzando un grande
valore aggiunto per la comunità scientifica italiana
che è ampiamente distribuita nelle Università,
anche tramite affiliazione a Consorzi Interuniversitari (CNISM, INSTM, CIRMPP, …), e per l’industria italiana (sorgenti di ioni, acceleratori, sorgenti
di luce-ondulatori, impiantistica, strumentazione
di misura, elettronica e software di controllo e
data-management), e ancora per la formazione
di quadri tecnici e gestionali di sistemi produttivi
complessi. Su questa base, a partire dal 2011, i
tre Enti hanno proposto congiuntamente, ed
ognuno con richieste relative alla parte di diretta
competenza, il finanziamento delle singole infrastrutture ESFRI analitiche con una proposta
coordinata al MIUR.
Gli interventi proposti si inquadrano in un progetto omogeneo che vedrà, in 10 anni, realizzare una presenza italiana nelle IR adeguata al
ruolo del Paese nell’UE, ed un rafforzamento sostanziale delle nostre risorse umane in questo
settore cruciale delle conoscenze e delle applicazioni (nanotecnologie, tecnologie ottiche e
opto-elettroniche, energia, controlli retroattivi
su dinamiche complesse, gestione di dati e
utenza multidisciplinare ed industriale). Gli interventi di chiaro interesse pan-europeo sono:
•
•
•
•
•
ELI (extreme light source, 3 siti per fisica nucleare ELI-NP, fisica degli impulsi ultrabrevi
(ELI-AS) ed accelerazione di particelle ELI-beamline);
ESS (Spallation Source di neutroni);
EuroFEL (radiazione impulsata ai femtosecondi X-soffice [email protected], SparC);
ESRF-Upgrade Phase 2 and Ultimate Ring (radiazione X ultrabrillante);
XFEL (radiazione impulsata ai femtosecondi
X-dura);
•
NFFA (laboratori di integrazione dell’analisi
fine della materia con le nanoscienze e la nanofabbricazione).
Questi interventi hanno una scansione temporale
del finanziamento richiesto legata alle fasi di progetto, costruzione, funzionamento ordinario, potenziamento, demolizione o riconversione a fine
ciclo. Anche le fonti di finanziamento hanno una
complementarietà che varia nel tempo secondo
la fase dell’IR.Gli elementi di finanziamento da
utilizzare in modo sinergico sono i fondi MIUR
e di altri ministeri, i fondi regionali, i fondi strutturali EU, il sostegno di attività progettuali o di
utenza nel quadro di H-2020, i sostegni di H2020 per le ERIC, i programmi di sostegno in H2020 per le attività industriali indotte dalle IR
(PMI), i prestiti della Banca Europea degli Investimenti, utilizzando il dispositivo RSFF (risk sharing financial facility), la cassa depositi e prestiti,
più i contributi da progetti competitivi in ambito
nazionale ed internazionale.
La tipologia dei ritorni include, oltre al ritorno
scientifico e socio-economico (formazione etc.)
di breve, medio e lungo periodo, ed il ritorno in
termini di competitività industriale (tramite i
contributi in-kind) dell’industria capace di alta
tecnologia a forte valore aggiunto, un ulteriore
ritorno netto di commesse dall’estero (dalla IR o
da suoi consorziati) per la realizzazione di ulteriori parti degli impianti, di strumentazione
avanzata, di servizi avanzati per la ricerca in un
ambito nel quale l’Italia è fornitore qualificato.
5.8 PROSPETTIVE E OUTLOOK:
VERSO H2020
L’Istituto si è dotato dall’anno 2003 di una
Commissione per i Rapporti con l’Unione Europea (CRUE) che ha svolto un’intensa attività di
informazione e formazione sulle opportunità di
finanziamento UE attraverso siti web, seminari,
corsi, preparazione di manuali e linee guida e la
creazione di un database dei progetti presentati.
CRUE ha anche offerto un servizio interno di
consulenza nella preparazione dei progetti e dei
contratti UE e in parallelo ha tenuto i contatti
con i National Contact Point, i funzionari della
UE, APRE, INTAS, promuovendo così le iniziative
INFN a tutti i livelli. Nel caso dei programmi nazionali l’INFN si è presentato sia nei bandi MIUR
(PRIN e FIRB) sia in quelli legati ai fondi regionali
e nazionali (PON e POR). In questi ultimi l’atten-
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 22
informazione (attraverso siti Web dedicati e in
futuro tramite RSS o tweet) e di formazione per
quanto riguarda in particolare la parte gestionale, in modo da creare un robusto nucleo di
personale in grado di rispondere alle esigenze
di rendicontazione e audit.
Sono anche già state attivate collaborazioni con
strutture che svolgono compiti simili, di indirizzamento e coordinamento della partecipazione
ai bandi competitivi, presenti presso altre Amministrazioni (come la Common Strategic Task
Force del Comune di Torino e della Compagnia
di San Paolo). Lo scopo principale è preparare
tutti gli strumenti che rendano ancora più efficace la partecipazione al prossimo FP Horizon2020, facendo palestra con l’ultima call di
FP7 e con le iniziative MIUR in corso (come Cluster Tecnologici o Smart Cities).
Per favorire la partecipazione a bandi di natura
competitiva, nel quadro di una più ampia riorganizzazione e nell’ottica di una maggiore efficienza ed efficacia della propria attività, l’Istituto
si sta dotando di un sistema di deleghe in favore
delle proprie Strutture di ricerca.
In particolare, nel febbraio di quest’anno, è
stato adottato un Disciplinare in materia di partecipazione a Bandi, Inviti e Avvisi emessi da Enti
pubblici e privati, nonché di Accordi di collaborazione scientifica, di competenza dei Direttori
delle Strutture dell’Istituto.
Il sistema di deleghe così adottato opera in ambito regionale e, semplificando le attività a ciò
necessarie, è volto a consentire alle Sezioni, ai
Laboratori e ai Centri dell’Istituto:
•
•
•
La massima dinamicità nella partecipazione alle
iniziative promosse e finanziate dalle Regioni,
o comunque da Enti a carattere regionale, nei
settori istituzionali di attività;
La massima semplificazione nell’attivazione di
forme di collaborazione con Università o altri
Enti pubblici e privati in ambito regionale;
Di qualificarsi come interlocutore stabile e affidabile per attivare in ambito regionale iniziative
concrete che utilizzino le competenze e le infrastrutture presenti nell’Istituto;
Poter accedere più agevolmente a forme di finanziamento per le proprie attività.
Si ritiene infatti che quello regionale, allo snodo
tra locale e nazionale e per la compresenza di
attori diversi (Regioni, Università, Enti di Ricerca,
associazioni di categoria e imprese) sia un ambito ideale nel quale attivare iniziative concrete
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
•
180
PIANO TRIENNALE 2013-15
zione si è concentrata nelle regioni del cosiddetto Obiettivo Convergenza dell’UE o in quelle
dove la presenza delle strutture INFN è particolarmente significativa e rilevante (ad esempio in
Abruzzo con il LNGS).
Va osservato come nei Programmi Quadro precedenti al sesto la partecipazione dell’INFN sia
stata limitata e di tipo spontaneistico, mentre sia
andata via via crescendo nei PQ successivi, sia
per numero di progetti presentati sia per budget
attratto. I LNL sono stati un precursore (progetti
sulle infrastrutture già dal quarto Programma
Quadro) seguiti dai LNF e da alcuni network di
fisica teorica.
Questa crescente partecipazione e le recenti trasformazioni interne all’Istituto, con conseguenti
modifiche apportate allo Statuto, hanno suggerito una rivisitazione della situazione pregressa,
con lo scopo di raggruppare sotto un unico coordinamento la partecipazione a tutti i bandi
competitivi (di origine UE, di livello regionale e
nazionale, di provenienza MIUR, connessi a fondazioni - bancarie e non).
Il nuovo “Servizio Fondi Esterni” presenta un modello organizzativo di tipo “hub&spoke” che permette una mappatura adeguata alla struttura
geografica dell’INFN. Il Servizio ha un nucleo (hub)
presso l’Amministrazione Centrale dell’Istituto e
connette le realtà periferiche attraverso personale
(spoke) che su base macro-regionale individua i
canali tematici più appropriati per le professionalità presenti nell’area di riferimento.
Compito dell’hub è di sensibilizzare i ricercatori
all’importanza strategica delle risorse esterne
per la ricerca, garantendo, tramite adeguati
strumenti organizzativo-gestionali, la realizzazione degli obiettivi e la correttezza normativoamministrativa. Un elemento portante è poi di
incoraggiare i ricercatori a una maggiore partecipazione alle attività valutative e decisionali che
hanno luogo all’interno di panel, comitati di selezione o uffici ministeriali. Compito degli spoke
è di mappare le competenze scientifiche e le
professionalità della macro-area sugli strumenti
di finanziamento che si rendano via via disponibili. A tal fine un’attività di “scouting” si rende
altresì necessaria, per aumentare il volume di
progetti presentati e per indirizzare le iniziative
dei singoli anche verso temi all’apparenza più
estranei alle attività istituzionali dell’Ente, ma
che si connettono più facilmente ad aspetti di
rilevanza sociale.
Gli strumenti per realizzare questa sinergia contemplano naturalmente una parte rilevante di
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 23
181
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ PROGETTI CON ALTRI ENTI E UNIVERSITÀ, PROGETTI EUROPEI E FONDI ESTERNI
di crescita del territorio di riferimento così contribuendo alla crescita delle Regioni interessate
e, complessivamente, dell’intero sistema Paese.
Esiste una naturale correlazione tra le azioni a
livello regionale, nazionale e internazionale, poiché tutte sono focalizzate all’irrobustimento di
una parte essenziale e portante del futuro della
scienza in Europa, la creazione di una vera European Research Area (ERA). L’Istituto, tramite la
sua partecipazione alla European Science Foundation e a Science Europe, si è coinvolto in molte
azioni strutturali e gruppi di lavoro mirati alla definizione della ERA, dalla definizione di un Peer
Review globale, alla costituzione di infrastrutture
di ricerca condivise, alle raccomandazioni per migliori carriere e mobilità dei ricercatori.
In questo contesto è anche aperto il dialogo con
la Commissione Europea per capire come la costruzione della ERA, in teoria da completarsi
entro il 2014, serva da base al futuro Programma
Quadro Horizon 2020 (H2020). La correlazione
sopra citata è anche importante per definire meglio la razionalizzazione e le sinergie tra i tre pilastri di H2020 (Excellent Science, Competitive
Industry, Better Society) con i Fondi Strutturali
Europei e le Joint Programming Initiatives.
La partecipazione dell’Ente a opportuni tavoli di
lavoro per la definizione dei Work Programme
corrispondenti è fondamentale per raggiungere
un piano di implementazione che sia coerente
con tutte le interazioni verticali e orizzontali tra gli
strumenti che H2020 metterà a disposizione.
Tra i tanti, un esempio può essere quello delle
tecnologie per la conservazione dei Beni Culturali, che vedono possibili applicazioni anche nei
campi dello studio del clima e dell’ambiente e
in applicazioni legate alla sicurezza: una cattiva
governance può mettere a rischio la partecipazione efficace in tutte le aree, che sono fondamentali per il pilastro Better Society.
La mobilità dei ricercatori rimarrà un elemento importante, sia attraverso l’eccellenza costituita dai
bandi ERC, sia attraverso le azioni Marie CurieSklodowska. L’Istituto intende affrontare in modo
più strutturato anche il reclutamento di ricercatori
stranieri, facendo perno sul valore delle sue infrastrutture di ricerca, come i Laboratori Nazionali:
azioni collegiali simili ai precedenti bandi COFUND
sono allo studio in questo ambito.
L’Istituto, grazie allo sviluppo di tecnologie di
punta che è parte della sua missione, può contribuire nel campo delle Future Emerging Technologies (FET) e in particolare in quello delle
Key Enabling Technologies (KET), dove il passo
fondamentale della validazione di innovazioni
provenienti dalla ricerca dell’INFN come strumento per applicazioni tecnologiche può essere
compiuto con le proprie infrastrutture. I passi
successivi, che potrebbero condurre alla leadership industriale avocata dal pilastro della Competitive Industry, dipendono in realtà da una
serie di fattori complessi. Il tessuto produttivo
nazionale non è al momento confrontabile con
quello di altri Stati e necessita certamente di una
maggiore collaborazione con i costruttori della
conoscenza di base. Anche in questo caso le regole di partecipazione (come ad esempio i valori
percentuali previsti per i rimborsi) devono essere
studiate con attenzione per evitare di aumentare invece la distanza tra PMI ed EPR.
L’INFN sarà impegnato in questi e in altri settori,
sia per portare il suo contributo alla costruzione
europea, sia per migliorare la sua capacità di reperimento di fondi esterni. Gli attuali strumenti
nazionali dei Distretti e Cluster Tecnologici e delle
Città Intelligenti, se portati a livello europeo attraverso una concertazione adeguata tra le parti,
possono essere una molla ulteriore per ottimizzare
la partecipazione alle iniziative di H2020.
2013 imp lavorazione:cap V 24/09/13 16:04 Pagina 24
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2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 2
6.
PROGETTI PREMIALI 2011
E IL PROGETTO IGNITOR
2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 3
6.1 PROGETTI PREMIALI
In particolare, si evidenziano i seguenti punti:
Otto progetti INFN sono risultati vincitori nel
concorso del MIUR per i PROGETTI PREMIALI
2011. Il ministero ha assegnato a questi progetti
€ 35.315.833 su un totale di € 125.09.877,
come indicato nella tabella di Fig. 6.1:
•
ERMES-WORLD
ITALRAD – Progetto Italiano di Radioattività
LHC – Sperimentazione a LHC
LNS – Astrofisica Nucleare
Luna-MV
MUNES
SPES
SUMA – Supercalcolo massiccio
€ 3.500.000
€ 1.500.000
€ 10.016.833
€ 4.939.000
€ 2.805.000
€ 5.000.000
€ 5.630.000
€ 1.925.000
Fig. 6.1: Gli otto progetti INFN risultati vincitori nel concorso del
MIUR per i PROGETTI PREMIALI 2011.
185
PIANO TRIENNALE 2013-15
Sebbene i fondi non siano ancora stati trasferiti
all’INFN, le attività di tutti i progetti sono iniziate
con contributi anticipati dall’Istituto Nazionale
di Fisica Nucleare. Nelle tabelle sottostanti, una
per progetto, viene descritto il lavoro svolto nel
2012, indicando i fondi utilizzati e il personale
coinvolto. Sono inoltre riportate le pubblicazioni
del 2012 e i brevetti di ricerca, oltre ad alcune
informazioni relative ai fondi integrativi o in assegnazione al progetto e ad alcune nuove collaborazioni in essere.
•
•
•
•
•
I gruppi italiani che partecipano agli esperimenti LHC hanno dato un contributo estremamente prezioso alla storica scoperta della
particella di Higgs, così come documentato
dai ruoli preminenti svolti dagli scienziati italiani nell’ambito delle collaborazioni LHC;
Due brevetti sono in fase di assegnazione,
uno relativo agli aspetti applicativi della ricerca su LHC, l’altro strettamente connesso
al progetto ITALRAD;
Il progetto SPES a Legnaro ha portato avanti
un notevole lavoro di ricerca e sviluppo sul
complesso ISOL-target che costituirà il fulcro
della facility;
Il progetto MUNES ha conseguito collaudi
soddisfacenti e cruciali sul prototipo RFQ, il
che dimostra la validità del progetto;
ERMES-WORLD e SUMA hanno allargato la
rete di collaborazioni con partners di rilievo.
Per quanto riguarda LUNA_MV, si segnala il
grande sforzo nella fase di preparazione della
hall sotterranea presso il laboratorio del Gran
Sasso dove verrà installato il nuovo acceleratore. Analogamente, presso i LNS a Catania
sta procedendo la fase preparatoria per
LNS_Astrofisica Nucleare.
/ PROGETTI PREMIALI 2011 E IL PROGETTO IGNITOR
Titolo
ERMES-WORLD
(Environmental Radioactivity Monitoring for Earth Sciences – WOrld reference Laboratory and new Developments/Monitoraggio della radioattività
ambientale per le scienze naturali)
Responsabile
Wolfango PLASTINO
Finanziamento richiesto al MIUR
€ 3.500.000
Attività preliminari nel 2012
Si è stabilito di rimuovere tutte le attività e i materiali presso l’ex area BAM OPERA:
in questo sito verrà costruita la facility ERMES_WORLD.
Il monitoraggio della radioattività ambientale nella roccia, nell’acqua e nell’aria è stato
progettato ed è in fase di implementazione con il supporto dell’analisi GEORADAR
dell’intera struttura per il rendering tridimensionale. Questa attività permetterà di distinguere il livello minimo di contaminazione naturale e di tutte le componenti di
background nella facility ERMES-WORLD.
E’ stato pianificato il progetto di un laboratorio sotterraneo dotato di una struttura
portante e di pannelli con impiego di materiali a bassissima contaminazione radioattiva. E’ stata altresì individuata la divisione funzionale fra le aree tecniche e tutte le
configurazioni dell’infrastruttura, in particolare in relazione al trattamento dell’aria.
Inoltre, è in progetto l’infrastruttura tecnica necessaria per il laboratorio di superficie
(Chimica e preparazione di campioni).
Definite anche le caratteristiche e le configurazioni ad hoc per i rivelatori da installare
nel laboratorio.
Altri fondi e sponsor
35 keuro dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare:
– Laboratori Nazionali del Gran Sasso (20 keuro)
– ERMES-U (Environmental Radioactivity Monitoring for Earth Sciences-Uranium/ Monitoraggio della radioattività ambientale per scienze naturali-Uranio) (15 keuro)
2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 4
Pubblicazioni scientifiche
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Applied Geophysics, doi:10.1007/s00024-012-0499-z.
9) W. Plastino, M. Laubenstein, S. Nisi, A. Peresan, P. P. Povinec, M. Balata, F. Bella,
A. Cardarelli, M. Ciarletti, L. Copia, M. De Deo, B. Gallese, L. Ioannucci. 2012.
Uranium, radium and tritium groundwater monitoring at INFN-Gran Sasso National Laboratory, Italy. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry,
doi:10.1007/s10967-012-1818-7.
10) F. Di Paolo, W. Plastino, P. P. Povinec, M. Laubenstein, F. Bella, A. Budano, M. De
Vincenzi, F. Ruggieri. 2012. Ground gamma-ray survey of the Solforata gas discharge
area, Alban Hills-Italy: a comparison between field and laboratory measurements.
Journal of Environmental Radioactivity, doi:10.1016/j.jenvrad.2012.08.002.
11) M. Schoeppner, W. Plastino, P. P. Povinec, M. Nikkinen, F. Bella, F. Ruggieri,
Estimation of the radioactive source dispersion from Fukushima nuclear power
plant accident, Applied Radiation and Isotopes, in press.
Brevetti
no
Altri collaboratori
Sono stati siglati diversi accordi di cooperazione con altre istituzioni scientifiche e
centri di ricerca internazionali, in aggiunta a quelli proposti in collaborazione con
l’Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica e il centro di ricerca della commissione europea Joint Research Center – Istituto per Elementi Transuranici:
- Organizzazione del Trattato per la messa al bando totale degli esperimenti nucleari (Nazioni Unite);
- Radioprotezione Australiana e Agenzia di Sicurezza Nucleare (Australia);
- Università di Oxford, Dipartimento di Scienze Naturali (Gran Bretagna)
Altre attività di collaborazione sono in fase di definizione.
Altri fondi ottenuti o previsti
no
186
/ PROGETTI PREMIALI 2011 E IL PROGETTO IGNITOR
13.1
PIANO TRIENNALE 2013-15
Staff Full Time Equivalent (FTE)
•
2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 5
187
Titolo
ITALRAD (ITALian RADioactivity project/Progetto italiano sulla radioattività)
Responsabile
Fabio Mantovani
Finanziamento richiesto al MIUR
€ 1.500.000
Nel 2011 il progetto ITALRAD ha raggiunto risultanti importanti nella fase 0 finalizzata
al monitoraggio delle regioni Toscana e Veneto. In particolare, sulla base delle misure
di radioattività di 1913 campioni di roccia, sono state condotte delle analisi sulla distribuzione di U, Th e K nelle formazioni geologiche usando le simulazioni Montecarlo. La mappa della radioattività della Regione Toscana è stata presentata
ufficialmente il 26/01/2012 a Palazzo Strozzi (Firenze) nell’ambito del workshop
“Continuum Territoriale Geologico della Regione Toscana”. Per quanto concerne il
Veneto, la campionatura si è concentrata nelle formazioni geologiche alpine e collinari. Da 486 misure di raggi gamma su campioni di roccia è stata abbozzata la mappa
delle principali strutture geologiche di questa regione. Gli esiti sono stati presentati
agli incaricati della Fondazione Cassa di Risparmio di Padova e Rovigo durante la
prima rassegna del Progetto RAD_Monitor ai Laboratori Nazionali di Legnaro (Padova). La ricerca è stata realizzata tramite la calibrazione dei rivelatori MCA-Rad e
l’analisi con il nuovo “Full Spectrum” dedicato alla spettroscopia a raggi-gamma in
situ. I risultati principali sono stati pubblicati nel “Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry” e su “Science of the Total Environment”. Grazie a queste migliorie
nella caratterizzazione della radioattività della crostra terrestre, è stato possibile stimare il contributo al riscaldamento globale del mantello terrestre in termini radiogenici utilizzando i dati forniti dai geo-neutrini. Infine, è stato sviluppato un modello
elaborato delle principali strutture geologiche attorno al Laboratorio del Gran Sasso
allo scopo di stimare il flusso previsto di geo-neutrini nell’ambito di Borexino.
Altri fondi e sponsor
- 200 keuro – Rad_Monitor Project – Cassa di Risparmio di Padova e Rovigo.
- 50 keuro – borsa di dottorato per lo studio del contributo radiogenico all’orogenesi variscana
– Dipartimento di Scienze Botaniche, Ecologiche e Geologiche dell’Università di Sassari.
Staff Full Time Equivalent (FTE)
8 FTE
Pubblicazioni scientifiche
1) G. Xhixha, et al – First characterization of natural radioactivity in building materials
manufactured in Albania – Submitted to Radiation protection dosimetry, 2012.
2) A. Puccini et al – Radiological characterization of granitoid outcrops and dimension
stones of the Variscan Corsica-Sardinia Batholith – Submitted to Journal of Environmental Radioactivity, 2012
3) Xhixha, et al – The worldwide NORM production and a fully automated gammaray spectrometer for their characterization. Journal of Radioanalytical and Nuclear
Chemistry. Doi: 10.1007/s10967-012-1791-1, ISSN 0236-5731, 2012.
4) A. Caciolli et al – A new FSA approach for in situ γ-ray spectroscopy – Science of
The Total Environment 414, 639-645. Doi: 10.1016/j.scitotenv.2011.10.071, ISSN:
0048-9697, 2012.
Brevetti
No. RM2012A000180 26 April 2012
Titolo: "Dispositivo attivo MCA stand-alone per la digitalizzazione di segnali di spettroscopia gamma outdoor" - Ns. Rif.: BREV/ bc/A17225
Altri collaboratori
- Collaborazione scientifica con CAEN SpA
- Collaborazione didattica con l’Istituto Tecnico De Pretto (Schio) per lo sviluppo di
progetti educativi.
- Accordo con le regioni Emilia Romagna, Marche, Umbria e Toscana per la realizzazione di una mappa geologica omogenea del centro Italia.
Altri fondi ottenuti o previsti
- 120 k€ – POR FSE 2007-2013 Assegni di ricerca congiunta fra Università, Enti di
Ricerca ed imprese – Titolo del Progetto: GAMMA_AIRBORNE: multiparametric system for the Airborne Gamma Ray Spectroscopy. (funds won)
- 5 k€ – Istituto Tecnico De Pretto – Didactic project for the realization of radioactive
map of Schio town. (fondi vinti)
- 3.7 M€ – Bando Unico R&S 2012 Regione Toscana – Progetto: SAMORAD: Airborne
System for Monitoring of Radioactivity. (in attesa delle valutazione dei referee)
- 150 k€ – Cofinanziamento ITALRAD – Emilia Romagna, Toscana, Umbria e Marche.
Progetto: A preliminary geological interregional geodatabase as a support of radioactive
map of Emilia Romagna, Tuscany, Umbria and Marche regions (in fase di valutazione).
PIANO TRIENNALE 2013-15
Attività preliminari nel 2012
/ PROGETTI PREMIALI 2011 E IL PROGETTO IGNITOR
•
2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 6
Titolo
Experimentation at LHC
Responsabile
Franco Bedeschi
Finanziamento richiesto al MIUR
€ 10.000.000
Attività preliminari nel 2012
ALICE:
3145.0 k€ nel 2011
4776.5 k€ nel 2012
CMS:
5587.5 k€ nel 2011
5676.5 k€ nel 2012
LHCf:
74.0 k€ nel 2011
68.5 k€ nel 2012
ATLAS:
4674.0 k€ nel 2011
3298.5 k€ nel 2012
LHCb:
1162.5 k€ nel 2011
1219.5 k€ nel 2012
TOTEM:
527 k€ nel 2011
479 k€ nel 2012
(fonte dei fondi: INFN)
Staff Full Time Equivalent (FTE)
FTE relativi solo a ricercatori ed ingegneri nel 2012
ALICE: 157.7 FTE ATLAS: 194.8 FTE
CMS:
231.9 FTE
LHCb: 57.8 FTE
LHCf:
6.3 FTE TOTEM: 20.3 FTE
Pubblicazioni scientifiche
In allegato la lista completa.
ALICE: total 39; ATLAS: 92 in 2011, 93 in 2012 (total 185); CMS: total 181; LHCb:
28 in 2011, 37 in 2012 (total 65 ); LHCf: total 4; TOTEM: total 4
/ PROGETTI PREMIALI 2011 E IL PROGETTO IGNITOR
Altri fondi e sponsor
188
PIANO TRIENNALE 2013-15
ALICE: 150 Milioni di eventi di collisione Pb-Pb raccolti nel 2011, 10 volte maggiori
rispetto ai dati raccolti nel 2010. Si sono ottenuti diversi risultati dalle analisi di
questi dati: in particolare, prove per la Produzione di Ds, misure di flusso e del fattore di riduzione nucleare (RAA) per diversi tipi di particelle fino ad alti momenti
trasversali, RAA e flusso ellittico per i flavours pesanti e charmonio, l'osservazione
di J/psi in interazioni ultraperiferiche, misurazione di caratteristiche jet in interazioni
di tipo Pb-Pb.
Diversi milioni di eventi protone-Pb raccolti nel 2012 consentiranno lo studio nucleare nelle interazioni Pb-Pb.
ATLAS: Nel 2011 ATLAS ha raccolto ~5 fb-1 di collisioni p-p a 7 TeV con un rendimento superiore al 94%. L'apparato sperimentale ha operato secondo le specifiche del progetto. L'analisi dei dati è stata effettuata molto rapidamente
utilizzando l'infrastruttura GRID. ATLAS ha pubblicato 92 articoli su riviste internazionali osservando un eccesso della massa invariante di γγ e ZZ al valore di ~125
GeV compatibile con la produzione e il decadimento di un bosone di Higgs. Questa
osservazione è stata confermata dai dati raccolti nel 2012. Durante l’anno in corso
ulteriori 95 articoli sono stati presentati per la pubblicazione su riviste.
CMS: Nel 2011, CMS ha completato la raccolta dati a 7TeV con ~5fb-1; nel 2012,
sono stati raccolti 14 fb-1 ad una energia di 8 TeV. Il rivelatore e il trigger hanno
funzionato abbastanza bene, affrontando con successo l'elevato numero di interazioni per attraversamento generato dall’alta luminosità di LHC. La comunità
scientifica italiana ha concentrato i propri sforzi sulla ricerca del bosone di Higgs
e sui nuovi processi di fisica. L'analisi dei diversi canali di decadimento possibili ha
permesso la scoperta di una particella di tipo Higgs con una importanza statistica
di cinque deviazioni standard. Molte altre misure di precisione sono state effettuate
nel settore QCD, nei fenomeni elettro-deboli e sugli studi dei flavours pesanti. Un
totale di 181 articoli sono stati pubblicati o presentati nel 2011-12.
LHCb: Nel 2011 LHCb ha raccolto 1 fb-1 dati; il rivelatore ha mostrato una presa
dati di efficienza del 95% con il 99% dei canali operativi. Ciò ha consentito la
pubblicazione delle migliori misure al mondo di alcune grandezze fondamentali,
in particolare: un limite superiore sul decadimento raro Bs→ μ+μ, prova della violazione di CP nel settore charm, misura della violazione della fase di miscelazione
CP del mesone Bs, analisi angolare del decadimento Bs→K*μ+μ−. I ricercatori italiani hanno fornito contributi importanti in tutte queste analisi assumendo importanti responsabilità all'interno della collaborazione LHCb, tra cui l’attuale
responsabile.
LHCf: Analisi dei dati provenienti dalle collisioni protone-protone di LHC a 7TeV di
energia nel centro di massa. Aggiornamento del rivelatore per i dati di programma
in corso a 14 TeV.
TOTEM: L'esperimento TOTEM ha messo in funzione tutti i suoi componenti e misurato la sezione d’urto p-p elastica e totale; quest'ultima con il 3% di precisione.
2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 7
Brevetti
CMS: richiesta di brevetto n. RM2011A000621 "ZEOSENSORS Sensori optoelettronici
per il gas degli RPC di CMS"
Altri collaboratori
CMS: 1 nuovo gruppo italiano: INFN-Genova
LHCb:
- 2 nuovi gruppi italiani: INFN-Pisa, INFN-Padova
- 2 nuovi gruppi statunitensi: University of Cincinnati, University of Maryland
Altri fondi ottenuti o previsti
ALICE
Progetto: FP7 - Research Infrastructures: RI-26894
EU-IndiaGrid2 - Sustainable e-Infrastructures across Europe and India
- Quota INFN ALICE Cagliari 65 k€
India-Italy cooperation on e-Infrastructure support for High Energy Physics applications
- Quota INFN ALICE Cagliari 21 k€
EU grant: HadronPhysics3
Titolo del progetto: Study of Strongly Interacting Matter
Grant agreement no.: 283286
Work Package WP8 - Heavy flavoured probes of deconfined QCD matter (SaporeGravis)
- Quota INFN Torino/Padova ≈50 k€
ATLAS
EU grant – Program: FP7-PEOPLE: ~450 K€ for trigger upgrade project FTK.
EU grant – Program type: FP7 – Capacities: research infrastructures
Program name: AIDA
Funding period: February 2011 - 2014
AIDA-WP8: “Improvement and equipment of irradiation and test beam lines”
Funding total: 120 K€ (shared among various experiments)
189
PON – RECAS: funding period October 2011 – December 2014
“Development of data center infrastructure”
Joint funding from Italian regions and EU shared with other experiments
PIANO TRIENNALE 2013-15
3 richieste di sovvenzioni addizionali all’Europa sono previste per questo autunno per
coprire ulteriori aggiornamenti dei rivelatori.
/ PROGETTI PREMIALI 2011 E IL PROGETTO IGNITOR
PRIN 2008: periodo di finanziamento: Marzo 2009 – Settembre 2012
“Design and development of an integrated hardware and software environment
for the analysis of CMS data”
Finanziamento totale: 449 k€ (302 from MIUR, 147 from INFN)
CMS
PRIN 2008: periodo di finanziamento: Marzo 2009 – Settembre 2012
“Online monitor of contaminants in the CMS gas recirculation system for the RPC”
Finanziamento totale: 118k€ (84 from MIUR, 34 from INFN)
3 ulteriori richieste inviate PRIN 2010-11
PON – RECAS: periodo di finanziamento: Ottobre 2011 – Dicembre 2014
“Development of data center infrastructure”
Co-finanziamento tra Regioni Italiane e Europa condiviso con altri esperimenti
EU grant – Tipo di programma: FP7 – Capacities: research infrastructures
Nome del programma: AIDA
periodo di finanziamento: Febbraio 2011 – 2014 AIDA-WP2: Common software tools
“Development of tracking algorithms in high pile-up environment (LHC/HL-LHC)”
Finanziamento totale: 63.5 k€
AIDA-WP8: “Improvement and equipment of irradiation and test beam lines”
Finanziamento totale: \120 k€
EU grant – Programma: FP7-PEOPLE-2012-ITN
Progetto ID: 317446 - Stato: attualmente in fase di valuazione da parte dell’EU
•
2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 8
Titolo
MUNES
Responsabile
Andrea Pisent
Finanziamento richiesto al MIUR
€ 5.000.000
Attività preliminari nel 2012
Nel 2012 i test ad alta energia di TRASCO RFQ sono stati effettuati con successo nei
Laboratori Saclay (CEA).
Poichè questo acceleratore è il cuore della sorgente di neutroni di MUNES, il successo
del test convalida il concetto del progetto stesso.
Altri fondi e sponsor
Questi test preliminari sono stati finanziati nell’ambito e in sinergia con il programma
IFMIF-EVEDA per un costo di circa 100.000 euro (40.000 per spese di viaggio e
60.000 per contributi ai costi di manutenzione della facility di Saclay, principalemente
per energia elettrica).
Staff Full Time Equivalent (FTE)
3 FTE
Pubblicazioni scientifiche
Linac conference 2012
E. Fagotti et al “ HIGH-POWER RF CONDITIONING OF THE TRASCO RFQ”
E. Fagotti et al “HIGH POWER TESTS OF TRASCO RFQ COUPLERS”
Brevetti
no
Altri collaboratori
Per effettuare i test dell’RFQ ai Laboratori Saclay è stato firmato un accordo di collaborazione bilaterale tra l’INFN e il CEA (Francia).
Altri fondi ottenuti o previsti
È in fase di valutazione e negoziazione la possibilità di avere il supporto della Regione
Lombardia per le prossime fasi del progetto MUNES, mentre si suppone che le autorità locali finanzino l’infrastruttura per la sorgente di neutroni (edificio e infrastrutture
convenzionali).
SPES (Selective Production of Exotic Species)
Responsabile
Giovanni La Rana
Finanziamento richiesto al MIUR
€ 5.600.000
Attività preliminari nel 2012
190
PIANO TRIENNALE 2013-15
Titolo
•
Altri fondi e sponsor
€ 245.000 assegnati dall’INFN
Staff Full Time Equivalent (FTE)
30
Pubblicazioni scientifiche
Nel 2011 sono stati pubblicati 5 articoli su riviste internazionali
Brevetti
-
Altri collaboratori
Un protocollo d’intesa con ITHEMBA (Sud Africa) è in fase di negoziazione.
Altri fondi ottenuti o previsti
Participazione a diversi progetti con fondi europei:
- ENSAR (JRA ActiLab), 50keuro per personale;
- Nupnett (EMILIE), 80keuro per personale;
- dalla future collaborazioni con Ithemba ci aspettiamo 150 keuro per personale e
200 keuro per materiale.
/ PROGETTI PREMIALI 2011 E IL PROGETTO IGNITOR
Sono state realizzate le seguenti attività preliminary:
- È stato realizzato il disegno fisico dei sei moduli RFQ;
- È stato completato il progetto ingegneristico del charge breeder in collaborazione
con il LPSC di Grenoble;
- Sono state studiate le modifiche per l’upgrade dell’acceleratore ALPI;
Queste ricerche vengono effettuate in collaborazione con diverse sezioni INFN: LNS,
Bologna, Milano, Pavia, Padova, Firenze, Catania, Napoli e Torino.
La costruzione coinvolge diverse ditte: DB Elettronica (PD), Zanon (PD), Danfysik (Danimarca), Cinel (PD), Schneider (Germania), Alca (VI), CSC (VI). Nonché i Servizi tecnici
di: LNL, LNS, INFN-BO, INFN-PD, INFN-TO e le Università PD e PA.
•
2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 9
191
Titolo
SUMA
Responsabile
Raffaele Tripiccione
Finanziamento richiesto al MIUR
€ 1.925.000
PIANO TRIENNALE 2013-15
Attività preliminari nel 2012
Quest’anno la ricerca è stata condotta nelle seguenti direzioni:
- Integrazione delle risorse di calcolo disponibili presso l’INFN e alla SISSA;
- Uso sperimentale del supercomputer Bleu Gene/Q disponibile al CINECA per simulazioni di LQCD;
- Valuazione della performance dei processori GPU per simulazioni di LQCD, fluidodinamica e sistemi di spin;
- Adattamento di kernel particolarmente significativi a macchine a processione
multi-core;
- Installazioni di un cluster sperimentale che usa un sistema di interconnessione completamente sviluppato dall’INFN.
Altri fondi e sponsor
Nel 2012 fondi INFN sono stati usati, per un totale di 20.000 euro.
Staff Full Time Equivalent (FTE)
d
Pubblicazioni scientifiche
7.5 FTE
Brevetti
no
Altri collaboratori
È stata avviata una collaborazione congiunta con CINECA, SISSA Fondazione Bruno
Kessler e OGS, che diventerà presto un accordo formale.
Continua la ricerca congiunta con Juelich Supercomputer Center, l’università di Regensburg e DESY.
Altri fondi ottenuti o previsti
Presenteremo un proposal nell’ambito dei talks europei verso la fine di gennaio 2013.
Una notevole disponibilta’ temporale di calcolo è stata assegnata al progetto dal CINECA.NECA.
Guidetti M., et al., "Monte Carlo Simulations of Spin Systems on Multi-core Processors", Lecture Notes in Computer Science 7133 (2012) 220:230 (Springer)
Biferale L., et al., "An Optimized D2Q37 Lattice Boltzmann Code on GP-GPUs'', Computers & Fluids in press (2012)
Biferale L., et al., "A multi-GPU implementation of a D2Q37 Lattice Boltzmann Code'', Lecture Notes on Computer Science (LNCS) 7203 (2012) 640-650
Guidetti M., et al., "Efficient Assignment of the Temperature Set for Parallel Tempering'', Journal of Computational Physics, 231 (2012) 1524-1532.
Banos R. A., et al., "Reconfigurable Computing for Monte Carlo simulations: results
and prospects of the Janus project'', Eur. Phys. J. Special Topics 210, (2012) 33-51
/ PROGETTI PREMIALI 2011 E IL PROGETTO IGNITOR
Titolo
LNS_ASTROFISICA NUCLEARE
Responsabile
Claudio Spitaleri
Finanziamento richiesto al MIUR
€ 4.934.000
Attività preliminari nel 2012
1. Abbiamo già attivato dei contatti negli USA per acquistare un sistema di trasporto
del tipo fillers Pelletron. Questo dispositivo potrà entrare in funzione nel 2014. Fino
a quel momento continueremo a lavorare, anche se non in maniera ottimale, riciclando una delle cinghie usate in precedenza.
2. Lo studio per la realizzazione della facility procede e i disegni sono in fase di ultimazione.
Altri fondi e sponsor
I costi di tutti gli interventi A) B) e E) ammontano a circa 50 k € e sono stati finanziati
dai LNS dell’INFN.
Staff Full Time Equivalent (FTE)
5 FTE (personale nuovo) + 10 FTE (15 staff o associate ai LNS)
Pubblicazioni scientifiche
1. Lamia, L. Recent evaluation of the 7Li(p, α)4He reaction rate at astrophysical energies via the Trojan Horse method , 2012 A&A...541A.158L
2. Lamia, 7Li(p,α)4He reaction rate 2012 yCat..35419158L
3. Tumino, A.et al. New Advances in the Trojan Horse Method as an Indirect Appro-
•
2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 10
ach to Nuclear Astrophysics, 2012 FBS...tmp..167T
4. Lamia, L et al. Influence of the d-state component of the deuteron wave function
on the application of the Trojan horse method, 2012 PhRvC..85b5805L
5. Tumino, A et al.: Bare nucleus S(E) factor of the 2H(d,p)3H and 2H(d,n)3He reactions via the Trojan Horse Method, 2012 J Ph CS.337a2017T
6. Lamia, L et al.: New measurement of the 11B(p,α0)8Be bare-nucleus S(E) factor
via the Trojan horse method, 2012 JPhG...39a5106L
Brevetti
no
Altri collaboratori
-
Altri fondi ottenuti o previsti
Il progetto fa parte di un programma più vasto che è stato presentato da gruppi italiani al ministero nell’ambito del PRIN‐2011 (responsabile principale Prof. Claudio
Spitaleri). Il programma ha passato la prima selezione.
Al-Farabi ZKazakh National University, Republic of Kazakhistan
National Nuclear Centre of the Republic of Kazakhistan
Eurasian
European Network of Nuclear Astrophysics Schools (ENAS)
Titolo
LUNA-MV: Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics and Applications-MegaVolts
Responsabile
Alessandra Guglielmetti
Finanziamento richiesto al MIUR
€ 2.805.000
Attività preliminari nel 2012
Si sta procedendo allo studio tecnico completo dei lavori necessari per preparare una
nuova hall sperimentale nel NODO B dei LNGS per ospitare l’acceleratore LUNA MV.
Ciò include il rivestimento impermeabile del pavimento, la costruzione di una hall
con strutture/telai in acciaio e panneli in polietilene e tutti gli impianti necessari dalla
ventilazione alla telecomunicazione.
Una scansione 3D del NODO B è stata fatta, in preparazione del progetto esecutivo da
includere in un appalto. Inoltre, le caratteristiche tecniche richieste per l’acceleratore sono
state determinate con cura, in preparazione dell’appalto per l’acquisto della macchina.
Un sistema schermante contro i neutroni basato su cemento borato e pannelli di polietilene è stato studiato e i risultanti flussi di neutroni stimati con codici Montecarlo.
Infine, è in fase di esecuzione uno studio di revisione della reazione 12C(alpha,
gamma)16O e delle reazioni 13C(alpha,n)16O, con lo scopo di determinare condizioni ottimali per future misure col nuovo acceleratore.
192
PIANO TRIENNALE 2013-15
Altri fondi e sponsor
•
Staff Full Time Equivalent (FTE)
13 FTE (20 persone) dalle sezioni INFN: GE, LNGS, MI, NA, PD, ROMA1 e TO
3 FTE (8 persone) che corrispondono agli ingegneri e tecnici dei LNGS coinvolti nella ricerca.
Pubblicazioni scientifiche
1) M. Aliotta et al., LNGS Annual Report 2011.
2) A. Caciolli et al, “Preparation and characterization of isotopically enriched Ta2O5
targets for nuclear astrophysics studies” accepted for publication from EPJA.
3) M. Anders et al., “Neutron flux induced by an alpha beam incident on a deuterium
gas target as a background for the study of the 2H(alpha,gamma)6Li reaction at
LUNA “ submitted to publication to EPJA.
Brevetti
-
Altri collaboratori
È stato creato un gruppo di lavoro (ERLUNA) per lo studio della reazione 12C
(alpha,gamma)16O. Il coordinatore è F. Strieder, Bochum University (Germania).
Il workshop internazionale “Starting-up the LUNA MV collaboration” sarà organizzato ai LNGS nel febbraio 2013 con lo scopo di rafforzare le collaborazioni nazionali e internazionali.
Stiamo vagliando la possibilità di una collaborazione con un gruppo di ricercatori da
CPPM di Marsiglia (Francia) per lo sviluppo di un sistema di rilevamento di neutroni.
Altri fondi ottenuti o previsti
Il progetto è parte di un programma più vasto che è stato presentato da gruppi italiani
al ministero nell’ambito del PRIN-2011. Il programma ha passato la prima selezione.
/ PROGETTI PREMIALI 2011 E IL PROGETTO IGNITOR
5000 € da LUNA 3 (INFN) per la scansione 3D dell’area NODO B dei LNGS.
- 23000 € per una borsa di studio per un giovane ricercatore dell’università di Genova
•
2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 11
6.2 IL PROGETTO IGNITOR
193
PIANO TRIENNALE 2013-15
A partire dall’anno 2011 l’INFN è coinvolto nel
progetto IGNITOR per lo analisi di fattibilità e la
successiva realizzazione di un reattore sperimentale a fusione nucleare con confinamento magnetico. La collaborazione al progetto IGNITOR
rientra nei cosiddetti ”progetti bandiera” che il
Ministero per l’Istruzione, l’Università e la Ricerca ha indicato come prioritari nell’ambito del
Programma Nazionale per la Ricerca, approvato
dal CIPE nella seduta del 23 marzo 2011, assegnando un finanziamento di circa 70 milioni di
euro.
Nel corso del 2011, l’INFN ha avviato una prima
fase di indagine generale sulla ingegnerizzazione, gli impatti industriali e dei costi futuri per
la realizzazione del progetto, ponendo con ciò
in connessione e sinergia risorse, iniziative, competenze e progetti su scala nazionale con
l'obiettivo di coordinare e attuare iniziative regionali, nazionali e internazionali
Nel 2012 il Ministero con il supporto dell’INFN
ha affidato ad una commissione/panel di esperti
internazionali la valutazione della realizzabilità
del progetto ed una stima aggiornata dei costi.
Sulla base delle conclusioni di questo lavoro
istruttorio, sostenuto e coordinato dall’INFN, si
decideranno le strategie e le iniziative di attività
e di azione per i prossimi anni.
/ PROGETTI PREMIALI 2011 E IL PROGETTO IGNITOR
2013 imp lavorazione:cap VI 24/09/13 16:05 Pagina 12
2013 imp lavorazione:cap VII 25/09/13 10:32 Pagina 1
2013 imp lavorazione:cap VII 25/09/13 10:32 Pagina 2
7.
L’ATTIVITÀ DI EDUCAZIONE
E FORMAZIONE DELL’INFN
2013 imp lavorazione:cap VII 25/09/13 10:32 Pagina 3
Nell’ambito dell’alta formazione l’INFN svolge
varie funzioni. Storicamente, i forti legami con
le Università, sia attraverso il personale associato, che i suoi stessi ricercatori, permettono
all’Istituto di educare la nuova generazione di
scienziati, uno dei compiti più importanti della
sua missione. L’Ente ricopre dunque un ruolo
tutt’altro che trascurabile sia nei programmi di
Laurea Magistrale (Laurea di II livello), che nel
dottorato (PhD) in Fisica in Italia.
Esiste un aspetto, meno noto, dell’attività dell’Istituto rivolto alla formazione e all’orientamento di
studenti delle scuole superiori, attraverso stage e
borse di studio. Inoltre una parte delle sue attività
sono dedicate all'apprendimento permanente sia
di gruppi specifici che dei cittadini in generale.
Queste ultime sono strettamente connesse all’impegno dell’INFN nella diffusione della conoscenza
scientifica nella società italiana in generale (questo
aspetto è discusso nel cap.8).
Infine, all’interno dell’Ente, vi è una attività di formazione volta a migliorare le competenze e le conoscenze del personale (ricercatori e tecnologici
e amministrativi) nel contesto di un progetto di
educazione permanente.
197
PIANO TRIENNALE 2013-15
Borse INFN per il 2012
Borse per Ricerca Scientifica (L. Magist)
Borse Ricerca Tecnologica (L. Magist)
Borse di dottorato
Post Doc per Stranieri
INFN Post Doc per italiani
Post Doc Universitarie (fondi INFN)
Borse per personale tecnico-amm.vo
83
38
150
70
180
70
45
Fig. 7.1: Numero di borse e assegni di ricerca post-doc pagate dall’INFN nel 2011
/ L’ATTIVITÀ DI EDUCAZIONE E FORMAZIONE DELL’INFN
Alta Formazione
L’alta formazione, svolta in stretta collaborazione con le Università, è uno degli aspetti più
importanti delle attività dell'INFN. L'Istituto dedica continua attenzione e notevoli risorse alla
formazione di giovani ricercatori nelle varie fasi
del corso di studi: dalla laurea al dottorato ed
infine nei primi passi della carriera, nella fase di
post-dottorato. Le numerose attività formative
vedono la partecipazione sia di personale universitario associato all’INFN che di ricercatori dell’Ente.L'Istituto offre borse di studio per gli
studenti a vari livelli della loro carriera, come illustrato nella Tabella di Fig 7.1 per l'anno 2011. In
dettaglio, nel 2011 sono state offerte 83 e 38
borse di studio per laureati in area scientifica e tecnologica, rispettivamente. Questi studenti stanno
completando o hanno appena terminato il percorso universitario con una Laurea Magistrale.
L’Ente fornisce anche ogni nuovo anno 47 borse
di studio per dottorato di ricerca studenti in Fisica (ognuna è per tre anni), senza porre restrizioni sui temi della loro tesi.
Ciò corrisponde ad oltre il 20% del totale di
borse di dottorato in fisica annualmente disponibili presso le Università italiane. Inoltre, dallo
scorso anno, sei borse di studio (in aggiunta alle
47) sono assegnate all’ Università di Roma per
un corso dottorato dedicato alla fisica degli acceleratori.
Per quanto riguarda il completamento della formazione nella fase post-dottorato, più di cento
assegni di ricerca sono banditi annualmente per
giovani ricercatori italiani.
A questi vanno aggiunti 35 assegni di ricerca
banditi annualmente e destinati giovani ricercatori stranieri che vengono a lavorare in siti INFN.
Le posizioni post-doc generalmente durano due
anni, mentre le 45 borse di studio destinate al
personale tecnico e amministrativo con diploma
di scuola superiore o laurea durano 12 mesi.
Queste ultime svolgono un ruolo aggiuntivo (ed
importante) nel preparare le persone a lavorare
in un contesto INFN.
1º livello
CSN1 CSN2 CSN3 CSN4 CSN5 Total
40
41
23
137
65
311
Magistralis
78
23
44
143
74
367
Ph.D.
25
24
18
75
28
174
Totale
143
(152)
88
(81)
85
(64)
355 167 852
(266) (145) (722)
Fig. 7.2: Numero di tesi completate nell’ambito di programmi di ricerca INFN nel 2011 divisi per commissione scientifica. Il totale supera la somma per riga poichè alcuna sono state svolte nei progetti
speciali, al di fuori delle CSN.
In breve, il numero totale (media degli ultimi 7
anni) di dottorandi annualmente associati all’ INFN
è circa 590, a cui vanno aggiunti 500 ricercatori
post-dottorato. Entrambi i numeri sono molto
maggiori dei 180(dottorandi) e 250 (post-dottorandi) che sono annualmente pagati dall’Ente.
Dal 2004 i corsi di laurea di fisica sono organizzati su due livelli con una laurea triennale e un
ulteriore livello di due anni (Laurea Magistrale).
Questo secondo livello di laurea è il più importante per l’Istituto ed ha un impatto sul dottorato perché orienta molti degli studenti in vista
sul programma di dottorato (Ph.D.). La tabella
in Fig. 3.2 riepiloga il numero di Lauree, Lauree
Magistrali (includiamo qui tutte le lauree di II livello) e di dottorato svolte in Università italiane
2013 imp lavorazione:cap VII 25/09/13 10:32 Pagina 4
Laurea Magistrale
Dottorato
2011
2010
2009
2008
2007
<0406>
2011
2010
2009
2008
2007
<0406>
INFN
386
288
302
368
333
332
174
141
139
163
153
180
Totale
(fonte:MIUR)
n/a
808
868
907
859
990
n/a
328(*)
381
374
342
388
sperimentale agli acceleratori, Rossi per la fisica
astroparticellare, Villi per la fisica nucleare, Fubini
per la fisica teorica e Resmini per lo sviluppo di
strumentazione). Nel 2011 è stato esaminato un
da studenti che lavorano su progetti di ricerca totale di 84 tesi e, delle 10 premiate, sei hanno
dell'INFN (tra parentesi nell'ultima riga i dati per già pubblicato i risultati relativi su riviste scientifiil 2010). I numeri per ogni grado sono suddivisi che internazionali.
nelle diverse Commissioni Scientifiche.
Dato il livello di l'internazionalizzazione di quasi Masters
tutte le attività INFN, studenti universitari e dot- Il forte legame dell’INFN con l’Università e l’unitorandi che svolgono le loro ricerche con noi, si cità del know-how scientifico e tecnologico pretrovano a lavorare in un ambiente internazio- sente all'interno dell'Istituto hanno portato in
nale altamente competitivo e stimolante. È con- modo naturale allo sviluppo congiunto di diversi
suetudine che almeno una parte del periodo di masters sia di primo che di secondo livello.
tesi avvenga presso un istituto o laboratorio Alcuni esempi: Tecniche Nucleari per l'Industria,
straniero. Per capire meglio il ruolo svolto dal- l'Ambiente ed i Beni culturali (Università di Tor
l'INFN nel preparare la prossima generazione di Vergata e La Sapienza), Trattamenti di Superficie
scienziati, si confronti (Fig. 7.3) il numero di stu- applicati alle Tecnologie Industriali Technologies)
denti che hanno svolto la laurea di 2 ° livello (Lau- (Laboratori Nazionali di Legnaro), Information Terea Magistrale) nell'ambito di progetti di ricerca chnology (Lab. Nazionali di Frascati), Basi Fisiche
dell'Istituto rispetto al numero totale di Lauree e Tecnologiche dell'adroterapia e della radioteraMagistrali in Fisica. Le tesi svolte nell’INFN rappre- pia di precisione (Università di Tor Vergata).
sentano circa il 40% del totale. Questa è una
prova evidente che gli sforzi e l'attenzione che Dottorato
l’Istituto mette nella formazione vedono una ri- Il ruolo dell’INFN nei corsi di dottorato è, come
sposta positiva da parte degli studenti.
si può dedurre dai dati precedenti, molto imporNell’Ente i dottorati svolgono ovviamente un tante in quanto l’Ente supporta stabilmente
ruolo importante. Nella Tabella di Fig 7.3 ven- circa un terzo della ricerca dei dottorandi in figono confrontate, ancora una volta, il numero sica in Italia.
di tesi (questa volta di dottorato) svolte in am- Negli ultimi anni, gli impegni INFN verso la forbito INFN al numero totale delle tesi discusse di mazione di livello superiore si è ampliato, sfrutanno in anno negli ultimi dieci anni. Purtroppo, tando al meglio le sue strutture presenti sul
il database MIUR non fornisce dati ufficiali per il territorio italiano, le sue capacità tecnologiche
2010, quindi i dati relativi sono ottenuti da no- ed i suoi collegamenti internazionali. L’appena
stra elaborazione. Anche in questo caso, la fra- avviato Dottorato di Ricerca in Fisica degli accezione delle tesi svolte nelle nostre Sezioni e leratori a Roma e il Gran Sasso Science Institute
Laboratori si aggira intorno al 35-40% del to- (GSSI – vedi il successivo Paragrafo 7.1) a
tale, a testimonianza anche dell’investimento da L’Aquila vanno visti in questo contesto.
parte dell’Ente di risorse, finanziarie umane, nel- Nell'ultimo anno, l'INFN ha infatti istituito un
l’alta formazione.
nuovo corso di dottorato di ricerca in Fisica degli
Il nostro Istituto promuove l’eccellenza, quindi da Acceleratori in collaborazione con il Dipartimento
diversi anni le migliori tesi di dottorato di ricerca di Fisica dell'Università "La Sapienza" di Roma.
discusse vengono premiate. Seguendo la divisione Attualmente, in Italia, è l’unico programma di
in linee scientifiche, i premi hanno i nomi di fisici dottorato orientato alla teoria ed alla pratica degli
italiani del passato in base a quello che era il loro acceleratori. Ha lo scopo di preparare i giovani riprincipale interesse di ricerca (Conversi per la fisica cercatori, approfittando delle strutture di alto liFig. 7.3: Alcune statistiche su tesi di Laurea Magistrale e Dottorato.
Sotto Magistrale abbiamo considerato tutte le tesi di II livello nel periodo. (*) Il numero di dottorati per il 2010 è una nostra elaborazione
di dati MIUR.
198
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ L’ATTIVITÀ DI EDUCAZIONE E FORMAZIONE DELL’INFN
2013 imp lavorazione:cap VII 25/09/13 10:32 Pagina 5
vello disponibili sia presso Università e laboratori
INFN in Italia che nei numerosi laboratori stranieri
con i quali l’INFN ha rapporti. I principali campi di
interesse sono le macchine in funzione o in via di
sviluppo presso laboratori italiani o stranieri e le
applicazioni degli acceleratori in elettronica, medicina, geologia, beni culturali. Gli studenti saranno tenuti a seguire lezioni teoriche e pratiche
nei laboratori INFN e per la loro tesi di dottorato
dovrà essere un lavoro di ricerca da svolgersi in un
laboratorio INFN o Universitario o in un altro centro di ricerca in Italia o all’Estero. È prevista la possibilità di trascorrere, se necessario fino a 18 mesi
fuori d'Italia, con il supporto dell'INFN.
199
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ L’ATTIVITÀ DI EDUCAZIONE E FORMAZIONE DELL’INFN
liana di Fisica. Altre due “Enrico Fermi School of
Physics” sono state organizzate da personale
INFN su argomenti di interesse dell’Ente. Uno su
Laser-Plasma Acceleration ed una sulla Struttura
partonica tridimensionale del nucleone. Dati i
forti legami tra INFN e SIF, siamo fiduciosi che
questa tendenza ad organizzare iniziative congiunte continuerà negli anni a venire. Alla prima
categoria (scuole fortemente specializzate) appartiene la scuola LACES (Lezioni Avanzate di
Campi e Stringhe). Nel campo della fisica teorica
questa scuola viene organizzata annualmente
presso il Galileo Galilei Institute (GGI) di Arcetri
(vedi Paragrafo 3.2.4) ed è rivolta a circa 30 studenti di dottorato provenienti dall’Italia e dalScuole per dottorandi e post-dottorato
l'estero con interessi in teorie di campo
La formazione dei dottorandi e giovani postdoc quantististiche e teoria della stringa.
da avviare all’attività di ricerca è uno degli obiet- Nella Tabella in Fig 7.4 indichiamo altre due scuole
tivi dell’ INFN. Diverse scuole annuali, indirizzate annuali. Una, che si tiene a Torino, affronta la fia dottorandi e post-dottorandi sono organiz- sica e la tecnologia dei rivelatori. Quella di Alghero
zate, spesso in collaborazione con le Università, affronta i problemi del software della fisica nucon questo scopo. Alcuni esempi sono mostrati cleare e subnucleare con una particolare attennella Tabella in Fig 7.4 che riporta anche il nu- zione alle tecniche sviluppate per (o adattate alla)
fisica applicata. Queste
SCUOLA
LUOGO
PARTECIPAZIONE
due scuole mirano a favorire lo scambio di idee
International School of Theoretical Physics
Parma
36
e di esperienze tra le perSpring School “Bruno Touschek”
Frascati
51
Giornate di Studio sui Rivelatori
Torino
45
sone coinvolte in diverse
Seminario sul Software della Fisica Nucleare,
Alghero
25
aree di ricerca dell'INFN,
Subnucleare e applicata
al fine di migliorare la forSchool of Architectures... for Scientific Applications Bertinoro
50
mazione dei nostri gioFig. 7.4: Alcuni esempi di partecipazione a scuole INFN per dottoranti
vani ricercatori aiutandoli
organizzate nel 2011.
ad ampliare i propri orizzonti. La Commissione
mero di partecipanti per il 2011.
Calcolo e Reti dell'INFN organizza annualmente
Le scuole si possono suddividere in due grandi vari corsi su aspetti legati al Computing. Tra quecategorie: specializzate e non. Alla prima (vedi sti, la Scuola Internazionale su Architetture, struFig. 7.4), appartengono la Scuola sui rivelatori e menti e metodologie per lo sviluppo del
quelle sul Software and Computing, alla se- computing per applicazioni scientifiche su larga
conda le altre due.
scala è giunta nel 2011 alla terza edizione con
Negli ultimi anni, naturalmente, le scuole “ge- più di 50 studenti (ESC11, Bertinoro). Finalità di
neraliste” hanno dedicato particolare attenzione questa scuola è di fornire agli studenti le conoalla fisica di LHC. Nel campo della fisica astro- scenze di base su come raggiungere dei robusti
particellare vale la pena menzionare la Scuola risultati di efficienza nelle applicazioni del compuInternazionale di Fisica astroparticellare (ISAPP), ting, e quali sfide devono affrontare, in applicaorganizzata da una rete di scuole di dottorato zioni di calcolo su larga scala anche se non
europee (fatta da 33 diversi Istituti) con l’obiet- necessariamente legate alla fisica nucleare e subtivo di fornire agli studenti una base comune per nucleare. Per riassumere in un solo numero, nel
la fisica astroparticellare.
2011 l’INFN ha organizzato, da solo o in collaboOgni anno vengono organizzati due corsi, cia- razione con altre istituzioni, scuole e corsi per un
scuno di una settimana ciascuno. Nel 2011 uno totale di oltre 700 partecipanti.
dei due si è svolto a Varenna sul tema della Fisica I nostri sforzi in questo settore rimarranno per lo
dei neutrini ed Astrofisica e ha visto la parteci- meno stabili nei prossimi anni ed, effettivamente,
pazione di oltre 50 studenti. Tale Scuola è stata alcune iniziative di Horizon 2020 aprono la possiorganizzata dall’INFN insieme con la Società Ita- bilità ad ulteriori incrementi.
2013 imp lavorazione:cap VII 25/09/13 10:32 Pagina 6
Programmi di scambio internazionali
Diversi programmi internazionali, sulla base di
accordi bilaterali tra INFN ed istituzioni straniere
hanno lo scopo di permettere a giovani ricercatori di passare dei periodi all’estero.
•
•
•
•
•
•
•
Formazione di base tecnica e manageriale;
Formazione tecnologica e scientifica;
Salute e sicurezza sul lavoro.
Le iniziative dell’Ufficio di Formazione del personale si dividono in attività nazionali, multi-struttura e sui piani formativi (locali) delle singole
strutture.
Durante l'anno 2011 le iniziative di formazione
che hanno avuto luogo sono state, in totale, 311,
raccogliendo un totale di 535 partecipanti (170
donne e 356 uomini). Il totale è ripartito come
segue: 11 corsi nazionali, 5 multi strutture, 64
/ L’ATTIVITÀ DI EDUCAZIONE E FORMAZIONE DELL’INFN
Quest’ultimo programma merita una ulteriore discussione. Partito come una serie di iniziative dal
basso, l’INFN –già da dieci anni- lo ha stabilizzato
con due programmi formalizzati con DOE ed NSF
che permettono a studenti italiani di trascorrere
due mesi negli USA. Allo stesso tempo, altrettanti
(venti) studenti di fisica ed ingegneria da College
statunitensi, trascorrono due mesi in Sezioni e laboratori INFN. Una delle maggiori iniziative INFNDOE si svolge a Fermilab ed ha avuto un tale
successo da aver fornito il modello per altre iniziative similari. Al momento circa 110 studenti per
anno applicano per le venti posizioni.
L’INFN supporta anche un programma analogo,
organizzato da ISSNAF (Italian Scientists and
Scholars in North America) che permette a studenti italiani di andare negli US. L’Ente copre
metà del supporto per due studenti italiani (l’altra metà è pagata da ISSNAF).
È importante osservare, tuttavia, che solo l'INFN
ha un programma di reciprocità con gli Stati Uniti.
200
PIANO TRIENNALE 2013-15
Da molti anni l’INFN ha un accordo con il MIT
di Boston, rivolto a giovani ricercatori. Queste
borse permettono di sostenere studiosi italiani
che intendano proseguire il loro dottorato
presso il MIT (Borse Bruno Rossi). I primi due
anni sono a carico dell’INFN, gli altri due dal
MIT. Inoltre ci sono diverse borse di studio postdottorato (quest’ultime completamente a carico INFN) per permettere a giovani ricercatori
di trascorrere uno o due anni presso il MIT;
Un programma di borse del CERN, che permettono a giovani ricercatori italiani di spendere
da uno a due anni presso il CERN (eccezionalmente tre) sia nel formato di borse “senior”
che di borse “young”. Il programma è completamente a carico del CERN;
Cinque borse rivolte a ricercatori cinesi, completamente a carico INFN, per permetter loro di
trascorrere un anno presso i Laboratori Nazionali di Legnaro o i Laboratori Nazionali del Sud;
Programma Summer Student negli Stati Uniti.
Completamente pagato dal DOE e dall’NSF
permette a venti studenti italiani (studenti
delle lauree magistrali in fisica o ingegneria)
di passare due mesi con un gruppo di ricerca
in uno dei laboratori del DOE o dell’NSF.
Formazione Continua-Formazione Interna
La formazione interna e il lifelong learning non
sono limitati agli studenti, ma sono anche rivolti
a personale INFN nel suo complesso. In effetti,
sin dalla fine degli anni ’90 l’Istituto ha un programma di corsi di formazione e di aggiornamento professionale per i propri dipendenti. A
tal fine è nominato un Comitato nazionale per
la formazione professionale (Commissione Nazionale Formazione - CNF).
Il Comitato promuove e coordina le iniziative di
formazione secondo le raccomandazioni e sotto
la supervisione della Direzione INFN. Il Coordinatore del CNF è membro della Giunta Esecutiva.
I membri del CNF sono nominati dal Presidente
e sono: il responsabile degli Affari del Personale,
il responsabile dell’Ufficio Formazione, due rappresentanti dei Direttori delle Sezioni INFN, un
rappresentante per i servizi amministrativi, i rappresentanti del personale tecnico-amministrativo che siedono nel Direttivo INFN.
In oltre dieci anni di esperienza, il Comitato è
stato in grado di stabilire un equilibrio tra i diversi tipi di iniziativa. L’approccio rimane bottom-up, nel senso che le proposte vengono dai
singoli. Tuttavia un equilibrio, che tiene anche
conto della prospettiva globale dell’Istituto,
viene raggiunto grazie al CNF che seleziona le
iniziative che meglio si adattano a ricoprire un
interesse generale.
Il Contratto Collettivo Nazionale di Lavoro (CCNL)
per il personale della pubblica amministrazione
stabilisce un importo (tra l’1 ed il 2% del totale
del budget stipendi) da destinare alla formazione
professionale ed allo sviluppo delle competenze
dei lavoratori. A partire dal 2010, a causa di restrizioni finanziarie stabilite dal Governo (Legge
122/2010), il budget è ridotto a 1100 K€.
Le attività di formazione coprono tre aree principali:
2013 imp lavorazione:cap VII 25/09/13 10:32 Pagina 7
201
PIANO TRIENNALE 2013-15
/ L’ATTIVITÀ DI EDUCAZIONE E FORMAZIONE DELL’INFN
corsi locali e 73 organizzati da comitati scientifici
nazionali (CSN e CCR). Inoltre 145, che toccavano
tematiche non coperte da competenze dell’Istituto, sono stati organizzati da enti esterni. Nel
2012 il numero di corsi organizzati da enti esterni
è stato ridotto a 57 al fine di sfruttare al meglio
sia le competenze che il budget disponibili.
Secondo il CCNL i corsi di formazione sono destinati al personale con un contratto (sia a
tempo determinato che indeterminato). Tuttavia, a condizione che le spese relative non siano
a carico della Formazione, si cerca di dare la possibilità di partecipare a questi corsi anche al personale associato. I dettagli sono disponibili sulla
pagina web http://www.ac.infn.it/personale/formazione/ da cui si accede anche ad una base di
dati contenente tutte le informazioni relative
alle singole iniziative (partecipanti, budget, etc.).
Le iniziative di formazione possono essere proposte da ciascun dipendente e, se giudicate ammissibili a a livello locale (Direttore della Sezione o
Laboratorio Nazionale), sono infine discusse con
le organizzazioni sindacali e approvato dal CNF.
Tra i corsi nazionali due sono molto interessanti e
hanno già raggiunto la loro terza edizione. Uno
su come migliorare le competenze divulgative e
comunicative che vede la partecipazione di personale dalle diverse aree (amministrativa, scientifica etc). L'altro si rivolge soprattutto a ricercatori
e tecnologi ed è dedicato a rivelatori e tecniche di
rivelazione innovative. Ha avuto un buon successo
anche come possibilità di scambio di idee e crossfertilization tra personale scientifico e tecnologico
proveniente da settori diversi.
È qui opportuno notare due aspetti del sistema di
formazione del personale INFN. Il primo è la tendenza a sviluppare, ritagliate sulle richieste dei singoli, iniziative basate su competenze interne (ove
disponibili) che risultano particolarmente efficaci
nel migliorare le competenze del personale, e che
assumono un ruolo positivo nell’aspetto di team
building all'interno dell'istituto. Il secondo aspetto
è la costruzione del database che registra tutta la
storia della formazione di ciascun dipendente ed
è pronto per la consultazione.
7.1 GRAN SASSO SCIENCE INSTITUTE (GSSI)
Il Gran Sasso Science Institute (GSSI) è un nuovo
centro ricerca e di istruzione superiore a livello di
dottorato, attivato a L'Aquila dall'INFN.
Lo scopo del GSSI è quello di rafforzare il sistema
italiano di istruzione superiore e di creare un cen-
tro internazionale di eccellenza scientifica, favorendo l'attrazione di risorse di alto livello nei settori delle scienze di base e dell'intermediazione
tra ricerca e mondo produttivo.
Per raggiungere questo obiettivo, saranno utilizzate competenze altamente specializzate, anche
mettendo a frutto la presenza di strutture già esistenti sul territorio, come i Laboratori INFN del
Gran Sasso.
L'origine di questo progetto risale al 2009,
quando l'Organizzazione per la cooperazione e lo
sviluppo economico (OCSE) e il Ministero italiano
dell'Economia e delle Finanze organizzarono due
workshops per discutere le opzioni politiche per il
rilancio dell'economia Aquilana dopo il terremoto
del 6 aprile 2009. Il Gran Sasso Science Institute
fu indicato come la principale leva per il futuro
economico del territorio.
L'attività del GSSI sarà concentrata in tre aree
scientifiche:
•
•
•
Fisica;
Matematica e Informatica;
Gestione dell'innovazione e dello sviluppo territoriale.
Un totale di 40 nuovi studenti di dottorato saranno selezionati ogni anno da tutto il mondo.
Ogni area ospiterà uno staff di docenti, ricercatori e post-docs, reclutati con contratti a tempo
determinato da università e istituti di ricerca italiani e esteri, e gestirà corsi di dottorato tenuti
tutti in lingua inglese. Il GSSI rilascerà il titolo di
dottore di ricerca in collaborazione con prestigiosi istituti di istruzione superiore: Sissa (Trieste), Sant'Anna (Pisa), IMT (Lucca).
Le attività inizieranno a partire dall'anno accademico 2013-2014.
Il GSSI è finanziato con fondi con fondi straordinari per un periodo iniziale di 3 anni (fondi per la
ricostruzione e il rilancio dell’economia aquilana
e fondi regionali per lo sviluppo e la coesione).
Dopo questo periodo ci sarà una valutazione delle
attività da parte dell'ANVUR (Agenzia Nazionale
per la Valutazione dell'Università e della Ricerca).
Solo in caso di valutazione positiva, il GSSI potrebbe entrare nel sistema universitario nazionale
come istituzione stabile.
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8.
LE ATTIVITÀ DI COMUNICAZIONE
E DIVULGAZIONE SCIENTIFICA
2013 imp lavorazione:cap VIII 25/09/13 10:32 Pagina 3
L’Ufficio Comunicazione dell’INFN gestisce le
attività di comunicazione, trasmissione della cultura
scientifica e divulgazione in forme diverse e correlate. Nei rapporti con i media, in particolare,
l’INFN è diventato un’importante fonte di informazione e un punto di riferimento per i giornalisti
scientifici italiani e le agenzie di stampa: un’opportunità di diffusione della conoscenza nel contesto della fisica fondamentale sempre più alla
portata anche del grande pubblico.
Sul fronte della divulgazione e della comunicazione
per il grande pubblico, l’INFN ha curato nel 2012
in particolare tre eventi pubblici di grande successo,
due dei quali sono stati anche occasione di fortunate trasmissioni televisive: a Catania “Esploratori
dell’Invisibile”, la conferenza dedicata all’avventurosa ricerca del bosone di Higgs, ha visto la
partecipazione di circa 1200 spettatori; trasmessi
rispettivamente dai canali La7 e RAI Storia, hanno
ottenuto grande successo di pubblico lo spettacolo
“Itis Galileo” di Marco Paolini e “Lo Show dell’Universo”, organizzati rispettivamente al LNGS
e alla Città della Scienza di Napoli.
205
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE ATTIVITÀ DI COMUNICAZIONE E DI DIVULGAZIONE SCIENTIFICA
Fig. 8.1: Installazione multimediale “Il Dono della massa” allestita per
la prima volta a Bologna nel Settembre 2012 in occasione del “Festival della Filosofia”.
Nel corso del 2012, inoltre, è stato realizzato un
nuovo allestimento interattivo sul bosone di Higgs
“Il dono della massa”, allestito per la prima volta
a Bologna in occasione del Festival della Filosofia
e successivamente a Genova al Festival della
Scienza 2012. Le monografie su temi di fisica
fondamentale e di frontiera, offerte al pubblico
tramite la rivista Asimmetrie (distribuita tra gli
altri a tutti i licei italiani), rappresentano una rara
opportunità di dialogo con il pubblico scolastico
− e non solo − e una ricca risorsa di aggiornamento
per gli insegnanti. Dalla sinergia tra i diversi strumenti della comunicazione scaturisce un nuovo
linguaggio, fatto di metafore e di immagini, alla
portata dei media e del grande pubblico: un patrimonio di informazione che contribuisce sempre
più alla condivisione del valore e dei contenuti
della ricerca di base, che impegna l’INFN e la sua
comunità di ricercatori.
8.1 LA COMUNICAZIONE PER I MEDIA
E LA COMUNITÀ
La comunicazione verso i media
Nel corso del 2012 la comunicazione verso i
media è stata polarizzata soprattutto da due
eventi: la scoperta dell’errore relativo alla misura
della velocità dei neutrini nel loro tragitto dal
CERN ai LNGS; le prime forti evidenze a LHC
della presenza di una particella con le caratteristiche
che ci aspettiamo per il bosone di Higgs del SM.
Tra questi due picchi di attenzione alle vicende
della comunità dei fisici, va sottolineata anche
l’osservazione del secondo neutrino Tau all’esperimento CNGS-OPERA
del Gran Sasso, nel giugno 2012. Inoltre, ha
avuto una buona eco sui
media il successo della
manifestazione di divulgazione di Catania di
marzo. Infine, si è ulteriormente consolidata la
convinzione nei media
che l’INFN sia il punto di
riferimento obbligato per
tutto quel che riguarda
il CERN di Ginevra e in
particolare le ricerche dell’acceleratore LHC. Nel
corso del 2012 la quantità di citazioni dell’INFN
sui media cartacei e web si è mantenuta sostanzialmente in linea con i risultati-record del 2011.
Si è avuta invece una sensibile flessione (sempre
rispetto al 2011) dei passaggi radio-televisivi. Nel
2011, infatti, l’incidente alla centrale nucleare di
Fukujima e l’annuncio della possibile velocità anomala dei neutrini hanno attirato una attenzione
molto forte dei media via etere.
La comunicazione istituzionale. Dalla metà del
2012 il sito istituzionale dell’INFN www.infn.it
ha subito una profonda trasformazione gestita
in gran parte dall’Ufficio Comunicazione.
2013 imp lavorazione:cap VIII 25/09/13 10:33 Pagina 4
Fig. 8.2: Il nuovo sito web dell’INFN.
La rivista Asimmetrie rappresenta l’impegno dell’INFN nella diffusione della cultura scientifica. Indirizzata a non-specialisti con particolare attenzione
agli allievi delle scuole superiori e ai loro docenti,
di anno in anno vede crescere il numero di libere
sottoscrizioni. La rivista, dedicata ai temi di ricerca
fondamentali cui l’INFN contribuisce in modo determinante, è distribuita a una lista di insegnanti
delle scuole superiori, costantemente aggiornata
e arricchita e a chiunque ne faccia libera richiesta.
Ogni numero monografico si sviluppa attorno a
LE ATTIVITÀ DI COMUNICAZIONE E DI DIVULGAZIONE SCIENTIFICA
8.2 LA RIVISTA ASIMMETRIE
/
La comunicazione internazionale
L’Ufficio Comunicazione rappresenta l’Italia in
alcuni network internazionali di outreach, collaborando alla comunicazione e divulgazione dei
temi e delle attività di ricerca di interesse comune,
a livello europeo e globale. Nell’ambito del consorzio europeo per la fisica delle astroparticelle,
ASPERA − AStroparticle Physics European Research
Area − l’Ufficio Comunicazione è impegnato nella
gestione della newsletter, del sito di interesse divulgativo www.astroparticle.org, nella realizzazione
di mostre sulla fisica delle astroparticelle e nella
diffusione di comunicati stampa a interesse europeo. Nell’ambito del network mondiale INTERACTIONS e del network europeo European
206
PIANO TRIENNALE 2013-15
Si è radicalmente trasformata la grafica, ma,
soprattutto, si è strutturata una nuova gerarchia
dell’home page. Le informazioni più aggiornate
su eventi che riguardano la vita dell’Istituto
sono diventate centrali e l’offerta di notizie,
manifestazioni, opportunità di lavoro, è stata
aumentata e organizzata in modo più efficace.
A questa ristrutturazione è seguita anche quella
della parte del sito che riguarda l’Ufficio Comunicazione, con una nuova gerarchia delle notizie
tra la home dell’INFN e quella della parte di comunicazione. L’operazione ha consentito di
omogeneizzare la proposta di immagine dell’INFN
sul web con quella degli altri istituti di ricerca.
Con il 2012, inoltre, l’Istituto ha sviluppato anche
la propria presenza su Twitter, superando in pochissimi mesi i 600 follower. Complessivamente,
l’offerta di informazione si è dunque rafforzata,
affiancandosi al sito Lhcitalia nel monitorare
l’attività nazionale e internazionale dell’ente.
Particle Physics Communication Network (EPPCN),
sono discusse le strategie
di comunicazione di LHC
a livello globale e l’uso
dei new media per un efficace coordinamento della comunicazione della fisica delle particelle e delle
attività di ricerca correlate.
L’INFN è inoltre coinvolto
nella pubblicazione di notizie di rilievo internazionale sulla Interactions
News Wire e all’elaborazione di un protocollo di
peer review delle attività
di comunicazione dei diversi Paesi. Quale membro
del network internazionale per la divulgazione
della fisica delle particelle International Particle
Physics Outreach Group (IPPOG), l’Ufficio Comunicazione coordina l’edizione italiana delle Masterclasses, lezioni e seminari su argomenti fondamentali della fisica delle particelle indirizzati a
studenti e insegnanti delle scuole superiori e
seguiti da esercitazioni al computer. Nel 2012 le
Masterclasses si sono svolte in undici sedi INFN e
ai LNF e contemporaneamente in 31 nazioni europee e in 30 istituti statunitensi, coinvolgendo
più di 9.000 studenti delle scuole superiori. Dal
2012 l’Ufficio Comunicazione INFN partecipa
anche alla comunicazione del progetto europeo
TIARA (Test Infrastructure and Accelerator Research
Area) in Preparatory Phase. L’Ufficio Comunicazione
INFN è quindi membro del comitato editoriale
che nel corso dell’anno ha progettato ed elaborato,
in collaborazione con i rappresentati degli altri
Istituti che aderiscono al progetto, la brochure di
presentazione di TIARA.
2013 imp lavorazione:cap VIII 25/09/13 10:33 Pagina 5
un tema scientifico di forte impatto, come l’antimateria, le onde gravitazionali, nuclei e stelle.
L’argomento è sviluppato in progressione logica
e in modo tale da avvicinare il lettore ai meccanismi
e alle fascinazioni che motivano il lavoro quotidiano
dei fisici ricercatori. Ideate partendo da una grafica
coinvolgente, rivolta in particolare a un pubblico
giovane, le monografie sono imperniate su temi
di fisica di frontiera. La tiratura della rivista è di
15.000 copie. Asimmetrie viene distribuita a 3126
scuole medie superiori, e a circa 7.000 destinatari
(membri del governo, addetti scientifici delle ambasciate, assessorati alla cultura, aziende, docenti
e studenti universitari, studenti di scuola media
superiore ecc.), la maggior parte dei quali si sono
iscritti, compilando il modulo di richiesta di abbonamento gratuito, sul sito della rivista, www.asimmetrie.it. Allo stesso indirizzo sono consultabili e
scaricabili tutti i numeri di Asimmetrie.
I riscontri avuti fino a oggi da insegnanti, studenti
e cittadini abbonati ad Asimmetrie sono molto
positivi. Una valutazione statistica delle visite al
207
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE ATTIVITÀ DI COMUNICAZIONE E DI DIVULGAZIONE SCIENTIFICA
Fig. 8.3: Mappa delle mostre realizzate dall’Ufficio Comunicazione
nel triennio 2010-2012.
sito, fatta con gli strumenti ufficiali di Google
Analytics, ha messo in evidenza dati significativi
e incoraggianti per quanto attiene all’attività
del sito.
8.3 MOSTRE E MULTIMEDIA
La comunicazione multimediale
Uno degli aspetti ai quali l’Ufficio Comunicazione
INFN ha dedicato crescente attenzione negli ultimi
anni è stata la realizzazione di prodotti di comunicazione audiovisiva e multimediale. Si tratta di
un linguaggio in rapida evoluzione, ma indispensabile per una comunicazione efficace sia sui
media tradizionali che sul web, come nell’ambito
di mostre o altre attività di outreach. Particolarmente
originali e innovative, e di straordinario successo
per la comunicazione di contenuti scientifici, sono
le installazioni multimediali e interattive prodotte
dall’Ufficio Comunicazione in collaborazione con
video-artisti ed esperti di comunicazione digitale.
2013 imp lavorazione:cap VIII 25/09/13 10:33 Pagina 6
Questa esperienza viene condotta ormai da alcuni
anni e le nuove realizzazioni continuano a riscuotere
successo con nuovi allestimenti nell’ambito di
mostre e Festival. Di grande rilevanza è anche la
realizzazione di brevi filmati della durata di
pochi minuti sui singoli esperimenti o progetti,
su idee o temi scientifici più generali o su temi
di carattere storico. Una cinquantina di video
con questo formato sono stati realizzati per le
mostre allestite tra il 2010 e il 2012 e in altre
occasioni, ma sono naturalmente riutilizzabili in
tutti i contesti già citati. A questi, si è aggiunto
quest’anno un breve filmato della durata di
poco più di due minuti che presenta l’INFN e le
sue principali ricerche e attività. Questa clip è
stata messa a disposizione del personale INFN
per essere usata in occasioni pubbliche, come
conferenze, manifestazioni, incontri.
208
/
LE ATTIVITÀ DI COMUNICAZIONE E DI DIVULGAZIONE SCIENTIFICA
“Il dono della massa”
Modena, Festival della Filosofia, 14 Settembre
– 6 Ottobre 2012
Genova, Festival della Scienza, 25 Ottobre – 4
Novembre 2012
Il dono della massa è un’installazione interattiva
che evoca idee legate al meccanismo di Higgs.
L’installazione intende rappresentare la suggestione del passaggio da un mondo immateriale
a un modo fatto di cose con massa. L’installazione
Eventi di divulgazione nel 2012
Nel corso dell’ultimo anno sono state numerose
le manifestazioni di comunicazione scientifica a
cui l’INFN ha partecipato, con iniziative, mostre
o installazioni curati dall’Ufficio Comunicazione
o dalle sezioni locali.
In particolare, nel 2012 sono state realizzate
due iniziative televisive che hanno riscosso
grande successo di pubblico. Lo spettacolo “Itis
Galileo” di Marco Paolini e “Lo Show dell’Universo” che ha visto sul palco i principali protagonisti della scoperta del bosone di Higgs. “Itis
Galileo” è un monologo scritto e interpretato
da Paolini che ripercorre la vita di Galileo, in
primis per difendere la validità del metodo scientifico, seguito da un approfondimento sugli
esperimenti condotti ai LNGS. Lo spettacolo è
andato in onda in diretta dalla sala B dei Laboratori in prima serata su La7 il 25 aprile e poi in
replica il 1° maggio e ha registrato un milione e
mezzo di telespettatori a serata, con grande
eco anche sulla carta stampata.
Inoltre, l’Ufficio Comunicazione ha ideato un
nuovo format televisivo per la divulgazione dal
titolo “Lo Show dell’Universo” in cui si è parlato
di nascita dell’Universo, rottura delle simmetrie,
nascita delle forze, comparsa del campo di
Higgs e, infine, della caccia di LHC al bosone di
Higgs. L’iniziativa è stata realizzata il 22 settembre
presso Città della Scienza in collaborazione con
Rai e Il Mattino di Napoli e il teatro stabile d’Innovazione “Le Nuvole”. Hanno partecipato all’evento lo spokesperson di ATLAS, lo spokesperson emerito di CMS e il presidente dell’INFN
e a fare da fil rouge tra narrazione scientifica e
rappresentazione visiva, il conduttore Patrizio
Roversi e Susy Blady. L’evento ha visto una partecipazione di pubblico di circa 900 persone ed
è stato trasmesso dal canale Rai storia il 27 e il
30 settembre.
L’INFN partecipa non solo a iniziative di divulgazione scientifica nazionali ma anche all’estero.
Nel 2012 è stato invitato dalla Cina a partecipare
al Festival della Scienza che si è tenuto dal 13 al
17 settembre a Pechino. In occasione di questa
manifestazione, che ha contato decine di migliaia
di visitatori, l’Ufficio Comunicazione ha allestito
uno stand con poster e filmati (con testi in
cinese) di presentazione delle attività dell’INFN
PIANO TRIENNALE 2013-15
Le mostre nel 2012
“Storie dell’altro mondo”
Pisa, Palazzo Blu, 10 Marzo – 1 Luglio 2012
“Storie dall’altro mondo. L’universo fuori e
dentro di noi”, è una mostra ospitata a Palazzo
Blu di Pisa e curata dall'Istituto Nazionale di
Fisica Nucleare (INFN), il Dipartimento di Fisica
dell'Università di Pisa e la Specola Vaticana. La
mostra racconta alcune delle tappe del viaggio
dell'uomo alla scoperta del Cosmo sulle spalle di
giganti come Galileo, Copernico, Newton fino
alle grandi questioni ancora aperte e agli interrogativi su cui si innesta la ricerca degli scienziati
contemporanei.
I concetti più ardui e astratti della moderna
visione fisica del Cosmo sono esposti al pubblico
anche tramite modalità originali e sorprendenti,
come le installazioni interattive e multimediali
sviluppate dall’INFN negli ultimi anni. Nella parte
finale della mostra sono raccontati (due straordinarie imprese scientifiche internazionali: la
grande antenna gravitazionale VIRGO e il grande
acceleratore del CERN LHC. La mostra ha visto
l’afflusso di 70000 visitatori.
ha riscosso un notevole successo, raccogliendo
circa 3000 visitatori nei tre giorni del Festival e
numero visite di scolaresche nel periodo successivo.
2013 imp lavorazione:cap VIII 25/09/13 10:33 Pagina 7
209
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE ATTIVITÀ DI COMUNICAZIONE E DI DIVULGAZIONE SCIENTIFICA
e dei suoi progetti condotti in collaborazione teoria e, su posizioni contrarie, Antonio Masiero,
con i centri di ricerca scientifica cinesi.
teorico dell’università di Padova e vicepresidente
dell’INFN. L’incontro ha visto la partecipazione
Le conferenze per il pubblico
di oltre 1000 spettatori, divisi tra il palco centrale
Tra le iniziative di divulgazione hanno riscontrato e altre due trasmissioni su maxischermo.
particolare successo e partecipazione le conferenze per il pubblico spesso organizzate in oc- Incontri collaterali alla mostra “Storie dalcasione di Festival o mostre.
l’Altro Mondo”
Pisa, 26 Aprile e 8 Maggio 2012
“Il tempo cambia”
In contemporanea con la mostra “Storie dall’altro
Bologna – 4 febbraio 2012
mondo. L’universo dentro e fuori di noi”, l’Infn
In occasione di Arte e Scienza in Piazza 2012 in collaborazione con Palazzo Blu ha ideato e
l’Ufficio Comunicazione Infn ha organizzato a organizzato una serie di incontri collaterali.
Bologna un incontro pubblico sul tema del Patrizio Roversi, Roberto Battiston, fisico dell’INFN
tempo in fisica.
sono stati i protagonisti della prima serata, il 26
L’incontro è stata un’occasione di discussione e aprile, con la conversazione dal titolo “Turisti
informazione verso il pubblico. All’incontro per caso… nell’Universo”.
hanno partecipato tre prestigiosi fisici dell’Istituto Martedì 8 maggio, è stato ospite di Palazzo Blu
Laura Patrizi ricercatrice dell'INFN e responsabile l’astrofisico Giovanni Bignami, presidente dela Bologna dell'esperimento OPERA, Antonio l’Istituto Nazionale di Astrofisica con un incontro
Masiero fisico teorico, Università di Padova, vice dal titolo “Cosa resta da scoprire”, in cui ha
presidente Infn, Antonio Zoccoli fisico dell’espe- condiviso con il pubblico il racconto avvincente
rimento ATLAS, Università di Bologna, Giunta delle sfide scientifiche del prossimo futuro nello
Esecutiva Infn. La partecipazione del pubblico Spazio e sulla Terra.
(considerata la neve che ricopriva la città…) è La comunicazione e la divulgazione scientifica
stata buona, di circa 150 persone.
promossa localmente dalle strutture
L’attività di comunicazione e di divulgazione
scientifica viene svolta anche localmente nelle
“Esploratori dell’Invisibile”
strutture dell’Istituto (Sezioni, Gruppi collegati
Catania, 23 Marzo 2012
e Laboratori nazionali), spesso in collaborazione
Esploratori dell’Invisibile
L’Ufficio Comunicazione e la sezione di Catania con le Università, le scuole, e gli enti territoriali,
hanno organizzato, presso il complesso le Ci- ed è rivolta agli studenti, agli insegnanti ed al
miniere, una grande conferenza dedicata alla pubblico non esperto. Tali attività includono secaccia al bosone di Higgs, e ai suoi protagonisti, minari, incontri, visite guidate presso le strutture
a cui hanno partecipato circa 1200 spettatori e i laboratori in Italia e all’estero. Il festival Spetra cui molti studenti. L’evento, pubblicizzato a rimentando, in particolare, curato dai Laboratori
mezzo stampa e tramite affissione, è stato tra- Nazionali di Legnaro e dalla sezione INFN di Pasmesso in streaming sul sito dell’Infn e sul sito dova, è visitato da circa 10000 visitatori l’anno.
“Scienzainrete”.
Molte sezioni dell’INFN organizzano inoltre annualmente le Masterclasses (vedi Cap. 7). Sono
“La materializzazione dell’Universo. Bosone inoltre gestite da laboratori e sezioni INFN
di Higgs e principio antropico”
giornate di Open Day, incontri e visite di formaModena – 14 Settembre 2012
zione per gli insegnanti.
In occasione del Festival della Filosofia di Modena
l’Ufficio Comunicazione Infn ha proposto un’incontro sul meccanismo di Higgs. Questo mec- 8.4 PROSPETTIVE
canismo si intreccia strettamente con l’idea che
sia la stessa presenza della vita a giustificare i Il 2012 è stato un anno in cui, forti delle espevalori delle costanti fondamentali che hanno rienze dell’ultimo quinquennio, l’Ufficio Comuconsentito lo sviluppo dell’universo così com’è nicazione è riuscito a fare un salto quantitativo
oggi.. Questo tema ha animato il dibattito tra e qualitativo in più direzioni. Si sono provati
due fisici che sul principio antropico la pensano con successo due differenti format televisivi. Si
in modo diverso: Andrei Linde, cosmologo della è provata la formula della conversazione pubblica
Standford University, promulgatore di questa tra fisici di punta a livello internazionale e pre-
2013 imp lavorazione:cap VIII 25/09/13 10:33 Pagina 8
210
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE ATTIVITÀ DI COMUNICAZIONE E DI DIVULGAZIONE SCIENTIFICA
sentatori televisivi davanti a un pubblico di
grandi dimensioni. Si è cercato di entrare con
più incisività nel dibattito culturale del Paese
partecipando al Festival della Filosofia, anche
qui con grande successo. Queste sperimentazioni
hanno conosciuto tutte un notevole consenso
di pubblico anche grazie al fatto che nel 2012
la scoperta del bosone di Higgs. ha avuto una
grande eco mediatica (anche grazie al nostro
lavoro).
Il 2013 sarà l’anno in cui l’attenzione dell’opinione
pubblica si concentrerà sugli eventuali nuovi
dati sul bosone di Higgs che dovessero emergere
dall’analisi dei dati delle collisioni effettuate
fino ai primissimi mesi del 2013. L’altro punto
di attenzione sarà l’inizio dei complessi e imponenti lavori di rafforzamento di LHC che dovranno
culminare, nel giro di due anni, nella nuova
macchina dalla luminosità e l’energia quasi raddoppiate. L’Ufficio comunicazione farà attenzione
a questi due elementi rilevanti, producendo
materiale di vario tipo per riuscire a trovare
spazio sui media. Nello stesso tempo, sarà
attento a promuovere un’immagine del lavoro
del ricercatore nella fisica delle alte energie che
sia rafforzata proprio dalla avventura del bosone
di Higgs.
Il 2013 sarà inoltre l’anno del centenario di
Bruno Pontecorvo. L’Ufficio comunicazione cercherà sia di dare un supporto alle iniziative già
previste, sia di veicolare l’immagine e la storia
di questo grande fisico italiano verso i media e
il grande pubblico.
Un altro tema importante sarà, coerentemente
con lo sforzo nella direzione del trasferimento
tecnologico che l’INFN sta compiendo, accendere
i riflettori su quegli esempi, molti e qualificati,
di ricaduta della ricerca di base nello sviluppo di
tecnologie importanti dal punto di vista industriale
e sociale. Gli strumenti per queste iniziative saranno quelli collaudati in questi anni, assieme
alla spinta, sempre presente nella cultura dell’Ufficio comunicazione, verso la sperimentazione
di soluzioni inedite.
2013 imp lavorazione:cap IX 25/09/13 10:33 Pagina 1
2013 imp lavorazione:cap IX 25/09/13 10:33 Pagina 2
9.
LE PARI OPPORTUNITÀ
2013 imp lavorazione:cap IX 25/09/13 10:33 Pagina 3
9.1 IL BENESSERE ORGANIZZATIVO E LA
VALORIZZAZIONE DELLE DIFFERENZE
COME ELEMENTI DI SVILUPPO
DI UNA SCIENZA CONSAPEVOLE
Un principio base di Horizon2020 è l’adozione
di un nuovo approccio strategico alla ricerca e
all’innovazione che porti l’Europa attraverso misure straordinarie a diventare "la più dinamica
e competitiva economia della conoscenza nel
mondo". Per raggiungere l’eccellenza scientifica
e tecnologica, è necessario assumere entro il
2020 un milione di nuovi ricercatori/ricercatrici,
ed in particolare incrementare significativamente il numero di donne. In particolare il programma di Horizon2020 richiede:
“Gender equality shall be promoted in particular
by supporting changes in the organization of research institutions and in the content and design of research activities – that means structural
changes, changing the science culture”.
213
PIANO TRIENNALE 2013-15
“Gender will be addressed as a cross-cutting
issue in order to rectify imbalances between
women and men, and to integrate a gender dimension in research and innovation programming and content. Horizon 2020 includes
specific provisions to incentivize such cross-cutting actions”.
“Horizon 2020 shall ensure the effective promotion of gender equality and the gender dimension in research and innovation content”
/
LE PARI OPPORTUNITÀ
Occorre definire una politica reale di eguaglianza di genere che tenga conto non solo delle
necessità, delle aspettative e degli interessi delle
donne, ma sia la precondizione per lo sviluppo
di un ambiente di lavoro sostenibile e centrato
sulle “persone”.
In tale contesto l’Italia ha da tempo istituto i Comitati di Pari Opportunità per primi e, circa 2
anni fa, i Comitati Unici di Garanzia con l’intento di creare strutture interne al mondo della
Pubblica Amministrazione che potessero proporre, seguire, valutare idee per lo sviluppo di
piani di politiche del personale in ottica della diversità, genere, generazionale e culturale (diversity mainstreaming): manca però a tutt’oggi il
supporto di una reale politica italiana di sostegno alle donne nel mondo del lavoro che tenga
conto delle problematiche e delle tematiche che
esse portano avanti.
Le azioni positive
Durante questi anni sia il CPO, che il CUG INFN
hanno proposto diverse azioni specifiche; nel
2011 il CUG, sul solco del percorso già tracciato
dal CPO, ha presentato, con l’approvazione dei
sindacati, un innovativo Piano Triennale di
Azioni Positive (PTAP) relativo al triennio 20112013, ispirandosi alle strategie proposte dalla
Comunità Europea per la realizzazione delle Pari
Opportunità fra uomini e donne nella società ed
in particolare nella scienza. Il Piano è stato adottato dall’Ente. Il piano è stato redatto tenendo
conto del fatto che i concetti di parità e di pari
opportunità debbano rientrare nel piano di sviluppo dell’Ente attraverso l’implementazione di
un sistema di gestione delle risorse umane libero
da pregiudizi di genere, attento alle necessità,
alle aspirazioni, agli stili di vita delle donne e
degli uomini. Per il conseguimento di tali obiettivi, il PTAP è suddiviso in aree d’intervento:
•
•
•
•
•
Implementazione di un Bilancio Sociale dell’Ente attraverso l’analisi di statistiche di genere e generazionali;
Promozione della cultura di genere;
Valorizzazione delle Risorse Umane;
Salute e benessere organizzativo;
Elaborazione di una strategia delle risorse
umane per i ricercatori.
Ogni area d’intervento viene affidata ad un
gruppo di lavoro, che spesso interagisce con altre
realtà lavorative dell’Ente e può avvalersi del contributo di esperti esterni. Ogni gruppo di lavoro,
con un proprio referente, sviluppa il tema affidatogli indicando misure e comportamenti che
l’INFN potrà adottare tramite l’applicazione di atti
regolamentari. C’è infine da sottolineare che la
struttura stessa dell’INFN, dalle commissioni scientifiche, ai rappresentanti del personale, alla stessa
formazione del Direttivo, ben si adatta ad una fattiva cooperazione tra i diversi attori del processo
politico-gestionale dell’Ente, all’interno della
quale il CUG può trovare una buona collocazione
per sviluppare le sue attività e per portare avanti
il processo di innovazione metodologica a cui è
demandato per legge.
I gruppi di lavoro
Implementazione di un bilancio sociale dell’ente attraverso statistiche di genere e generazionali
Il CUG, partire dalla sua costituzione, si è dotato
di un gruppo di lavoro allo scopo di raccogliere
2013 imp lavorazione:cap IX 25/09/13 10:33 Pagina 4
numero dipendenti
La Fig. 9.1 riporta, aggiornate a dicembre 2011, le
distribuzioni per fasce di età, disaggregate per genere, per le varie tipologie di personale.
Le distribuzioni sono fortemente non uniformi, come
dovrebbero invece essere per assicurare il passaggio
di competenze e la continuità delle attività. La distribuzione che è maggiormente variata negli anni è
quella dei tecnici, come emerge dal confronto con
l’analoga distribuzione per il 2003, riportata nella Tabella in Fig. 9.2. Nel 2011 il numero di giovani è
molto più basso che nel 2003.
Personale INFN 2011
Questa mancanza di un adeTotale
1811
guato ricambio generazionale
Uomini
1368
comporterà nel tempo una
Donne
443
perdita delle alte compotenze
Donne/Totale
0,24
che si sono sviluppate all’interno dell’INFN, grazie alle ricerche di punta, svolte
che non trovano riscontro in altre realtà.
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Ricercatori Tecnologi
Tecnici
Amministr.
Uomini
472
198
645
52
Donne
131
31
41
246
Totale
Donne/Totale
603
229
686
298
0,22
0,14
0,06
0,83
Fig. 9.1: Distribuzione del personale dipendente a tempo indeterminato
nei diversi profili, separatamente per donne e uomini, nel 2011.
2011
Calo in %
Ricercatori
Tecnologi
Amministrativi
Tecnici
278
123
152
405
145
72
107
252
- 48%
- 41%
- 29%
- 38%
Totale
958
576
- 40%
Fig. 9.2: Personale al di sotto dei 45anni nei diversi profili: confronto
fra il 2003 e il 2011.
214
LE PARI OPPORTUNITÀ
Statistiche di genere e generazionali
2003
/
Il personale INFN a tempo indeterminato conta, a
dicembre 2011, 1811 dipendenti: le donne sono
443, gli uomini 1368, con un rapporto
uomini/donne di 3 a 1. Il personale si distribuisce
nei profili di tecnico (37.6%), ricercatore (33% del
personale), amministrativo (16.4%) e tecnologo
(12.6%). Il rapporto uomini/donne è pari a 3.6
per i ricercatori, 6.3 per i tecnologi, 18.6 per i tecnici; il rapporto donne/uomini è 4.7 per gli amministrativi. Benché il numero complessivo di
dipendenti e la frazione di donne nei diversi profili
siano rimasti pressoché costanti dal 2003 (anno a
partire dal quale abbiamo i dati per questo studio), la distribuzione per fasce di età del personale
è variata drasticamente portando a un complessivo sensibile invecchiamento, in conseguenza
della significativa diminuzione delle assunzioni e
dell’aumento dell’età dei neo-assunti come anche
del basso numero di pensionamenti. La Tabella 1
riporta la variazione dal 2003 al 2011 del numero
di dipendenti con meno di 45 anni. I dipendenti
sotto i 45 anni sono passati da 958 a 576, con
un calo di 382 unità, pari a – 40%. In particolare,
il numero di ricercatori sotto i 45 anni si è dimezzato. Nel 2011, l'INFN ha solo 217 ricercatori e
tecnologi sotto i 45 anni di età.
PIANO TRIENNALE 2013-15
e analizzare dati, disaggregati per genere e per
età, relativi a tutto il personale INFN dipendente
ed associato. Tali elaborazioni statistiche sono
elementi strategici nel processo di gestione della
conoscenza dell’ente e rappresentano, quindi,
uno strumento fondamentale per la definizione
di politiche di miglioramento ed innovazione.
Su queste basi, il CUG ha proposto all'INFN di
dotarsi di un proprio Bilancio Sociale, analogamente a quanto fatto da altri enti di ricerca,
come il CNRS francese. Questo avrà lo scopo di
monitorare l'impatto dei cambiamenti e delle politiche dell'ente sul personale, soprattutto in un
contesto, come quello attuale, di profondi cambiamenti nel mondo nazionale della ricerca. Gli indicatori statistici dovranno misurare lo stato del
personale, l'evoluzione del lavoro nella ricerca, l'andamento delle carriere, il rispetto della diversità con
riferimento ai settori di ricerca, alla distribuzione
sul territorio, all'inquadramento professionale, alla
distribuzione per età, alla parità di genere, come
anche di seguire lo stato della formazione, dell'azione sociale, della prevenzione medica. A questo scopo, l’INFN ha istituito un gruppo di lavoro
di cui fanno parte rappresentati del CUG e del personale, che in collaborazione con la direzione del
personale e con la commissione delle banche dati,
dovrà stabilire le basi per un corretto sviluppo del
bilancio sociale. Al momento il lavoro del gruppo
Bilancio Sociale è in fase di definizione, per cui le
analisi del personale presentate nel seguito, basate
sulla banca dati degli associati, le banche dati delle
commissioni scientifiche e, per i dipendenti, sui dati
del conto annuale aggiornati al 31/12/2011, sono
frutto del gruppo di lavoro interno al CUG.
2013 imp lavorazione:cap IX 25/09/13 10:33 Pagina 5
numero dipendenti
Distribuzione personale tecnologo fasce età 2011
60
50
40
30
20
10
0
35-39
40-44
45-49
50-54
55-59
60-64
> 64
Uomini
18
43
53
45
22
16
1
Donne
2
9
7
8
3
2
0
0,17
0,11
0,15
0,12
0,11
0
Donne/Totale 0,1
140
120
100
80
60
40
20
0
30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-59 60-64
> 64
Uomini
7
40
61
130
125
56
50
3
Donne
3
16
18
30
41
15
6
2
0,28
0,22
0,18
0,24
0,21
0,10
0,4
Donne/Totale 0,3
numero dipendenti
numero dipendenti
Distribuzione personale ricercatore fasce età 2011
Distribuzione personale tecnico fasce età 2011
PIANO TRIENNALE 2013-15
numero dipendenti
215
/
160
140
120
100
80
60
40
20
0
LE PARI OPPORTUNITÀ
20-24 25-29 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-59 60-64
Uomini
1
4
30
60
146
123
142
104
35
0
0
0
3
8
10
9
9
2
Donne/Totale
0
0
0
0,047 0,051 0,075 0,059 0,079 0,054
Distribuzione personale amministrativo fasce età 2011
numero dipendenti
160
140
120
100
80
60
40
20
0
< 29 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-59 60-64 > 64
Uomini
29
86
127
137
140
71
61
29
Donne
1
1
13
11
2
6
6
3
Donne/Totale 0,03
Donne
70
60
50
40
30
20
10
0
Per gli amministrativi, vediamo che nel 2011
l’età di assunzione è superiore ai 34 anni, aumentando di ben quattro unità rispetto al 2003.
La distribuzione per i ricercatori è piccata fra i
45 e i 54 anni, da confrontare con quella del
2003 piccata tra i 40 e 44 anni. Si noti, inoltre,
che per i ricercatori la coda della distribuzione
verso età più elevate descresce significativamente. Questo è legato al fatto che, in passato,
molti ricercatori passavano all'università durante
la progressione di carriera; passaggio ora molto
meno frequente.
In presenza di distribuzioni per età non uniformi,
quali quelle della Fig. 9.3, il vincolare le assunzioni al 20% dei pensionamenti è quanto mai
inadeguato. Quanto detto per i tecnici, sulla trasmissione delle competenze tecniche e scientifiche, vale anche per i diversi profili e, nel futuro,
comprometterà notevolmente le attività dell’ente, specialmente nelle piccole sezioni.
25-29 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-59 60-64 > 64
Uomini
0
3
5
8
16
8
11
0
Donne
1
7
29
54
59
47
36
12
1
Donne/Totale
1
0,7
0,86
1
0,5
0,85 0,87 0,78 0,85
1
Fig. 9.3: Distribuzione del personale per fasce di età nei diversi profili,
separatamente per donne e uomini, nel 2011.
0,01 0,09 0,07 0,01 0,08 0,09 0,09
2
1
0,33
Fig. 9.4: Distribuzione del personale tecnico per fasce di età, separatamente per donne e uomini, nel 2003.
Nella Fig. 9.4 appare anche la frazione di donne
nelle diverse fasce di età, che rivela come la disparità di genere si mantenga nelle nuove generazioni. Per i ricercatori, la conservazione della
disparità è ulteriormente evidente dal fatto che
il numero di dipendenti donne sopra e sotto i
50 anni è praticamente uguale, 64 rispetto a 67,
con un rapporto di 3.6 uomini per ogni donna
in entrambi i casi.
Per quanto attiene le progressioni di carriera per i
ricercatori, nel 2011 solo 14 donne sono dirigenti,
il 10.6% delle donne, registrando un leggero aumento rispetto al 2003.
Gli uomini dirigenti sono invece il 21.8% del personale ricercatore maschile, ovvero una ricercatrice diventa dirigente con una frequenza pari alla
metà di quella di un uomo.
Le ricercatrici diventano dirigente o primo ricer-
2013 imp lavorazione:cap IX 25/09/13 10:33 Pagina 6
30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-59 60-64 65-69 70-77
Uomini
1
36
70
121
111
90
111
95
Donne
1
6
23
26
20
17
23
5
0
0,14
0,25
0,18
0,15
0,16
0,17
0,05
0,00
Donne/Totale 0,50
35
216
2002
2004
2006
2008
2010
2012
Uomini
208
248
192
171
194
179
Donne
112
149
120
107
107
106
Donne/Totale 0,35
0,38
0,38
0,38
0,36
0,37
b
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
2002
2004
2006
2008
2010
2012
Uomini
539
724
766
716
757
654
Donne
202
266
269
289
314
276
Donne/Totale 0,27
0,27
0,26
0,29
0,29
0,30
Fig. 9.7: Distribuzione per genere dei laureandi magistrali (a); dottorandi e assegnisti (b) con associazione scientifica all’INFN, dal 2002
al 2012.
LE PARI OPPORTUNITÀ
Nel 2012, tali associazioni sono 791, mentre
erano 955 nel 2004 con un calo del 17%. Le
donne (121) rappresentano soltanto il 15% del
totale, numero pressoché invariato rispetto al
2004 in cui erano 119, il 12%. Gli associati con
meno di 45 anni sono 137 rispetto ai 229 nel
2004 con un calo del 40%. Per le donne sotto
ai 45 anni si registra invece un leggero aumento: sono ora il 21.9% da confrontare col
19.2% del 2004.
È essenziale sottolineare, per stabilire le aree di
intervento, che il basso numero di giovani ricercatrici non è giustificato dalla mancanza di giovani donne in questo settore. Infatti, la Fig.9.7a
mostra come ogni anno circa 300 laureandi magistrali vengono associati all’INFN, numero stabile almeno dal 2003. Tra questi, le donne sono
il 38-41%, frazione tra le più alte in Europa. Gli
300
250
200
150
100
50
0
/
Fig. 9.6: Distribuzione per genere ed età del personale universitario
con incarico di ricerca scientifica nel 2012.
numero dipendenti
a
numero dipendenti
120
100
80
60
40
20
0
PIANO TRIENNALE 2013-15
numero di associati
catore con frequenza simile a quella degli uo- studenti PHD e i post-doc con associazione
mini (vedi Tabella di Fig. 9.5), ma con circa 5 scientifica (vedi Fig. 9.7b, che riporta le associaanni di ritardo.
zioni al primo trimestre di ogni anno) sono circa
1000 ogni anno. Tra questi
2003
2011
le donne sono il 27-30%.
donne
uomini
donne
uomini
In ogni caso, le donne dottorande o post-doc sono anDirigenti
8/104=7,6%
107/460=23% 14/131=10,6% 103/472=21,8%
cora tante, una donna ogni
di ricerca
2.4 uomini, rispetto a una
Dirigenti
45/104=43% 253/460=55% 70/131=60,3% 305/472=64%
donna ogni 3.6 uomini o
o primi
peggio se si considerano le
ricercatori
ricercatrici INFN al di sotto
Fig. 9.5: Confronto delle carriere per ricercatori/ricercatrici fra il 2003 dei 45 anni. Questi dati ben rappresentano l’ane il 2011.
damento del fenomeno, ma non possono essere
Non sono ancora disponibili i dati per controllare utilizzati come numeri assoluti in quanto i datail differenziale retributivo per uomini e donne.
base sono ancora in evoluzione. Si evidenzia
La Fig. 9.6 mostra la distribuzione per genere ed quindi una diminuzione significativa della preetà per ricercatori e professori universitari con senza femminile nel passaggio a posizioni a
contratto di associazione di incarico di ricerca tempo indeterminato. Un leggero migliorascientifica. Anche per gli universitari la distribu- mento si è avuto con le assunzioni del 2009 e
zione non è uniforme.
più recentemente in seguito al concorso nazionale del 2010, in cui sono state assunte 10
donne su 37 posti disponibili (27%); le donne
140
che avevano applicato erano il 26%.
2013 imp lavorazione:cap IX 25/09/13 10:33 Pagina 7
È interessante notare come la presenza delle
donne non sia uniforme nelle differenti Commissioni Scientifiche Nazional. I dati dei Consuntivi Scientifici, aggiornati al 2011, sono riportati
nella Tabella in Fig. 9.8, che mostra la frazione
di donne rispetto al totale per ogni voce.
Responsabili
nazionali
CSN1 CSN2 CSN3 CSN4 CSN5
16% 23% 31% 6% 11%
Responsabili
locali
25%
16%
22% 11% 21%
Coordinatori
31%
25%
41% 18% 10%
FTE INFN
17%
16%
19% 12% 14%
FTE associati
18%
22%
24% 14% 28%
Presentazioni a
conferenze
26%
27%
32% 13% 23%
Tesi PHD
30%
31%
33% 11% 43%
Tesi magistrali
30%
42%
38%
8%
Per meglio analizzare le disparità fra le varie
commissioni nazionali, è stata riportata in Fig.
9.9 la distribuzione nelle varie commissioni del
personale universitario con incarico di ricerca
scientifica. Il numero di ricercatrici teoriche è
confrontabile con quello delle ricercatrici in
ognuno delle altre quattro commissioni sperimentali, ma rappresentano una percentuale
molta piccola del numero totale di ricercatori
teorici (9%).
Infine, nella giunta esecutiva c’è per la prima
volta una donna, 4 sono gli uomini. Nel consiglio direttivo ci sono 3 donne e 33 uomini. Le
donne evaporano nelle commissioni tecniche e
scientifiche, rimanendo una frazione rilevante
solo nei comitati CUG (66%), OIV (66%), comitato scientifico dei laboratori del Sud (42%, 3
su 7), disciplinare (33%), mentre sono completamente assenti nei comitati scientifici di Frascati, Legnaro, Gran Sasso (25 uomini).
Conclusioni:
50%
•
Fig. 9.8: Frazione di donne nelle differenti commissioni scientifiche
nazionali, dati dei consuntivi scientifici al 17/10/2012.
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE PARI OPPORTUNITÀ
Nelle commissioni 1, 2 e 3 la presenza femminile •
in posizioni di responsabilità è maggiore della
loro presenza numerica; le donne sono solo il
16-24% in termini di FTE, la percentuale di
donne tra i responsabili locali varia dal 16% al
25%, ma sale al 16-31% tra i responsabili na- •
zionali e al 28-39% tra i coordinatori locali, carica di tipo elettiva.
Appare più critica la presenza delle donne nel
gruppo teorico, dove rappresentano solo il 6% Le milestone
dei responsabili nazionali pur essendo il 12-13% Promozione della cultura di genere: Le miledegli FTE.
stone
I) Implementare un linguaggio non sessista nei
documenti ufficiali dell’Ente;
Personale con associazione 2011
Organizzare corsi di formazione, seminari e
II)
800
workshop sulla normativa e strategia italiana
700
ed europea relativa alle tematiche di genere
600
per la formazione-informazione del personale
500
ai vari livelli, compresa la dirigenza;
400
Corsi di formazione per la dirigenza: una riIII)
300
flessione sulle politiche di diversity manage200
ment per tener conto di come la parità di
100
trattamento non può prescindere dalla con0
Sperim. Gruppo1 Gruppo2 Gruppo3 Gruppo4 Gruppo5
siderazione della diversità;
Uomini
683
202
193
114
174
421
IV)
Utilizzare le pagine INFN per la diffusione di
Donne
184
45
41
31
67
43
Donne/Totale 0,21
note informative sulla distribuzione del per0,18
0,18
0,21
0,28
0,09
sonale in ottica di genere, sulle eccellenze
Fig. 9.9: Personale universitario a tempo indeterminato con associafemminili, sui sistemi di mentoring al femzioni scientifica, separatamente per donne e uomini.
minile;
numero di associati
217
Il forte calo dei giovani mette a rischio il funzionamento dell'ente e rende critico il trasferimento di competenze fra generazioni;
Le ricercatrici donne a dipendenti a tempo indeterminato non stanno aumentando, ovvero
la disparità di genere non si riduce nel tempo
benché vi sia una costante forte presenza di
giovani donne che si avvicina alla ricerca;
La disparità della presenza femminile nelle diverse commissioni scientifiche indica problematiche su cui le commissioni devono interrogarsi.
2013 imp lavorazione:cap IX 25/09/13 10:33 Pagina 8
V)
Definire dei moduli didattici per la promozione della cultura di genere da inserire nei
corsi di formazione nazionali dell’Istituto.
218
/
LE PARI OPPORTUNITÀ
Salute e benessere organizzativo: Le milestone
I) Adozione di programmi di miglioramento della
sicurezza e salute sul lavoro, con particolare riguardo alla valutazione del rischio e delle fonti
di stress lavoro-correlato tenendo conto delle
differenze di genere, generazionali, delle specifiche tipologie contrattuali, della provenienza
da altri paesi (Testo Unico in materia di Sicurezza -D.Lgs n. 106/09, già D.Lgs. 81/08);
II) Prosecuzione del Ciclo di Conferenze sulle
patologie in ottica di genere;
III) Integrazione del programma sull’analisi dello
stress da lavoro correlato con analisi del Benessere a valle della conclusione del progetto
“Benessere organizzativo e management”,
realizzato tramite la somministrazione del
Elaborazione di una strategia delle risorse
umane per i ricercetori: Le milestone
Questa azione è stata introdotta nel Piano Triennale di Azioni Positive (PTAP), al fine di identificare le misure necessarie alla elaborazione ed
adozione di una strategia delle risorse umane
per i ricercatori che aderisse alla „Human Resources Strategy for Researchers“ (HRS) della
Commissione Europea.
La HRS è uno strumento della Commissione Europea, approvato nel 2008, per aiutare le istituzioni di ricerca ad applicare al meglio, nelle loro
procedure e prassi, non solo i princìpi contenuti
nella „Carta Europea dei Ricercatori“ ma anche
ad adottare il „Codice di condotta per l’assunzione dei ricercatori“, in essa contenuto (C&C,
Chart & Code).
La HRS si articola in cinque passi che aiutano,
l’istituzione che l‘adotta, sia a misurare la distanza tra le sue procedure e prassi dai principi
contenuti nelle C&C, che a rendere trasparente
e pubblicamente fruibile l’approccio della stessa
nell’applicazione dei princìpi contenuti nella
C&C. In estrema sintesi, l’HRS, individua una
metodologia che, attraverso una analisi interna,
mette a punto un piano di azioni concrete che,
una volta finalizzate, permettano di applicare al
meglio i princìpi della C&C. Una volta messo a
punto ed approvato, il piano viene pubblicato e
sottoposto ad uno scrutinio e verifica periodica
da parte della Commissione Europea e della istituzione stessa. L’adozione della C&C non solo
viene fortemente caldeggiata nei protocolli di
intesa tra MIUR e Dipartimeto delle Pari Opportunità, ma assume un ruolo importante nella visione di H2020, dove si dichiara che: „Per
contribuire all'attrattiva delle carriere nella ricerca, Horizon 2020 dedicherà un'attenzione
adeguata alla Carta europea dei ricercatori e al
Codice di condotta per l'assunzione dei ricerca-
PIANO TRIENNALE 2013-15
Valorizzazione delle risorse umane: Le milestone
I) Promuovere la presenza femminile nei livelli
decisionali, monitorando il raggiungimento
dell’obiettivo del 25% richiesto dalla Commissione Europea;
II) Monitorare che in tutte le commissioni di
concorso almeno un terzo dei posti per commissionario sia riservato alle donne “ salvo
motivata impossibilità;
III) Norme sulla TRASPARENZA: istituire una
banca dati per ogni concorso con i curricula
dei commissari;
IV) Analisi delle problematiche dei dipendenti attraverso la somministrazione di questionari
appositamente sviluppati;
V) Realizzazione di una newsletter da pubblicare
sul sito dell’INFN al cui interno siano inserite
“interviste” con dipendenti dell’Ente, sia a
tempo indeterminato che a tempo determinato ed anche donne che abbiano svolto parte
della loro carriera nell’INFN per poi affrontare
percorsi diversi;
VI) Definire azioni atte a conciliare il tempo di lavoro e il tempo di cura (vedi ridistribuzione
dei fondi per asili nidi, scuole materne, scuole
estive, sostegno alla famiglia e alla disabilità).
Analisi della possibilità di introduzione della
modalità del Telelavoro;
VII) Incentivare la presenza femminile a tutti i livelli della ricerca, sia quello di ingresso, che
per quanto attiene la progressione di carriera.
questionario Magellano del Dipartimento
della Funzione Pubblica in tutte le strutture
dell’ENTE. Elaborazione di linee guida uniche
(stress e benessere) a cura di un opportuno
gruppo di lavoro della commissione CNPISA,
in collaborazione con componenti del CUG;
IV) Svolgimento di azioni di miglioramento, a cura
di una psicologa, per affrontare alcune delle
problematiche riscontrate, per la risoluzione ad
esempio di situazioni conflittuali fra dipendenti.
IV) Introduzione di sistemi di reintegro al lavoro
del personale che è stato assente per maternità, problemi di cura dei figli e/o dei genitori.
2013 imp lavorazione:cap IX 25/09/13 10:33 Pagina 9
tori, nonché ad altri quadri di riferimento pertinenti definiti nel contesto del Servizio Europeo
della Ricerca, pur rispettandone il carattere volontario.“
Il gruppo di lavoro, costituito all’interno del
CUG, ha quindi effettuato:
•
•
•
•
Una riflessione sulle motivazioni che inducono ad adottare una HRS e sugli obiettivi e
benefici che si intendono raggiungere;
Uno studio preliminare delle documentazioni
ufficiali della Commissione Europea, nonché
delle istituzioni italiane che hanno già adottato l’HRS;
Contatti e scambio di informazioni con alcuni
dei responsabili dell’attuazione della HRS,
nelle istituzioni suddette;
Sensibilizzazione degli organi direttivi dell’Ente sulla HRS.
Le prossime milestone del gruppo sono:
•
•
219
PIANO TRIENNALE 2013-15
•
Sensibilizzazione dei rappresentanti del personale sulla HRS ai fini del massimo coinvolgimento di tutti i protagonisti della ricerca
nell’Ente;
Organizzazione di incontri di formazione con
esperti e responsabili delle istituzioni che
hanno già adottato l’HRS;
Nel caso di adozione della HRS da parte dell’Ente, tutti i passi necessari al suo riconoscimento da parte della Commissione Europea.
/
LE PARI OPPORTUNITÀ
9.2 IL PROGETTO EUROPEO GENIS LAB THE GENDER IN SCIENCE AND
TECHNOLOGY
L’INFN, in qualità di partner del progetto GENIS
LAB (Support Actions, FP7-Science in Society2010-1), da gennaio 2011 è coinvolto in un programma di lavoro condiviso con gli altri partners
europei: Fondazione Brodolini (coordinatore),
Associazione Donne e Scienza, International
Training Centre of the International Labour Organization (Italia), Blekinge Tekniska Hogskola
(Svezia), Faculty of Technology and Metallurgy
Univ. of Belgrade (Serbia), Kemijski Institut (Slovenia), Leibniz Inst. Fur polymerforschung Dresden E.V. (Germania), Agencia Estatal Consejo
Superior de Investigaciones Cientificas (Spagna).
Il progetto, della durata di 48 mesi, si propone di
realizzare alcuni cambiamenti strutturali nelle organizzazioni scientifiche coinvolte, al fine di su-
perare i fattori che limitano la partecipazione
delle donne nella ricerca attraverso la promozione di azioni comuni e lo scambio di best practices e metodologie innovative per la promozione
del mainstreaming nella scienza.
Il progetto è attivo in tre aree di azione prioritarie: Gestione risorse umane e genere; Dimensione finanziaria dell’organizzazione e ‘gender
budgeting’; Cultura organizzativa e stereotipi.
Nella prima fase le organizzazioni scientifiche
sono state coinvolte in un Audit Partecipativo di
Genere (coordinato dall’ITC/ILO) che ne ha individuato i punti forza e i punti di debolezza. In
particolare per l’INFN l’indagine ha coinvolto la
sede Amministrativa dell’ENTE a Frascati e la sezione di Trieste. Questa sede è stata scelta in
quanto rappresentativa di tutte le categorie di
personale e per il supporto all’iniziativa offerto
dalla Direzione di Trieste. A seguito dell’INFN
‘Gender profile’, sono state raccolte alcune ‘raccomandazioni’ inviate alla GE.
Durante la seconda fase sono stati attivati dei
Virtual Labs come terreno di scambio di materiali e “good practices”, che saranno la base di
partenza per le azioni di miglioramento e per i
cambiamenti strutturali che verranno programmati e attuati nelle successive fasi progettuali.
2013 imp lavorazione:cap IX 25/09/13 10:33 Pagina 10
2013 imp lavorazione:cap X 04/10/13 20:43 Pagina 1
2013 imp lavorazione:cap X 04/10/13 20:43 Pagina 2
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2013 imp lavorazione:cap XI 25/09/13 10:55 Pagina 1
2013 imp lavorazione:cap XI 25/09/13 10:55 Pagina 2
11. LE RISORSE DI PERSONALE
DELL’ISTITUTO
2013 imp lavorazione:cap XI 25/09/13 10:55 Pagina 3
La distribuzione del personale dipendente a tempo tro che in tale numero sono contenute anche 31
indeterminato e dei relativi costi in servizio al 31- unità di personale tecnico amministrativo, che
risultano soprannumerarie, a seguito della ri10-2012 è riassunta nella Tabella in Fig. 11.1.
PERSONALE A TEMPO INDETERMINATO AL 31 OTTOBRE 2012
PROFILO E LIVELLO
DOTAZ.
ORGAN.
AL
PERSONALE
IN SERVIZIO
AL 1/1/2012
1/1/2012
(DELIBERA
CD N.
COSTO
UNITARIO
EX DM
MIUR
18/08/11
ASSUNTI
DAL
DOTAZ.
ORGAN.
PROVVIS.
EX DL.
95/12 AL
CESSATI
DAL 1/1/2012
AL 30/10/2012
1/1/2012
AL
31/10/12
PERSONALE
IN SERVIZIO
AL 31/10/2012
7/7/2012
12864/
2011)
M
DIRIGENTE I FASCIA
DIRIGENTE II FASCIA
DIRIGENTE DI RICERCA
PRIMO RICERCATORE
RICERCATORE
DIRIGENTE TECNOLOGO
PRIMO TECNOLOGO
TECNOLOGO
CTER IV
CTER V
CTER VI
OPERATORE TECNICO VI
OPERATORE TECNICO VII
OPERATORE TECNICO VIII
AUSILIARIO TECNICO VIII
FUNZIONARIO AMM. IV
FUNZIONARIO AMM. V
COLLABORATORE AMM. V
COLLABORATORE AMM. VI
COLLABORATORE AMM. VII
OPERATORE AMM. VII
OPERATORE AMM. VIII
1
0
1
1
118 103
268 203
224 168
45
40
94
79
114
77
337 319
173 165
94
67
89
68
12
12
9
3
7
7
51
11
17
3
166
24
57
13
20
1
7
1
2
1.90 1.365
F
0
0
14
65
52
3
12
16
17
8
6
4
0
0
0
39
13
132
45
10
6
TOT
0
1
117
268
220
43
91
93
336
173
73
72
12
3
7
50
16
156
58
11
7
0
442 1.807
M
78.110,76
78.110,76
78.259,32
61.604,94
49.206,13
78.259,32
61.604,94
49.206,13
50.658,14
46.736,12
43.172,41
43.172,41
39.902,84
37.683,95
37.683,95
50.658,14
46.736,12
46.736,12
43.172,41
39.902,84
39.902,84
37.683,95
7
5
1
4
1
F
TOT
1
1
1
6
1
1
3
1
1
1
27
7
COSTO
7
5
1
5
1
1
6
1
1
0
547.815,24
308.024,70
49.206,13
391.296,60
61.604,94
49.206,13
303.948,84
46.736,12
43.172,41
0,00
3
1
140.208,36
43.172,41
2
79.805,68
34 2.064.197,56
Fig. 11.1: distribuzione del personale dipendente a tempo indeterminato e dei costi relativi, al 31 ottobre 2012.
229
M
1
1
113
96
263 198
218 167
40
36
92
78
93
77
332 313
172 164
73
66
71
68
12
12
3
3
7
7
50
11
16
3
153
24
57
13
11
1
7
0
2
0
1.786 1.338
F
DOTAZ. POSTI
ORGAN. DOTAZ.
PROP.
RID.
EX DL.
PER
APPL.
DOPO
TAGLIO ART. 2
10%
DL.
TEC-AMM 95/12
TOT
0
0
1
14 110
65 263
52 219
2
38
12
90
15
92
17 330
8 172
6
72
4
72
0
12
0
3
0
7
39
50
13
16
129 153
44
57
10
11
5
5
0
0
435 1.773
CESSANDI
DAL 1/11/2012
AL 31/12/2012
M
1
1
118
268
224
45
94
114
309
171
72
70
11
3
7
46
16
151
57
11
6
2
1.797
28
2
22
19
1
6
0
5
1
15
0
9
1
0
109
F
TOT
COSTO
1
1
1
1
2
3
4 313.037,28
1 61.604,94
1 49.206,13
1 78.259,32
2 123.209,88
6
3
9 625.317,55
PERSONALE
IN SERVIZIO
AL 31/12/2012
M
1
95
197
166
35
76
77
313
164
66
68
12
3
7
11
3
24
13
1
0
0
1.332
F
TOT
0
1
11 106
65 262
52 218
2
37
12
88
15
92
17 330
8 172
6
72
4
72
0
12
0
3
0
7
39
50
13
16
129 153
44
57
10
11
5
5
0
0
442 1.807
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE RISORSE DI PERSONALE DELL ’ ISTITUTO
chiesta riduzione di dotazione sopra accennata
e che cesseranno dall’attività per prepensionamento, secondo le modalità previste dal riferito
decreto legge. L’evoluzione temporale della dotazione organica e del personale in servizio è
mostrata in Fig. 11.2.
Si può notare che, a fronte di una riduzione
della dotazione organica da 2014 a 1906 avvenuta nel 2005, l’Istituto ha completato le assunzioni a tempo indeterminato, compatibilmente
con le restrizioni di legge, coprendo parzialmente il fabbisogno richiesto dalle proprie attività e giungendo, però, alla quasi saturazione
della pianta organica.
La tabella mostra una dotazione organica articolata sia per profili che per livelli secondo quanto
espressamente richiesto dalla Presidenza del Consiglio dei Ministri - Dipartimento della Funzione
Pubblica - con nota 51924 del 18 ottobre 2011.
L’INFN ha adottato tale nuova con deliberazione
del Consiglio Direttivo n. 12084 del 28 ottobre
2011. La medesima tabella riporta le divisione per
genere del personale in servizio. In considerazione
degli interventi di riduzione della spesa pubblica
richiesti dal decreto legge 6 luglio 2012, n. 95
convertito in legge 7 agosto 2012, n. 135 che
all’art. 2 ha disposto una riduzione delle dotazioni
2.200
organiche del personale tecnico ed amministrativo in misura non inferiore al 10% della spesa
2.000
complessiva relativa al numero dei posti di orga1.800
nico di tale personale, l’INFN ha formulato una
proposta di nuova dotazione secondo le riduzioni
1.600
riportate nella Tabella in Fig. 11.1.
1.400
La nuova dotazione organica - che l’INFN ha proposto al Ministero dell’Università, Istruzione e Ri1.200
cerca ed al Dipartimento della Funzione Pubblica
1.000
in data 28 Settembre - prevede la riduzione di 109
1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011
unità di personale tecnico amministrativo.
DOTAZIONE ORGANICA
A seguito di tale operazione, la dotazione orgaPERSONALE IN SERVIZIO
nica complessiva dell’ente scende da 1906 a
1797 unità. Al 31 dicembre 2012 il personale in Fig. 11.2: Evoluzione temporale della pianta organica e del personale
servizio presso l’INFN si prevede attestarsi a dipendente in servizio
1763 unità, in netta diminuzione rispetto al- Si registra inoltre una flessione del personale in
l’anno precedente. È importante rilevare peral- servizio per la mancata autorizzazione a proce-
2013 imp lavorazione:cap XI 25/09/13 10:55 Pagina 4
dere alle assunzioni previste nel 2010 e nel quanto richiesto dal Legislatore, l’INFN sta valu2011. Nel 2012 inoltre, come già descritto in tando con attenzione la situazione critica che l’osprecedenza, a seguito del ex art. 2 del decreto servanza delle norme ha determinato sia per il
SITUAZIONE PERSONALE A TEMPO DETERMINATO AL 31 OTTOBRE 2012
M
DIRIGENTE I FASCIA
DIRIGENTE II FASCIA
DIRIGENTE DI RICERCA
PRIMO RICERCATORE
RICERCATORE
DIRIGENTE TECNOLOGO
PRIMO TECNOLOGO
TECNOLOGO
CTER IV
CTER V
CTER VI
OPERATORE TECNICO VI
OPERATORE TECNICO VII
OPERATORE TECNICO VIII
AUSILIARIO TECNICO VIII
FUNZIONARIO AMM. IV
FUNZIONARIO AMM. V
COLLABORATORE AMM. V
COLLABORATORE AMM. VI
COLLABORATORE AMM. VII
OPERATORE AMM. VII
OPERATORE AMM. VIII
1
7
F
COSTO
4
61.604,94
541.267,43
22 12 1.673.008,42
21
1
1
M
2
F
COSTO
3
2
10
98.412,26
506.581,40
949.793,02
43.172,41
2
140.208,36
5 15
798.056,80
58 34 4.207.111,38
M
2
F
COSTO
M
F
2
34 18
1
61.604,94
63 11 3.641.253,62
1
87 23
10
7
820.275,79
33
1
37.683,95
1
4
186.944,48
1
9
438.931,24
17 16 1.514.583,98
TOT
8
COSTO
VARIAZIONI
COSTO
2015
IN SERVIZIO
AL 31/12/14
COMPLESSIVI
1
61.604,94
25 11 1.771.420,68
12
1
1
246.030,65
FONDI PROGETTO
VARIAZIONI
OVERHEAD
IN SERVIZIO
AL 31/12/13
FONDI ENTE
VARIAZIONI
PROFILO E LIVELLO
2014
IN SERVIZIO
AL 31/12/14
2013
IN SERVIZIO AL 31/10/2012
COSTO
COSTO
2
2 123.209,88
53 2.607.924,89 -6 47
1
1
78.259,32
1
1
61.604,94
110 5.412.674,30 -10 100
9
9 455.923,26
123.209,88
2.312.688,11
78.259,32
61.604,94
4.920.613,00
506.581,40
2 123.209,88
47 2.312.688,11
1
78.259,32
1
61.604,94
100 4.920.613,00
9 455.923,26
2 123.209,88
47 2.312.688,11
78.259,32
1
61.604,94
1
100 4.920.613,00
9 455.923,26
41
1
1.770.068,81
43.172,41
41 1.770.068,81
1
43.172,41
41 1.770.068,81
43.172,41
1
41 1.770.068,81
1
43.172,41
1
37.683,95
1
37.683,95
1
37.683,95
1
37.683,95
7
327.152,84
7
327.152,84
7
327.152,84
7
327.152,84
1 30
38 1.516.307,92
38
1.516.307,92
38 1.516.307,92
38 1.516.307,92
17 35 1.514.583,98 178 85
264 12.433.982,52
248 11.697.342,58
248 11.646.684,44
248 11.646.684,44
1
6
279.319,88
Fig. 11.3: Distribuzione del personale dipendente a tempo determinato e dei costi relativi, al 31 ottobre 2012.
6
230
/
LE RISORSE DI PERSONALE DELL ’ ISTITUTO
legge 6 luglio 2012, convertito in legge 7 agosto 2012, n. 135 la dotazione organica dell’istituto dovrebbe essere portata a 1797unità a
causa della riduzione di 109 unità del personale
Tecnico Amministrativo.
Al 31 Ottobre 2012 il personale a tempo determinato in servizio presso l’INFN è di 264 unità,
di cui 179 maschi ed 85 femmine. Il personale il
cui contratto grava su fondi di progetto è pari a
139 unità, quello il cui contratto grava su fondi
overhead di progetto è pari a 32 unità, mentre
quello su fondi ordinari dell’Ente era pari a 93
unità. Il costo del personale su fondi ordinari dell’Ente include quello di 21 stabilizzandi (16 Tecnologi e 5 Tecnici) di cui all’art. 1, comma 519
450
della legge 27 dicembre 2006, n. 296 per un to400
tale di circa 960.000 euro. Come si può vedere
350
dalla Tabella 11.2, sono in essere presso l’INFN
300
contratti a tempo determinato per circa 40 unità
250
di personale amministrativo e 30 unità di perso200
nale tecnico. La strategia dell’Ente prevedeva di
offrire al personale a tempo determinato la possi150
bilità di accedere al rapporto a tempo indetermi100
nato avviando un numero consistente concorsi
0
utilizzando almeno le risorse liberatesi dalle ces1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011
sazioni di personale intervenute negli anni 2009
e 2010, strategia che non potrà essere attuata a Fig. 11.4: Evoluzione temporale del personale a tempo determinato
causa della riduzione della dotazione organica
dell’Istituto di cui al citato decreto legge 6 luglio In generale, il fabbisogno di personale dell’INFN è
2012, n. 95. Non potendo non dare attuazione a sostanzialmente determinato, sul piano operativo,
PIANO TRIENNALE 2013-15
personale con contratto a tempo determinato, sia
per la necessità di assicurare il regolare svolgimento delle attività di supporto alla ricerca a cui
tale personale contribuisce presso le Strutture
dell’Ente. L’evoluzione temporale della dotazione
organica e del personale a tempo determinato è
illustrata in Fig. 11.4.
Si può notare un andamento correlato a quello
del personale in servizio presso l’ente, con un
picco pronunciato nell’anno 2006, causato dalla
riduzione della dotazione organica dell’Ente e del
contestuale blocco delle assunzioni. Negli anni
successivi l’andamento è a decrescere fino al raggiungimento del livello attuale di circa 250 unità,
praticamente costante negli ultimi due anni.
2013 imp lavorazione:cap XI 25/09/13 10:55 Pagina 5
231
PIANO TRIENNALE 2013-15
dalla programmazione pluriennale delle imprese
scientifiche a cui l’Ente partecipa a livello nazionale ed internazionale. Tali partecipazioni implicano, da un lato, la conduzione di esperimenti di
grandi dimensioni presso laboratori internazionali
(es. CERN) e nazionali (i quattro Laboratori Nazionali dell’Ente), e dall’altro, la realizzazione di avanzate infrastrutture tecnico-scientifiche presso i
Laboratori Nazionali e in ambito europeo, coerentemente con il PNR ed in accordo con la programmazione messa in atto da ESFRI.
La posizione di leadership e di eccellenza, che
l’Istituto ricopre nello scenario internazionale,
può essere seriamente compromessa in un futuro
prossimo, se il quadro normativo non permetterà
il ripristino della sostituzione del Turn-over nel
breve periodo ed nuovo incremento della Dotazione Organica nel medio periodo.
Lo scopo è quello di immettere nuove generazioni di personale tecnico-scientifico nell’Ente per
favorire il consolidamento e lo sviluppo dei progetti già in cantiere. Il numero di posizioni a
tempo indeterminato, messe in gioco con la programmazione nel prossimo triennio, tiene conto
di un rapporto maggior efficacia possibile fra le
varie figure professionali necessarie allo svolgimento dei programmi e progetti descritti nel presente documento e tenuto conto delle misure di
riduzione della spesa previste dal Legislatore.
Il piano di assunzioni:
•
•
•
•
boratori Nazionali e CNAF) e fra le varie linee
scientifiche dell’Istituto;
Contiene l’impegno di procedere all’assunzione di personale disabile per i posti che si rendano disponibili nella dotazione organica a
seguito di cessazione di personale appartenente a profili per il cui accesso è richiesto il
solo requisito della scuola dell’obbligo;
Prevede l’assunzione di personale disabile che
risulti idoneo nelle selezioni pubbliche anche in
misura superiore alla riserva riferibile a ciascuna
procedura;
Non prevede l’assunzione di personale tecnico
ed amministrativo a causa della riduzione del
10% della spesa complessiva dei posti in organico per tali profili professionali che ha determinato non solo la saturazione della dotazione
di tali profili, ma addirittura la soprannumerarietà in alcuni livelli dei profili stessi.
A tal proposito è infatti opportuno ricordare
che il decreto legge n. 95/2012 prevede che
per tutta la durata della soprannumerarietà è
fatto divieto procedere ad assunzioni di personale a qualsiasi titolo.
In considerazione degli strumenti che il Legislatore
rende disponibili per superare la soprannumerarietà e dell’ordine di priorità previsto per gli stessi,
si ritiene importante evidenziare che l’INFN prevede di superare tale situazione utilizzando soltanto la prima delle procedure indicate nel
Ha l’obiettivo di inserire da un lato giovani bril- decreto legge citato ed in particolare con l’applilanti e, dall’altro, di ottimizzare la ripartizione cazione al personale in possesso dei requisiti anadelle risorse umane nel territorio (Sezioni, La- grafici e contributivi per il raggiungimento del
/
LE RISORSE DI PERSONALE DELL ’ ISTITUTO
ANNO 2013 SU RISORSE DA TURNOVER 2009-2010 COME DA RICHIESTA PROT. 5064/140/P DEL 18-09-2012 AMMONTANTI A EURO 3.785.516,29
PROFILO E LIVELLO
DOTAZIONE
ORGANICA
PROPOSTA
EX DL.
95/2012
SOPRANNUMERARIETÀ
A SEGUITO
31/12/2012 ATTUAZIONE
DL. 95/12
PERSONALE
IN SERVIZIO
AL
POSTI
DISPONIBILI
AL
COSTO EX
DM MIUR
RIMODULAZIONE DELLA DOTAZIONE
ORGANICA
18/8/2010
VARIAZIONI
31/12/2012
N.
DIRIGENTE I FASCIA
DIRIGENTE II FASCIA
DIRIGENTE DI RICERCA
PRIMO RICERCATORE
RICERCATORE
DIRIGENTE TECNOLOGO
PRIMO TECNOLOGO
TECNOLOGO
CTER IV
CTER V
CTER VI
OPERATORE TECNICO VI
OPERATORE TECNICO VII
OPERATORE TECNICO VIII
AUSILIARIO TECNICO VIII
FUNZIONARIO AMM. IV
FUNZIONARIO AMM. V
COLLABORATORE AMM. V
COLLABORATORE AMM. VI
COLLABORATORE AMM. VII
OPERATORE AMM. VII
OPERATORE AMM. VIII
1
1
118
268
224
45
94
114
309
171
72
70
11
3
7
46
16
151
57
11
6
2
1.797
1
1
106
262
218
37
88
92
330
172
72
72
12
3
7
50
16
153
57
11
5
0
1.764
-21
-1
-2
-1
-4
-2
-31
1 78.110,76
78.110,76
12 78.259,32
6 61.604,94
6 49.206,13
8 78.259,32
6 61.604,94
22 49.206,13
50.658,14
46.736,12
43.172,41
43.172,41
39.902,84
37.683,95
37.683,95
50.658,14
46.736,12
46.736,12
43.172,41
39.902,84
1 39.902,84
2 37.683,95
64
Fig. 11.5: Programmazione delle assunzioni per l’anno 2013
POSTI
DISPONIBILI
-4
0
14
-1
-3
-1
-78.110,76
0,00
-313.037,28
0,00
688.885,82
-78.259,32
-184.814,82
-49.206,13
N.
7 263.787,65
-7 -263.787,65
1
-1
39.902,84
-39.902,84
-14.542,49
0
1
114
268
238
44
91
113
309
171
72
70
11
10
0
46
16
151
57
12
5
2
1.801
COLLOCAMENTI A RIPOSO NELL’ANNO
A SEGUITO DL.
EXTRA DL. 95/12
95/12 NON DETERMI- DETERMINANTI
RISPARMIO UTILE
NANTI RISPARMIO
ASSUNZIONI
UTILE ASSUNZIONI
(ART. 14, C. 7)
COSTO
-1
ASSUNZIONI PREVISTE
NUOVA
DOTAZIONE
ORGANICA
8
6
20
7
3
21
COSTO
N.
N.
4 313.037,28
3 184.814,82
20 984.122,60
4 313.037,28
2 123.209,88
21 1.033.328,73
1
78.259,32
1
1
1
49.206,13
78.259,32
61.604,94
2
1
263.787,65
-263.787,65
4
2
2
68
1
39.902,84
75.367,90
2
57 3.066.821,33
31
31/12/13
COSTO
21
1
1
PERSONALE
IN SERVIZIO
AL
4 267.329,71
0
1
109
265
237
40
89
113
309
171
72
70
11
10
0
46
16
151
57
12
5
2
1.786
2013 imp lavorazione:cap XI 25/09/13 10:55 Pagina 6
trattamento economico fondamentale e dell’indennità integrativa speciale e con esclusione di
qualunque altro emolumento retributivo.
Proprio in considerazione di tale rilevante intervento legislativo che non consente quindi di avviare procedure di reclutamento per il personale
tecnico e amministrativo, l’Istituto ha provveduto,
nel settembre 2012, a formulare una richiesta di
autorizzazione ad avviare procedure concorsuali
nuova e diversa rispetto quella presentata nell’ot-
trattamento pensionistico secondo la disciplina
previgente a quella attualmente in vigore. Ciò determinerà il collocamento a riposo in via anticipata, rispetto l’attuale regime pensionistico, del
personale che sarebbe stato comunque prossimo
a lasciare l’attività. L’applicazione di tale procedura dovrebbe garantire per un verso di conservare nell’Ente le professionalità più giovani e per
altro di evitare, al personale che ha collaborato nel
tempo alle attività dell’Ente, disagi economici
ANNO 2014 - SOMME RESIDUE DA TURNOVER 2009-2012 OLTRE 20% DELLE RISORSE RELATIVE ALLE CESSAZIONI INTERVENUTE NELL’ANNO PRECEDENTE 1.258.156,54
PROFILO E LIVELLO
DOTAZIONE PROGRESSIONI
ORGANICA
INTERNE
AL
EX ART. 15
31/12/2013
PERSONALE
IN SERVIZIO
AL
POSTI
DISPONIBILI
AL
COSTO EX
DM MIUR
RIMODULAZIONE DELLA DOTAZIONE
ORGANICA
18/8/2010
VARIAZIONI
31/12/2013 31/12/2013
N.
DIRIGENTE I FASCIA
DIRIGENTE II FASCIA
DIRIGENTE DI RICERCA
PRIMO RICERCATORE
RICERCATORE
DIRIGENTE TECNOLOGO
PRIMO TECNOLOGO
TECNOLOGO
CTER IV
CTER V
CTER VI
OPERATORE TECNICO VI
OPERATORE TECNICO VII
OPERATORE TECNICO VIII
AUSILIARIO TECNICO VIII
FUNZIONARIO AMM. IV
FUNZIONARIO AMM. V
COLLABORATORE AMM. V
COLLABORATORE AMM. VI
COLLABORATORE AMM. VII
OPERATORE AMM. VII
OPERATORE AMM. VIII
0
1
114
268
238
44
91
113
309
171
72
70
11
10
0
46
16
151
57
12
5
2
1.801
4
3
3
1
11
0
1
113
264
234
43
87
112
309
171
72
70
11
10
0
46
16
151
57
12
5
2
1.786
0
0
1
4
4
1
4
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
64
78.110,76
78.110,76
78.259,32
61.604,94
49.206,13
78.259,32
61.604,94
49.206,13
50.658,14
46.736,12
43.172,41
43.172,41
39.902,84
37.683,95
37.683,95
50.658,14
46.736,12
46.736,12
43.172,41
39.902,84
39.902,84
37.683,95
POSTI
DISPONIBILI
-9.678,47
COLLOCAMENTI A RIPOSO NELL’ANNO
A SEGUITO DL.
EXTRA DL. 95/12
95/12 NON DETERMI- DETERMINANTI
RISPARMIO UTILE
NANTI RISPARMIO
ASSUNZIONI
UTILE ASSUNZIONI
(ART. 14, C. 7)
N.
COSTO
-1 -78.259,32
-4 -246.419,76
-4 -196.824,52
-1 -78.259,32
-4 -246.419,76
17 836.504,21
ASSUNZIONI PREVISTE
NUOVA
DOTAZIONE
ORGANICA
0
0
0
0
0
0
0
18
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
113
264
234
43
87
130
309
171
72
70
11
10
0
46
16
151
57
12
5
2
1.804
18
COSTO
N.
N.
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
885.710,34
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
885.710,34
PERSONALE
IN SERVIZIO
AL
31/12/14
COSTO
0
1
112
263
234
43
86
130
309
171
72
68
11
10
0
46
16
151
57
12
5
2
1.799
0,00
78.259,32
61.604,94
0,00
0,00
1 61.604,94
0,00
0,00
0,00
0,00
2 86.344,82
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
5 287.814,02
1
1
0
232
PIANO TRIENNALE 2013-15
Fig. 11.6: Programmazione delle assunzioni per l’anno 2014
tobre del 2011 e per la quale non era stato ancora
quali quelli nei quali avrebbe potuto incorrere ove emanato il relativo Decreto del Presidente del
si fosse reso necessario accedere al part time o al Consiglio dei Ministri di autorizzazione a bandire.
collocamento in disponibilità con il solo 80% del In particolare l’Istituto, preso atto del taglio di do-
/
PROFILO E LIVELLO
DOTAZIONE
ORGANICA
AL
PERSONALE
IN SERVIZIO
AL
POSTI
DISPONIBILI
AL
COSTO EX
DM MIUR
RIMODULAZIONE DELLA DOTAZIONE
ORGANICA
18/8/2010
VARIAZIONI
31/12/2014 31/12/2014 31/12/2012
N.
DIRIGENTE I FASCIA
DIRIGENTE II FASCIA
DIRIGENTE DI RICERCA
PRIMO RICERCATORE
RICERCATORE
DIRIGENTE TECNOLOGO
PRIMO TECNOLOGO
TECNOLOGO
CTER IV
CTER V
CTER VI
OPERATORE TECNICO VI
OPERATORE TECNICO VII
OPERATORE TECNICO VIII
AUSILIARIO TECNICO VIII
FUNZIONARIO AMM. IV
FUNZIONARIO AMM. V
COLLABORATORE AMM. V
COLLABORATORE AMM. VI
COLLABORATORE AMM. VII
OPERATORE AMM. VII
OPERATORE AMM. VIII
0
1
113
264
234
43
87
130
309
171
72
70
11
10
0
46
16
151
57
12
5
2
1.804
0
1
112
263
234
43
86
130
309
171
72
68
11
10
0
46
16
151
57
12
5
2
1.799
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5
78.110,76
78.110,76
78.259,32
61.604,94
49.206,13
78.259,32
61.604,94
49.206,13
50.658,14
46.736,12
43.172,41
43.172,41
39.902,84
37.683,95
37.683,95
50.658,14
46.736,12
46.736,12
43.172,41
39.902,84
39.902,84
37.683,95
POSTI
DISPONIBILI
N.
-78.259,32
-61.604,94
196.824,52
-1
-61.604,94
2
-2
86.344,82
-86.344,82
-4.644,68
Fig. 11.7: programmazione delle assunzioni per l’anno 2015
0
1
112
263
238
43
86
130
309
171
74
68
11
10
0
46
16
151
57
12
5
2
1.805
COLLOCAMENTI A RIPOSO NELL’ANNO
A SEGUITO DL.
95/12 NON DETERMINANTI RISPARMIO
UTILE ASSUNZIONI
(ART. 14, C. 7)
COSTO
-1
-1
4
ASSUNZIONI PREVISTE
NUOVA
DOTAZIONE
ORGANICA
0
0
0
0
4
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
N.
COSTO
4
2
0,00
0,00
196.824,52
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
86.344,82
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
283.169,34
EXTRA DL. 95/12
DETERMINANTI
RISPARMIO UTILE
ASSUNZIONI
31/12/15
COSTO
6
4
1
1
2
0
PERSONALE IN
SERVIZIO
AL
14
469.555.92
246.419,76
0,00
78.259,32
0,00
49.206,13
0,00
0,00
0,00
86.344,82
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
929.785,95
0
1
106
259
238
42
86
129
309
171
74
66
11
10
0
46
16
151
57
12
5
2
1.791
LE RISORSE DI PERSONALE DELL ’ ISTITUTO
ANNO 2015-50% DELLE RISORSE RELATIVE ALLE CESSAZIONI INTERVENUTE NELL’ANNO PRECEDENTE 516.353,21
2013 imp lavorazione:cap XI 25/09/13 10:55 Pagina 7
233
PIANO TRIENNALE 2013-15
tazione per il personale tecnico-amministrativo e
verificato che da detta riduzione delle dotazioni
organiche restavano esclusi i profili di ricercatore
e tecnologo, ha ripresentato le richieste di autorizzazione a bandire manifestando l’intenzione di
utilizzare le risorse liberatesi a seguito delle cessazioni intervenute negli anni 2009 e 2010, destinandole all’avvio di procedure per il reclutamento
appunto di ricercatori e tecnologi. Peraltro, poiché
è già stato emanato dalle Autorità competenti, il
decreto ad assumere, che solitamente segue il decreto di autorizzazione ad avviare le procedure,
l’Istituto confida di poter essere al più presto autorizzato a bandire nuove procedure a conclusione delle quali potrà dar seguito alle assunzioni
senza dover ulteriormente attendere il relativo
provvedimento autorizzativo. Le Tabelle in Fig.
11.5, Fig. 11.6 e Fig. 11.7 illustrano rispettivamente il piano delle assunzioni e i relativi costi, e
i passaggi a livello superiore per gli anni 2013,
2014, 2015.
La Tabella in Fig. 11.5 relativa all’anno 2013, in
particolare, illustra la proposta di nuova dotazione
organica formulata dall’Istituto al fine di individuare un assetto che consenta di incrementare ulteriormente l’efficienza ed efficacia dell’attività di
ricerca. Per raggiungere queste finalità si è ritenuto di rinunciare, ad 1 posizione di Dirigente amministrativo di prima fascia e ad alcune posizioni
di Dirigente di Ricerca e di Dirigente Tecnologo e
Primo Tecnologo per incrementare il numero dei
Ricercatori di livello base. La strategia dell’Istituto
in questa operazione è quella di concentrare interesse e risorse su giovani ricercatori da acquisire
dall’esterno ed offrire in tal modo – in un periodo
di criticità quale quello che sta attraversando il
Paese – un impulso di entusiasmo nelle attività
scientifiche, oltre ad un necessario supporto a
progetti e collaborazioni nazionale ed internazionali che consentiranno all’Istituto di conservare la
posizione di leadership ed eccellenza che lo caratterizzano. Contestualmente l’Istituto diminuirà il
numero di contratti da tempo determinato sul
profilo di ricercatore, ridicendo così il problema
del precariato.
Si ritiene importante rilevare che la proposta di
nuova dotazione organica viene effettuata, come
risulta dalla medesima tabella, con una riduzione
attuale dei costi ed inoltre, pur determinando un
incremento del numero delle unità rispetto la dotazione attuale, non darà luogo neppure nel
medio-lungo periodo un incremento dei costi
complessivi di spesa del personale, dal momento
che, come detto, l’aumento delle posizioni a livello di base è effettuato attraverso l’eliminazione
di posizioni di profilo e livello più elevato.
Le tabelle relative alle successive due annualità riportano, invece, delle rimodulazioni di dotazione
sulla base della nuova proposta formulata per
l’anno 2013 e nell’ambito del tetto di unità già individuato. In attesa dell’applicazione delle nuove
disposizioni di legge in materia di concorsi riservati
al personale interno (D.vo 150/2009) l’Istituto è
inoltre impegnato, vista l’importanza e la criticità
della materia, a trovare, nelle sedi istituzionali opportune, una soluzione che soddisfi le legittime
aspettative del personale in servizio a tempo indeterminato tanto più oggi che le risorse finan-
/
LE RISORSE DI PERSONALE DELL ’ ISTITUTO
ASSEGNI DI RICERCA
N.
ASSEGNI PER LA
COLLABORAZIONE
ALL’ATTIVITÀ DI RICERCA
2013
IN SERVIZIO AL 31/10/2012
PROFILO E LIVELLO
COSTO
M
F
31
87
VARIAZIONI
2.950.000,00
2014
IN SERVIZIO
AL 31/12/13
COSTO
118
2.950.000,00
VARIAZIONI
2015
IN SERVIZIO
AL 31/12/14
COSTO
118
2.950.000,00
VARIAZIONI
IN SERVIZIO
AL 31/12/15
COSTO
118
2.950.000,00
ATTENZIONE: ANCHE IN QUESTO CASO, COME PER IL TEMPO DETERMINATO CONSIDERATA LA DURATA MINIMA ALMENO ANNUALE DEGLI ASSEGNI, IL COSTO È CALCOLATO AD ANNO, TENENDO IN CONSIDERAZIONE UN COSTO MEDIO DI 25.000
E AD ASSEGNO.
COLLABORAZIONI COORDINATE E CONTINUATIVE
N.
CONTRATTI DI
COLLABORAZIONE CONTINUATA E CONTINUATIVA
2013
IN SERVIZIO AL 31/10/2012
PROFILO E LIVELLO
COSTO
M
F
18
12
550.269,00
VARIAZIONI
2014
IN SERVIZIO
AL 31/12/13
COSTO
30
550.269,00
VARIAZIONI
2015
IN SERVIZIO
AL 31/12/14
COSTO
30
550.269,00
VARIAZIONI
IN SERVIZIO
AL 31/12/15
COSTO
30
550.269,00
ATTENZIONE: DATA LA DURATA ESTREMAMENTE VARIEGATA DEI COCOCO, IL CALCOLO È STATO EFFETTUATO VERIFICANDO PER CIASCUN CONTRATTO IN ESSERE AL 31 OTTOBRE 2012, L’INCIDENZA ECONOMICA DELLE MENSILITÀ CHE EFFETTIVAMENTE SONO STATE
RETRIBUITE ENTRO DETTA DATA.
Fig. 11.8: situazione per il triennio 2013-2015 per gli assegni di ricerca ed i contratti di collaborazione coordinata e continuativa.
2013 imp lavorazione:cap XI 25/09/13 10:55 Pagina 8
POSIZIONI DA RICOPRIRE PER I LIVELLI I E II
PROFILO E LIVELLO
LIVELLO
POSTI A CONCORSO
2013(*)
DIRIGENTE DI RICERCA
DIRIGENTE TECNOLOGO
PRIMO RICERCATORE
PRIMO TECNOLOGO
APPLICAZIONE ART.
I
I
II
II
2014
2015
4
3
3
1
15 CCNL
Fig. 11.9: numero di posti a concorso per il triennio 2012-2014, per
le progressioni economiche e i passaggi a livello superiore per il personale ricercatore e tecnologo”
234
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE RISORSE DI PERSONALE DELL ’ ISTITUTO
ziarie disponibili per i concorsi sono state drasticamente ridotte dai recenti interventi legislativi.
Non si deve dimenticare, infatti, che oltre al drastico intervento di riduzione della dotazione organica, sono state rese ulteriormente gravose le
limitazioni già in precedenza introdotte circa la
possibilità di utilizzare le risorse da turn over, prolungando di un ulteriore anno, rispetto quanto
originariamente previsto, l’utilizzazione del solo
20% delle risorse liberatesi dalla cessazione del
personale in servizio nell’anno precedente. Diversamente dalla previgente disciplina che stabiliva
solo per gli anni 2011-2013 l’utilizzazione del
20% delle risorse da cessazione dei rapporti di lavoro intervenute nell’anno precedente, fissando
la facoltà assunzionale nel 50% del 2014 e nel
100% a decorrere dal 2015, le norme del decreto
n. 95/2012 hanno esteso l’utilizzabilità del solo
20% anche all’anno 2014 ed hanno stabilito la
possibilità di utilizzare il 50% delle risorse nell’anno 2015 ed il 100% soltanto nel 2016.
Non si dimentichi inoltre che resta confermata la
modalità di calcolo delle risorse liberate dal personale che cessa dal servizio secondo i criteri previsti dal D.M. del MIUR del 10.08.2011. Nella
situazione presente di gravi carenze dell'organico,
l’Istituto ha ritenuto prioritario, negli anni 2013,
2014, 2015, concentrare le risorse finanziarie disponibili per l’assunzione di nuovo personale,
mentre l’inserimento, di personale dipendente
con contratto a tempo determinato resta strettamente connesso alle specifiche esigenze e risorse
dei singoli progetti.
L’Istituto è altresì impegnato ad attivare le procedure concorsuali con cadenza biennale per il I° e
II° livello dei profili di ricercatore e tecnologo, i livelli apicali di ciascun profilo e i passaggi a livello
superiore nel profilo per il personale tecnico-amministrativo. Il numero di posti a concorso è evidenziato nella Tabella in Fig. 11.9.
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 1
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 2
12. LE RISORSE FINANZIARIE
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 3
12.1 EVOLUZIONE FINANZIARIA
SERIE STORICA DELLE ENTRATE SECONDO IL VINCOLO DI DESTINAZIONE
A PREZZI COSTANTI 2011 (MILIONI DI EURO)
FONTE: BILANCIO CONSUNTIVO
Allo scopo di presentare un quadro significativo
delle Entrate, sulle quali l’Istituto ha potuto contare, e delle conseguenti Spese, tramite le quali
ha finanziato la propria attività di ricerca, è qui
analizzata una serie storica di dati tratti dai Bilanci consuntivi dell’Istituto degli ultimi esercizi,
rettificati con il sistema dei “prezzi costanti”; in
sostanza, sono stati eliminati gli effetti delle variazioni del potere di acquisto della moneta per
lo studio delle variazioni in volume:
•
237
adottando un unico sistema di prezzi riferito
all’anno 2010, con l’applicazione dei i seguenti coefficienti (Fonte: ISTAT):
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE RISORSE FINANZIARIE
ANNO
COEFFICIENTE
ANNO
COEFFICIENTE
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1894
1985
1986
1987
1988
1989
1990
16,854
16,052
15,198
13,770
11,528
9,839
8,444
7,150
6,358
5,494
4,535
3,821
3,284
2,856
2,583
2,378
2,241
2,142
2,041
1,915
1,805
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
1,696
1,609
1,544
1,486
1,410
1,357
1,334
1,310
1,290
1,258
1,225
1,196
1,167
1,145
1,125
1,103
1,085
1,051
1,043
1,027
1,000
Fig. 12.1. coefficienti per un sistema unico di prezzi riferito all’anno
2011 (Fonte: ISTAT).
•
rendendo, conseguentemente, possibile comparare nel tempo le variazioni reali intervenute
attraverso una serie di grafici per le principali
tipologie di andamenti, nonché traendo spunti
di riflessione per i prevedibili andamenti futuri
(I confronti comparativi nel periodo sono presentati, rispetto alla mediana del 2007, evidenziando la media aritmetica semplice dei 4 anni
dal 2008 al 2011 rispetto alla media aritmetica
semplice dei 4 anni dal 2003 al 2006).
Fig. 12.2: serie storica delle entrate secondo il vincolo di destinazione
a prezzi costanti 2011 (M€).
Evidenze:
L’andamento delle Entrate senza vincolo di destinazione nel periodo esaminato si connota per
due lunghi trend: uno di crescita pressoché costante dal 1970 al 1998, talvolta di dimensioni
impetuose, e uno di riduzione sistematica dal
1998 al 2011, di dimensioni meno rilevanti ma
sostanzialmente costanti; in questo ambito:
•
•
•
•
•
Negli 8 anni dal 1970 al 1977 (Presidenze Villi
e Gigli Berzolari) l’Istituto opera con entrate
medie annue di 52,6 milioni;
Nei 7 anni dal 1978 al 1984 (Presidenza Zichichi) l’Istituto raggiunge entrate medie annue
di 101,0 milioni, realizzando un sostanziale
raddoppio rispetto al precedente periodo;
Nei 9 anni dal 1985 al 1993 (Presidenza Cabibbo e inizio Maiani) l’Istituto, con entrate
medie annue di 286,1 milioni, giunge a triplicare le entrate rispetto al periodo precedente;
Nei 6 anni dal 1993 al 1998 (Presidenza Maiani)
l’Istituto, con entrate medie annue di 338,1 milioni, mantiene il livello massimo raggiunti;
Nei 13 anni dal 1999 al 2011 (Presidenze Iarocci
e Petronzio) l’Istituto registra una costante erosione delle entrate, quasi sempre causata dal sistematico mancato recupero dell’inflazione, con
una forte accentuazione proprio nell’anno 2011.
L’andamento delle Entrate a destinazione vincolata (calcolate per differenza fra le Entrate totali e
quelle senza vincolo di destinazione) evidenzia un
unico trend tendenzialmente crescente, con picchi
assoluti legati a eventi particolari (ad es.: i finanziamenti per SuperB e PON nel 2010 e 2011, il finanziamento GARR nel 2000, il finanziamento di
un rinnovo CCNL nel 1991).
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 4
Commenti:
tuito dalla differenza fra quello ricevuto dall’eserNel 2011 le Entrate senza vincolo di destina- cizio precedente e quello rimandato all’esercizio
zione hanno raggiunto lo stesso livello rilevato successivo. Da una siffatta analisi emerge che:
negli anni 1985/1986, con la particolarità che:
• Storicamente gli avanzi di amministrazione
• Negli anni 1985/1986 l’Istituto era nel pieno
sono stati utilizzati, per integrare le entrate di
dell’espansione delle attività, resa possibile
competenza, solo in modo episodico (in sodall’impetuosa crescita nel finanziamenti che
stanza solo nel 1980, 1981 e 1988);
allora stava avvenendo;
• È dal 2002 in poi, per ben 6 esercizi, che tale
• Nel 2011 si pone la necessità di contrarre le
integrazione si è fatta più sistematica, anche
spese in modo tale da rientrare entro i nuovi
per importi rilevanti.
limiti posti dalle entrate (si noti che nel 2011
le spese impegnate non hanno rilevato al- Commenti:
cuna contrazione rispetto al 2010, essendosi Storicamente l’Istituto ha dimensionato la proprovveduto con l’avanzo a compensare la ca- pria attività, in base ai finanziamenti senza vinrenza di entrate).
colo di destinazione, generando avanzi che si
rimandavano di esercizio in esercizio pressoché
Essendo ormai evidente che la drastica riduzione senza utilizzazione netta. In tale situazione è
nelle Entrate senza vincolo di destinazione ha na- stato possibile assegnare alle strutture e agli
tura definitiva, che, addirittura, potrebbe prose- esperimenti risorse cospicue che, in effetti:
guire, e che la crescita delle Entrate con vincolo di
destinazione può avere un effetto sostitutivo • Non erano impegnate interamente, generando rilevanti avanzi, ma anche...
assai limitato nel breve termine, si presenta indilazionabile un’azione a 360° volta a preservare • assicuravano grande libertà di azione, a livello
decentrato, potendo essere realmente impel’eccellenza raggiunta nella ricerca INFN, ottenuta,
gnate con tempi discrezionali senza, per queperò, a livelli di spesa sostanzialmente più bassi.
sto, privare altre strutture/esperimenti.
DIFFERENZIALE SENZA VINCOLO A PREZZI COSTANTI 2011 (MILIONI DI EURO)
FONTE: BILANCIO CONSUNTIVO
La drastica riduzione delle entrate senza vincolo
di destinazione, con la conseguente rarefazione
del fenomeno degli avanzi disponibili (cfr. grafico e commento sull’Avanzo di amministrazione) interrompe bruscamente tale prassi.
PIANO TRIENNALE 2013-15
SERIE STORICA DELLE ENTRATE SECONDO IL VINCOLO DI DESTINAZIONE RETTIFICATE DA AVANZO
238
/
LE RISORSE FINANZIARIE
Fig. 12.3: Serie storica delle entrate secondo il vincolo di destinazione
rettificate da avanzo differenziale senza vincolo a prezzi costanti
2011 (M€).
Evidenze:
Come noto, le Entrate senza vincolo di destinazione, di competenza di ogni esercizio, trovano
completamento mediante l’attribuzione dell’avanzo dell’esercizio precedente; in realtà, considerando l’avanzo che ogni esercizio rimanda a
quello successivo, il vero completamento è costi-
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 5
LA “COMPETENZA”: CORRELAZIONE TRA PREVISIONI INIZIALI E DEFINITIVE DI SPESA,
•
SPESE IMPEGNATE (PREZZI COSTANTI 2011-MILIONI DI EURO)
510,0
490,0
•
479,9
470,0
465,5
450,0
430,0
410,0
390,0
430,6
409,7
399,7
386,7
380,4
367,5
370,0
365,0
350,0
330,0
395,5
405,6
387,6
374,5
349,9
384,7
363,8
362,9
339,8
334,1
320,8
310,0
290,0
309,5
285,7
311,8
278,0
323,2
285,3
270,0
250,0
243,4
230,0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
previsioni
definitive di spesa
previsioni
iniziali di spesa
spese
impegnate totali
media 2008-2011
su media 2003-2006
-14%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-15, 4%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-28, 8%
Fig. 12.4: correlazione tra previsioni iniziali e definitive di spesa, spese
impegnate (prezzi costanti 2011).
239
Evidenze:
Tutti gli andamenti evidenziano sistematiche riduzioni, c.s.:
PIANO TRIENNALE 2013-15
•
•
/
LE RISORSE FINANZIARIE
•
Le Previsioni iniziali di spesa diminuiscono del
28,8%, per effetto della sistematica contrazione dei finanziamenti senza vincolo di destinazione sulla cui base sono predisposte le
previsioni iniziali;
Le Previsioni definitive di spesa diminuiscono
del 14,0%, meno della diminuzione delle Previsioni iniziali, a causa del contributo dei fondi
esterni e dell’attribuzione dell’Avanzo del precedente esercizio;
Le Spese totali impegnate si connotano per un
conseguente progressivo contenimento del
15,4%, che sostanzialmente replica l’andamento di quello delle Previsioni definitive di spesa.
Il maggior contributo offerto dai due elementi suddetti,
per il 2011, rilevanti sottostime in alcune previsioni
iniziali di spesa, causate dalla necessità di pareggiare le spese con entrate improvvisamente ridotte
dal Miur, per le quali si sarebbe fatto fronte con un
accresciuto avanzo disponibile 2010.
Spese impegnate totali sistematicamente minori delle Previsioni definitive di spesa generano sistematici avanzi di amministrazione che:
- da una parte confermano quanto strutturale sia lo sfasamento temporale fra le assegnazioni “per competenza”, tipiche della
contabilità di Stato, e gli effettivi impieghi
disposti in base ai progetti stabiliti;
- dall’altra parte nascondono una composizione degli avanzi sempre più spostata verso
la parte vincolata (cfr. grafico e commento a
pag. 8 successiva).
LA CORRELAZIONE TRA SPESE DI RICERCA, FUNZIONAMENTO, SERVIZI-ATTREZZATURE,
PERSONALE (PREZZI COSTANTI 2011-MILIONI DI EURO)
180,0
174,9
140,0
120,0
143,3
135,1
122,2
111,4
40,0
89,9
70,7
68,1
132,2
96,8
95,5
85,7
74,2
79,3
69,7
25,7
145,3
113,6
67,3
60,0
147,4
141,5
100,0
80,0
169,4
162,5
160,2
160,0
57,8
41,1
27,1
28,9
20,0
32,2
32,0
37,9
27,1
64,3
75,8
61,6
58,8
28,9
29,4
27,7
32,3
27,7
29,0
27,1
24,3
53,5
0,0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
spese
personale
spese ricerca, prog. speciali e strategici, calcolo
spese
ricerca
media 2008-2011
su media 2003-2006
+2,3%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-43%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-36,9%
spese
funzionamento
spese servizi e
attrezz. di base
media 2008-2011
su media 2003-2006
+4,1%
media 2008-2011
su media 2003-2006
+4,1%
Fig. 12.5: Correlazione tra spese di ricerca, funzionamento, serviziattrezzature, personale (prezzi costanti 2011).
Commenti:
Evidenze:
Previsioni definitive di spesa sistematicamente
maggiori delle Previsioni iniziali di spesa si spie- • La Spesa per il Personale é incrementata del
2,3%, seppure in maniera non lineare, prevagano per il contributo che alle prime danno i
lentemente a causa degli effetti retroattivi dofondi esterni (prudenzialmente non considerati
vuti ai ritardati rinnovi del CCNL e delle
nel Bilancio di previsione) e l’attribuzione delassunzioni di nuovo personale, in gran parte fil’Avanzo del precedente esercizio (necessariananziate con fondi diversi dai trasferimenti ormente successivo alla redazione del Bilancio di
dinari MIUR, come dettagliato negli ultimi 6
previsione); le differenze fra le due previsioni si
grafici di questa presentazione; l’incremento si
accentuano dal 2008 in poi a causa di:
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 6
240
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE RISORSE FINANZIARIE
va attenuando per effetto del blocco del turnLA CORRELAZIONE TRA SPESA TOTALE, SPESA CORRENTE E SPESA IN C/CAPITALE
(PREZZI COSTANTI 2011 - MILIONI DI EURO)
over. L’incidenza della spesa per il personale sul
450,0 430,6
totale delle spese – utilizzando le classificazioni
387,6
400,0
365,0
uniformi per l’analisi programmatica dei bilanci
339,8
350,0
323,2
320,8
consuntivi degli anni considerati – è così salita
309,5
305,8
311,8
334,1
300,0
dal 39% (media 2003-2006) al 47% (media
267,8
259,9
258,5
288,6
277,7
276,1
271,7
250,0
dal 2008 al 2011).
251,7
• La Spesa per la Ricerca è presentata con due
200,0 111,4
150,0
sintesi:
89,9
100,0
quella
direttamente
controllata
dalle
Com79,3
61,6
96,8
69,7
50,0
missioni scientifiche nazionali, che presenta
53,5
58,8
64,3
0,0
un decremento del 36,9%;
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
- quella inclusiva dei Progetti strategici e speciali e del Calcolo, che evidenzia una riduspesa
spesa
spesa
corrente
totale
in conto capitale
zione ancor più marcata del 43,0%.
media 2008-2011
media 2008-2011
media 2008-2011
• La Spesa per Servizi ed attrezzature di base presu media 2003-2006 su media 2003-2006 su media 2003-2006
+2,8%
-15,4%
-59,6%
senta, anch’essa, un andamento decrescente
del 45,5%, trattandosi di tipologie di spesa Fig. 12.6: correlazione tra spesa totale, spesa corrente e spesa in
soggette a decisioni periodiche, di norma rela- c/capitale (prezzi costanti 2011).
tive a forniture esterne, più facilmente comprimibili in presenza di una riduzione evidente Evidenze:
nelle risorse disponibili;
• La Spesa per il Funzionamento presenta, al • La Spesa in conto capitale presenta un andacontrario, un andamento crescente (+4,1%),
mento decrescente del 59,6%, sostanzialcorrispondentemente all’effetto di trascinamente dipendente dalle intense attività di
mento che l’ordinaria operatività reca con sé in
investimento realizzate e concluse negli eseruna pluralità di articolazioni logistiche come
cizi passati;
quelle in cui è articolato l’Istituto. Un contri- • La Spesa corrente presenta un incremento
buto non indifferente è ad esempio fornito dalcomplessivo del 2,8%, con picchi nel 2006 e
l’aumento del costo dell’energia elettrica.
2009 prevalentemente causati dagli effetti dei
rinnovi contrattuali;
• La Spesa totale decresce del 15,4% come effetto
Commenti:
Si conferma la natura tendenzialmente variabile
netto dei due opposti andamenti rilevati nella
delle spese per la ricerca, che stanno sostenendo
Spesa in conto capitale ed in quella corrente.
il carico maggiore derivante dalla compressione
delle risorse complessivamente disponibili.
Commenti:
Per altro verso, il costante incremento della Spesa “Spesa in conto capitale” e “Spesa corrente”
per il Personale e della Spesa per il Funzionamento configurano due grandi agglomerati – che, di per
confermano l’esistenza di un solida resistenza al sé, classificano tutte le spese a fini tipicamente
contenimento della spesa espressa dalla struttura, contabili - i cui andamenti, comunque, conferverosimilmente non modificabile se non mediante mano che l’attuale struttura e funzionalità delinterventi di natura straordinaria.
l’Ente continuano ad assorbire risorse crescenti.
In tal modo, la riduzione espressa dalla spesa
per interventi di tipo pluriennale – fra i quali
spiccano quelli per la ricerca – oltre a scontare
la contrazione complessiva delle Entrate, deve
anche compensare una siffatta crescita per trascinamento delle spese correnti.
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 7
L’EREDITÀ AGLI ESERCIZI SUCCESSIVI: AVANZO DI AMMINISTRAZIONE
120,0
25%
107,6
100,0
101,9
106,5
20%
20%
83,8
80,0
82,8
77,7
15%
62,8
60,0
12%
53,1
52,9
10%
40,0
8%
7%
5%
5%
20,0
10%
7%
4% 5%
0,0
0%
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
avanzo totale
avanzo disponibile
media 2008-2011
su media 2003-2006
-3,7%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-40,9%
zione delle previsioni di competenza;
Le Previsioni di competenza dovrebbero essere:
- ragionate in ottica pluriennale e non solo
sull’esercizio di 12 mesi, e
- costruite in maniera analitica per singolo
esperimento, progetto, struttura di funzionamento o linea di responsabilità attuativa,
non essendo più presenti assegnazioni disponibili che, seppure non impegnate, non
costituivano corrispondenti limitazioni per
altri centri.
•
(PREZZI COSTANTI 2011 - MILIONI DI EURO)
% avanzo disponibile
su Previsioni
definitive di spesa
L’EREDITÀ AGLI ESERCIZI SUCCESSIVI: RESIDUI PASSIVI
(PREZZI COSTANTI 2011 - MILIONI DI EURO)
350,0
Fig. 12.7: l’eredità agli esercizi successivi: avanzo di amministrazione
(prezzi costanti 2011).
300,0
Evidenze:
200,0
250,0
340,4
322,6
304,7
232,8
231,3
248,7
215,6
201,7
193,3
195,0
150,0
188,1
176,3
145,3
L’istogramma evidenzia come, mentre l’A100,0
vanzo totale incrementa del 3,7%, l’Avanzo
50,0
disponibile si contrae del 40,9%;
0,0
• In percentuale sulle Previsioni definitive di spesa
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
(scala di destra), l’Avanzo disponibile raggiunge
trattamento
beni
spesa
totali
il minimo del 4% nell’esercizio 2011;
fine servizi e simili
durevoli
corrente
media 2008-2011
• Si rileva che, all’Avanzo disponibile del 2010 e
su media 2003-2006
-37,4%
del 2011, hanno contribuito in misura determinante le variazioni dei residui passivi (cancel- Fig. 12.8: l’eredità agli esercizi successivi: residui passivi (prezzi colazione di debiti), rispettivamente pari a € 21,8 stanti 2011).
e € 9,4 milioni, operate a seguito di un’azione
straordinaria di verifica della loro consistenza e Evidenze:
I Residui passivi (debiti verso terzi) scendono del
non replicabili negli esercizi futuri.
37,4%, seguendo un trend pressoché costante
Commenti:
negli anni, per effetto dei seguenti andamenti
La dimensione dell’Avanzo conferma la perce- contrapposti, evidenziati dall’istogramma:
zione di essere una rilevante fonte di risorse a
disposizione, pur considerando quanto già evi- • Decremento dei debiti generati dall’acquisto
denziato a commento della serie storica delle
di beni durevoli (costruzione apparati, macentrate rettificate dall’avanzo differenziale senza
chinari, mobili,…);
vincolo (pag. 4 precedente); essa dimostra • Incremento del debito verso dipendenti per
quanto strutturale sia lo sfasamento temporale
Trattamento fine servizio/rapporto;
fra le assegnazioni “per competenza”, tipiche • Andamento fisiologico della spesa corrente
della contabilità di Stato, e gli effettivi impieghi
(spesa per consumi, servizi,…) riconducibile
disposti in base ai progetti stabiliti.
ad una media semplice di 77 milioni annui.
La progressiva erosione dell’Avanzo disponibile,
derivante dalla drastica riduzione delle Entrate Commenti:
senza vincolo di destinazione, chiaramente con- I residui passivi si riferiscono a impegni di spesa,
ferma una situazione in cui:
in sostanza, riconducibili a tre diverse nature:
•
116,6
84,6
30,3
77,3
32,6
78,8
30,3
73,1
29,7
69,2
82,6
33,3
79,0 78,3
43,8
79,6
52,3
48,1
87,0
76,0
54,3
46,8
6,7
241
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE RISORSE FINANZIARIE
•
La dimensione dell’Avanzo è dominata dalla a. Impegni per i quali è prossimo il ricevimento
parte giuridicamente vincolata, lasciando parti
del bene/servizio acquistato e, quindi, è prosresiduali alla libera disponibilità ad integrasimo anche il pagamento, con la relativa chiu-
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 8
13%
14.484,3
9.282,4
9.315,3
4.426,9
23%
9.085,7
1.887,0
17%
1.849,6 2.000,7
17%
18%
15.000,0
10.000,0
5.000,0
9.051,7
2.160,9
19%
9.445,9
9.580,2
8.899,5
1.936,0 1.825,0 1.341,9
15%
16%
13%
8.391,6
1.628,4
16%
12.922,5
3.729,3
22%
6.628,5
1.486,1
18%
242
PIANO TRIENNALE 2013-15
sione avviene all’inizio del progetto, in genere
sura del residuo; in presenza di disponibilità di
pluriennale, generando quindi avanzi inevitabili;
cassa, tali residui hanno vita breve;
•
Le missioni Italia decrescono del 7,2% interromImpegni
per
acquisti
di
beni
durevoli
e
immob.
pendo il trend sostanzialmente lineare rilevato
bilizzazioni tecniche, nonché per il trattamento
fino al 2010, verosimilmente anche per effetto
di fine rapporto del personale, il cui effettivo
delle nuove regole disposte dal Ministero.
pagamento avverrà nel medio/lungo termine;
c. Impegni su procedure in via di espletamento
(inclusi i c.d. “impegni di stanziamento”) per Commenti:
i quali, ove a fine esercizio non siano state as- Siamo in presenza di una forte riduzione comsunte obbligazioni di spesa verso terzi, è nor- plessiva delle spese per missioni:
mativamente prevista la rilevazione di un’economia di bilancio con generazione di avanzo; • Già sostanzialmente emersa per le missioni
estero, sia per le minori attività realizzate sia
di fatto, essi tendono a restare in vita oltre la
per le disposizioni di legge (eliminazione delle
fine dell’esercizio.
diarie);
Il decremento costante dei residui passivi rilevato • Confermata nel 2011 anche per le missioni Italia, per le suddette disposizioni di legge.
negli anni esaminati è sostanzialmente dipendente da:
In questa situazione – in presenza di una diffusa,
• Un rallentamento nell’attività di costruzione di lamentata insufficienza di disponibilità sulle misnuovi esperimenti per la quale dall’assunzione sioni e, per altro verso, di una costante rarefazione
dell’”impegno” al relativo pagamento tra- dell’avanzo totale disponibile – il permanere di coscorre un tempo fisiologicamente più lungo;
spicui avanzi rispetto alle assegnazioni iniziali, sia
• Una rilevante “pulizia” di residui storici non più in valore assoluto sia in percentuale, seppure talgiustificati, operata negli esercizi 2010 e 2011. volta considerato fisiologico, sembra costituire
una incoerenza di gestione.
Al proposito, volendosi mantenere l’assegnaSPESE MISSIONI
(PREZZI COSTANTI 2011 - MILIONI DI EURO)
zione frazionata delle missioni ai singoli esperi30.000,0
menti/unità organizzative, si dovranno almeno
25.143,2 24.969,1
25.000,0 23.983,8 23.475,6
adottare prassi per giungere ad una maggiore
22.088,4
2.417,4 6.622,2 3.755,0 3.608,5
19.946,0
13%
13%
rapidità nell’approvazione degli storni compen9%
22%
3.242,2
20.000,0
18.469,5
13%
2.778,7
sativi fra capitoli di spesa/esperimenti.
12%
2.820,8
/
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
missioni all’estero
(sopra: impegnato
sotto: avanzo e % su previs. definitive)
media 2008-2011
su media 2003-2006
-32,5%
missioni in Italia,
incluse missioni formazione
(sopra: impegnato
sotto: avanzo e % su previs. definitive)
media 2008-2011
su media 2003-2006
-15,4%
Fig. 12.9: spese missioni (prezzi costanti 2011).
Evidenze:
•
Le missioni estero decrescono del 32,5%, con
forte accentuazione nel 2010 e 2011 (numeri
sopra rette); i significativi avanzi rispetto alle assegnazioni iniziali, sia in valore assoluto sia in percentuale (numeri e % sotto rette) sono attribuibili
ai fondi esterni, come ad esempio i progetti europei, per cui l’assegnazione di tutti i fondi di mis-
LE RISORSE FINANZIARIE
0,0
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 9
NUMERO DI PERSONALE DIPENDENTE (TEMPO INDET. + TEMPO DET.) E ASSOCIATO
NUMERO DIPENDENTI (TEMPO INDET. + TEMPO DET.) PER “AREA DI IMPIEGO”
(FONTE: BILANCI CONSUNTIVI)
(FONTE: BILANCI CONSUNTIVI)
3.860
4.000
3.697
3.500
3.308
3.572
800
3.701
3.747
3.746
3.674
3.372
3.000
600
2.500
500
2.000
1.500
1.976
1.779
2.046
1.816
2.156
1.811
2.160
2.130
2.119
2.093
2.044
1.737
1.790
1.818
1.801
1.771
2.055
400
1.812
300
1.000
200
500
100
0
197
393
230
345
389
275
243
243
329
media 2008-2011
su media 2003-2006
+4,4%
totale dipendenti
t. deter. + t. indeter.
media 2008-2011
su media 2003-2006
+0,3%
totale dipendenti
a tempo indeterminato (a)
totale dipendenti
a tempo indeterminato (b)
media 2008-2011
su media 2003-2006
+0,6%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-6,1%
Fig. 12.10: numero di personale dipendente e associato.
725
726
714
565
587
586
573
701
566
270
283
280
275
269
217
221
219
245
241
108
123
107
212
209
201
133
144
152
711
563
706
695
595
574
681
603
302
304
302
299
222
214
213
230
229
164
157
79
86
186
107
89
89
0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
personale associato
727
700
totale tecnici
totale ricercatori
t. deter. + t. indeter.
media 2008-2011
su media 2003-2006
-3,4%
totale tecnologici
media 2008-2011
su media 2003-2006
-2,3%
totale amministrativi
media 2008-2011
su media 2003-2006
+8,9%
media 2008-2011
su media 2003-2006
+1%
ex art. 23 DPR n.
171/91 (profili da I a III)
ex art. 15 CCNL
(profili da I a III)
media 2008-2011
su media 2003-2006
+6%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-23,7%
Fig. 12.11: numero dipendenti per “area di impiego”.
NUMERO DIPENDENTI PER AREA DI IMPIEGO: RICERCATORI
(FONTE: BILANCI CONSUNTIVI)
700
243
603
600
PIANO TRIENNALE 2013-15
500
565
587
586
573
253
249
223
219
566
563
595
574
400
299
300
267
183
100
115
246
267
200
175
113
110
105
277
199
166
177
121
130
141
267
271
184
219
119
117
0
/
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
LE RISORSE FINANZIARIE
totale ricercatori
ricercatore
media 2008-2011
su media 2003-2006
+1%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-30,1%
primo ricercatore
dirigente di ricerca
media 2008-2011
su media 2003-2006
+35,3%
media 2008-2011
su media 2003-2006
+14,4%
Fig. 12.12: numero dipendenti per area di impiego: ricercatori.
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 10
NUMERO DIPENDENTI PER AREA DI IMPIEGO: TECNOLOGI
NUMERO DIPENDENTI PER AREA DI IMPIEGO: TECNICI
(FONTE: BILANCI CONSUNTIVI)
(FONTE: BILANCI CONSUNTIVI)
250
217
221
219
230
209
200
156
201
800
727
725
726
714
701
711
706
700
600
138
96
43
55
55
26
25
92
86
18
47
31
94
94
92
92
44
43
74
35
26
681
581
584
573
565
577
587
580
570
147
137
135
134
129
127
112
108
104
9
7
7
7
7
7
7
7
7
400
104
66
695
571
500
129
100
0
229
213
160
150
50
214
32
300
200
100
0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
totale ricercatori
tecnologo
totale tecnici
collaboratore tecnico ER
media 2008-2011
su media 2003-2006
+2,3%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-38,6%
media 2008-2011
su media 2003-2006
+3,4%
media 2008-2011
su media 2003-2006
+0,2%
primo tecnologo
dirigente tecnologo
operatore tecnico
ausiliario tecnico
media 2008-2011
su media 2003-2006
+92,6%
media 2008-2011
su media 2003-2006
+74,7%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-18,4%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-6,7%
Fig. 12.13: numero dipendenti per area di impiego: tecnologi.
Fig. 12.14: numero dipendenti per area di impiego: tecnici.
NUMERO DIPENDENTI PER AREA DI IMPIEGO: AMMINISTRATIVI
(FONTE: BILANCI CONSUNTIVI)
350
300
266
277
271
201
201
200
300
302
301
298
233
233
236
234
250
200
198
187
150
100
244
267
69
69
67
62
60
58
62
58
57
10
9
9
9
9
9
7
7
7
50
0
collaboratore di amministrazione
media 2008-2011
su media 2003-2006
+9,9%
media 2008-2011
su media 2003-2006
+18,6%
funzionario di amministrazione
operatore di amministrazione
media 2008-2011
su media 2003-2006
-12,0%
media 2008-2011
su media 2003-2006
-18,9%
Fig. 12.15: numero dipendenti per area di impiego: amministrativi.
LE RISORSE FINANZIARIE
totale amministrativi
/
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
PIANO TRIENNALE 2013-15
279
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 11
245
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
LE RISORSE FINANZIARIE
12.2 IL PROFILO TRIENNALE DELLE RISORSE da parte delle singole strutture territoriali – nella
DISPONIBILI E DELLA SPESA 2013-2015 ricerca di “fondi esterni” finalizzati a specifiche
finalità di ricerca, tali da integrare in quantità
Le previsioni di spesa per gli esercizi compresi crescente il trasferimento dello Stato (es.:
nel bilancio triennale riflettono il diverso sistema Unione Europea, Regioni, ASI, altri enti di ridi finanziamento adottato dal MIUR a partire dal cerca, privati); tali fondi non sono inseriti nella
2011 – a seguito del D.Lgs 31.12.2009 n. 213 previsione triennale sia per la difficoltà di quan(riordino degli Enti di ricerca) – in sintesi consi- tificarli in misura ragionevolmente precisa sia
stente in:
perché sono obbligatoriamente destinati a finanziare specifici progetti di ricerca e conse• Lo stanziamento diretto, a valere sul Fondo or- guenti spese da essi dipendenti.
dinario per gli Enti e le Istituzioni di Ricerca, di: Si conferma, comunque, che ogni Avanzo di
• Una quota non inferiore al 8% del Fondo per Amministrazione generato dai singoli esercizi
il “finanziamento premiale di specifici pro- sarà interamente utilizzato nell’esercizio succesgrammi e progetti, anche congiunti, proposti sivo.
dagli enti”;
• Una quota pari all’8% del Fondo per il “so- Spese
stegno dei progetti bandiera inseriti nella pro- I progetti di ricerca dell’Istituto si caratterizzano
grammazione nazionale della ricerca e per il normalmente per una durata pluriennale che
finanziamento di progetti di ricerca ritenuti di può facilmente raggiungere il decennio, nel
particolare interesse nell’ambito delle scelte corso della quale l’assorbimento di risorse finanstrategiche e/o degli indirizzi di ricerca impar- ziarie varia considerevolmente in funzione della
titi dal MIUR”;
specifica fase di sviluppo (es.: Conceptual De• Una quota del 5% del Fondo accantonata in sign report, R&D, Technical Design Report, Ingesede di formulazione dei bilanci di previsione gnerizzazione, Costruzione, Commissioning,
2013 che verrà assegnata con criteri e su pro- Presa dati, Decommissioning).
grammi e progetti ancora da definire;
È, dunque, indispensabile poter contare su un
• La conseguente assegnazione strutturalmente flusso ragionevolmente costante di risorse che,
ridotta per il 2012, equivalente ad una riduzione mediando le diverse fasi di avanzamento dei
netta di 30,6 milioni di euro (da 273,8 nel 2010 progetti, assicuri la copertura di un volume di
a 243,2 nel 2011 e 2012), ulteriormente abbat- spesa sostanzialmente corrispondente, seppure
tuta del 5% a € 230,91 per il 2013.
composto da tipologie assai diverse nel tempo.
A parte le spese per progetti finanziati specifiSu tale base, le previsioni di entrata e di spesa camente dal MIUR – esposte per totale nella
nel triennio, di seguito presentate, utilizzano i stessa misura delle entrate, senza dettaglio per
seguenti criteri di riferimento.
specifica tipologia – si è assunto il mantenimento delle spese per Ricerca, Personale, FunEntrate
zionamento e Attrezzature e Servizi ai livelli
Si assume una base minima di finanziamento 2012.
del MIUR equivalente a quella prevista per il Come evidenziato nella seguente Tab. 2 non si
2013 anche per i due esercizi successivi; ad essa può, tuttavia, fare a meno di rilevare che:
è aggiunta un’assegnazione premiale nell’ordine
del 8%, derivante dal raggiungimento di obiet- • Il trend storico delle principali tipologie di
spesa presenta caratteristiche sostanzialtivi specifici posti dal MIUR, una assegnazione
mente diverse da quelle che sarà necessario
ulteriore del 5% ed un’assegnazione vincolata
imprimerle per il futuro, in considerazione
per “progetti bandiera” interamente assorbita
della drastica riduzione di finanziamento
da corrispondenti spese secondo il profilo tempubblico applicata, e
porale di spesa previsto nei prossimi 3 anni per
progetto bandiera Super-B, come descritto nel • conseguentemente, potente si presenta la
sfida di mantenere l’attuale livello di eccelcapitolo 4.
lenza nella ricerca con una siffatta contraL’Istituto è, inoltre, attivo – sia a livello centrale,
zione:
da parte delle Commissioni scientifiche e degli
Organi di governo dell’Ente, sia a livello locale,
2013 imp lavorazione:cap XII 25/09/13 10:56 Pagina 12
Tipologia di spesa % su tot. 2011 Variazione
Caratteristiche salienti ai fini della previsione pluriennali
Media 2008-2011
su media 2003-2006
(valori costanti 2011)
Personale
54%
+2,3%
I rinnovi dei CCNL e l’incremento del personale hanno generato il trend
di crescita; l’applicazione della Legge 30.7.10, n. 122, con il relativo limite
al rinnovo del turn-over ed il blocco dei CCNL aveva già determinando l’interruzione di questo trend. Nella sostituzione del turn-over si dovranno
considerare le posizioni del personale a lungo impiegato a tempo determinato. Nell’INFN il personale di supporto (amministrativi) ammonta a
circa il 17% della Pianta Organica Totale
Funzionamento 12%
+4,1%
Le dimensioni ormai raggiunte dall’Istituto, con l’attuale articolazione
organizzativa, hanno alimentato una dimensione crescente di queste
spese, che tendono a diventare fisse. Per il futuro si rende necessaria
una significativa razionalizzare delle strutture e semplificazione delle
prassi di lavoro.
Ricerca
25%
(senza personale)
-43,0%
Attrezzature
e Servizi
-45,5%
La notevole contrazione delle Entrate è stata, sostanzialmente, assorbita
da minori spese per la ricerca e per Attrezzature e Servizi. Per il futuro si
dovrà quanto meno recuperare maggiori livelli di efficienza, in tutti i settori, liberando risorse per la ricerca.
9%
100%
Fig. 12.16: profilo di spesa per Ricerca, Personale, Funzionamento,
Attrezzature e Servizi.
12.3 SPESA AMMINISTRATIVA
Risorse disponibili relativamente al triennio
2013-2015.
Con specifico riferimento alla spesa amministrativa sostenuta per la gestione dell’Ente, oltre alle
generali “spese per il funzionamento” – quantificabili nell’ordine del 5% della spesa totale si può far riferimento alla spesa necessaria per
le retribuzioni del personale amministrativo; si
fornisce, al proposito, la seguente sintesi:
2014
2015
Spese per il funzionamento
13.200
13.100
12.500
Spesa per il personale
amministrativo
12.700
12.600
12.000
Sistema informativo
700
300
SPESE:
ATTIVITÀ DI RICERCA:
Fisica delle particelle
Fisica Astroparticellare
Fisica Nucleare
Fisica Teorica
Ricerche Tecnologiche
Progetti strategici, speciali ed altre
iniziative specifiche
2014
2015
230,91
35,75
35,00
2,75
304,41
230,91
35,75
45,00
3,66
315,32
230,91
35,75
55,00
3,66
325,32
19,80
11,60
9,20
2,75
5,00
48,35
48,66
48,66
8,05
7,75
7,75
35,00
91,40
45,00
101,41
55,00
111,41
7,71
5,91
5,42
5,18
0,99
10,47
0,50
36,18
37,96
37,96
40,73
39,85
39,85
134,10
2,00
304,41
134,10
2,00
315,32
134,10
2,00
325,32
Progetti finanziati specificamente MIUR:
ITER e Broader Approach
Agenzia Fusion for Energy
IGI - EGI
Km3Net
SuperB
FONDI CENTRALI E PARTECIP.
A CONSORZI
(include Energia elettrica e Contributi
a altri Enti di ricerca)
PERSONALE
FONDO DI RISERVA
Totale Spese
in milioni di euro
Fig. 12.18: profilo di spesa relativo al triennio 2013-2015.
LE RISORSE FINANZIARIE
Totale Ricerca
FUNZIONAMENTO STRUTTURE:
LNF
LNGS
LNL
LNS
CNAF
Sezioni e Gruppi Collegati
Organi Direttivi e Strutture Centrali
Totale Funzionamento
246
/
Fig. 12.17: spesa amministrativa 2013-2015.
400
ENTRATE:
Assegnazione ordinaria MIUR
Assegnazione premiale MIUR
Assegnazione vincolata MIUR
Entrate diverse
Totale Entrate
2013
PIANO TRIENNALE 2013-15
2013
RISORSE FINANZIARIE
DISPONIBILI 2013-2015
2013 imp lavorazione:cap XIII 25/09/13 10:56 Pagina 1
2013 imp lavorazione:cap XIII 25/09/13 10:57 Pagina 2
13. PIANO DI RIAMMODERNAMENTO
GESTIONALE E REGIONALIZZAZIONE
DELL’ENTE NEGLI ASPETTI
GESTIONALI, TECNICI E SCIENTIFICI
2013 imp lavorazione:cap XIII 25/09/13 10:57 Pagina 3
249
PIANO TRIENNALE 2013-15
/
PIANO DI RIAMMODERNAMENTO GESTIONALE E REGIONALIZZAZIONE...
La sfida di mantenere l’attuale livello di eccellenza zione, tuttora considerata pienamente valida, in
nella ricerca con le contrazioni descritte nel capito base alle seguenti linee strategiche:
precedente è sicuramente impegnativa; infatti, se
da una parte, i progetti di ricerca si caratterizzano • Stretto legame con l’Università e tradizionale attenzione alla formazione dei giovani
normalmente per una durata pluriennale che può
verso il mondo della ricerca, realizzati attrafacilmente raggiungere il decennio – nel corso
verso una gestione distribuita delle attività
della quale l’assorbimento di risorse finanziarie
scientifiche e amministrative tramite le sezioni
varia considerevolmente in funzione della specifica
e i gruppi collegati nei quali è articolata l’orgafase di sviluppo (es.: Conceptual Design report,
nizzazione dell’Istituto: il numero totale di gioR&D, Technical Design Report, Ingegnerizzazione,
vani coinvolti ogni anno nella formazione si
Costruzione, Commissioning, Presa dati, Decomaggira attorno alle 1000 unità.
missioning) – è, comunque, indispensabile poter
contare su un flusso ragionevolmente costante di • Valenza internazionele delle attività, rinsaldata dalle collaborazioni internazionali e da un
risorse che, mediando le diverse fasi di avanzasolido programma di visitatori stranieri nel nomento dei progetti, assicuri la copertura di un vostro paese, spesso suggellato da accordi interlume di spesa sostanzialmente uniforme, seppure
nazionali bilaterali; le attività si svolgono sia nei
composto da tipologie assai diverse nel tempo.
laboratori internazionali quali il Cern di Ginevra,
L’Istituto è, inoltre, attivo – sia a livello centrale,
il Fermilab di Chicago, KEK in Giappone ed altri
da parte delle Commissioni scientifiche e degli Orcentri, sia nei propri laboratori nazionali che
gani di governo dell’Ente, sia a livello locale, da
mantengono una eccellenza e visibilità internaparte delle singole strutture territoriali – nella rizionale, condizione necessaria per assicurane un
cerca di “fondi esterni” finalizzati a specifiche fifuturo in un’epoca di globalizzazione sempre
nalità di ricerca. Questi fondi da integrare in
più pronunciata delle ricerche svolte dall’Istituto;
quantità crescente il trasferimento dallo Stato (es.:
Unione Europea, Regioni, ASI, altri enti di ricerca, • Contenuti tecnologici degli strumenti della
ricerca, acceleratori, rivelatori, metodi e appaprivati) seppure obbligatoriamente destinati a firati di calcolo, sempre più sofisticati, sui quali
nanziare specifici progetti di ricerca e conseguenti
l’Istituto si è, sempre, impegnato in uno sforzo
spese da essi specificamente dipendenti.
dedicato alla valorizzazione della ricerca in ambiti applicativi ed industriali; a tale scopo ha
Le linee strategiche consolidate che connoconvogliato in progetti strategici attività di forte
tano l’INFN e il conseguente piano d’interimpatto sociale come quelle associate alla fisica
vento gestionale
medica, alla fisica nucleare applicata all’enerLa vocazione per una ricerca dedicata all’esploragia, alle nuove tecniche di accelerazione foriere
zione delle leggi fondamentali dell’universo idendi innovazione tecnologica e di nuova competifica l’Istituto come riferimento per le ricerche del
titività scientifica, allo sviluppo di formidabili
paese nei settori della fisica nucleare, delle partistrumenti di calcolo utilizzati per l’acceleratore
celle e delle astro-particelle. In questo ambito,
LHC del Cern.
l’Istituto opera, seguendo una consolidata tradiTipologia di spesa % su tot. 2011 Variazione
Caratteristiche salienti ai fini della previsione pluriennali
Media 2008-2011
su media 2003-2006
•
(valori costanti 2011)
•
Personale
54%
+2,3%
I rinnovi dei CCNL e l’incremento del personale hanno generato il trend
di crescita; l’applicazione della Legge 30.7.10, n. 122, con il relativo limite
al rinnovo del turn-over ed il blocco dei CCNL aveva già determinando l’interruzione di questo trend. Nella sostituzione del turn-over si dovranno
considerare le posizioni del personale a lungo impiegato a tempo determinato. Nell’INFN il personale di supporto (amministrativi) ammonta a
circa il 17% della Pianta Organica Totale
Funzionamento 12%
+4,1%
Le dimensioni ormai raggiunte dall’Istituto, con l’attuale articolazione
organizzativa, hanno alimentato una dimensione crescente di queste
spese, che tendono a diventare fisse. Per il futuro si rende necessaria
una significativa razionalizzare delle strutture e semplificazione delle
prassi di lavoro.
Ricerca
25%
(senza personale)
-43,0%
Attrezzature
e Servizi
-45,5%
La notevole contrazione delle Entrate è stata, sostanzialmente, assorbita
da minori spese per la ricerca e per Attrezzature e Servizi. Per il futuro si
dovrà quanto meno recuperare maggiori livelli di efficienza, in tutti i settori, liberando risorse per la ricerca.
9%
100%
2013 imp lavorazione:cap XIII 25/09/13 10:57 Pagina 4
Azione
Commenti
Minore spesa vs. 2011
2013
2014
2014
1,5
2,0
2,5
1,0
3,0
4,0
Azione definita su specifiche tipologie di spesa per consumi e servizi,
consolidate nel tempo su base locale; ogni struttura, in base ad un obiettivo predefinito di riduzione quali-quantitativa, è chiamata a identificare e realizzare discrezionalmente le opportune azioni di riduzione.
1,0
1,5
3,0
Azione mirante alla graduale specializzazione delle strutture territoriali
di servizio da realizzare in parallelo con il sostanziale blocco del turnover e con eventuali accordi di collaborazione con le Università ospitanti.
0,5
1,0
1,5
0,2
0,5
1,0
0,7
1,0
1,5
Obiettivo: realizzare economie di bilancio
1.
Utilizzo parziale di
Azione riferibile al sistematico utilizzo delle ”overhead” sui progetti fifinan-ziamenti a
nanziati con fondi esterni per coprire le spese generate dai contratti a
destinazione vincolata tempo determinato del personale.
per la gestione
ordinaria
2.
Economie di scala
mediante
centralizzazione
di alcuni acquisti
Azione da sviluppare gradualmente uniformando le scadenze delle forniture in corso, finora gestite in base ai fabbisogni delle singole strutture
(es.: mensa, vigilanza, pulizie, manutenzioni), e attivando gare centralizzate.
Obiettivo: Ottimizzazione dell’utilizzo delle risorse
1.
Operare riduzioni
nette di spesa
2.
Razionalizzazione
delle strutture di
servizio
Obiettivo: migliorare l’efficienza operativa
1.
A seguito della riduzione della pianta organica degli amministrativi, del
Regionalizzare le
attività amministrative sostanziale blocco del turn-over e con eventuali accordi di collaborazione con le Università ospitanti, si realizzano razionalizzazioni di settori
amministrativi.
2.
Azione da realizzare mediante il minor impiego di consulenti esterni e
Inhousing del
la presa in carico delle procedure informatiche da parte del Servizio Sisistema informativo
stema Informativo dell’Amministrazione Centrale.
contabile
Di seguito sono sintetizzate le azioni specifiche
messe in campo al fine di rendere l’organizzazione e la gestione efficace, efficiente ed economica; i principi ispiratori di tali azioni sono:
•
•
Schematicamente le azioni sono riepilogate nella
tabella della pagina successiva.
In termini di riorganizzazione generale dell’ente,
di seguito sono schematizzati i criteri attuativi che
l’Istituto si propone di seguire seguendo le linee
guida definite dall’art.2, comma 10, del D.L. 6 luglio 2012 n. 95.
PIANO DI RIAMMODERNAMENTO GESTIONALE E REGIONALIZZAZIONE...
•
/
•
Il miglioramento dell’efficienza operativa;
La riduzione della spesa anche attraverso l’ottimizzazione delle risorse (anche attraverso il
recupero delle riserve di bilancio storicamente
accumulare);
La realizzazione di economie di bilancio;
La definizione delle linee di attività di ricerca ritenute prioritarie nell’attuale congiuntura.
PIANO TRIENNALE 2013-15
La posizione di assoluto rilievo assunta dall’Istituto
nel contesto internazionale rischia, ora, di essere
fortemente rallentata dalla costante compressione
del livello di finanziamento pubblico rilevata negli
ultimi anni; per effetto delle recenti disposizioni
normative in materia di finanza pubblica, la citata
compressione del finanziamento dello Stato sta
assumendo dimensioni ancor più aggressive e
consolidate, in tal modo da rendere necessarie
scelte organizzative e gestionali mai adottate in
precedenza.
In sostanza, per uscire – almeno parzialmente –
dalla morsa secondo la quale la spesa necessaria
per finanziare l’attuale articolazione strutturale
dell’Istituto assorbe una tale quantità di risorse da
obbligare la contrazione compensativa delle risorse direttamente impiegate nell’attività di ricerca, si configura una linea d’intervento
fortemente orientata all’aumento dell’efficienza
della gestione; obiettivo minimo di tale impostazione resta, comunque, quello di contrastare la
restrizione nell’assorbimento dei giovani ricercatori – motore reale di ogni forma di ricerca, in
quanto portatori di entusiasmo e creatività da cui
prendono vita le idee e le iniziative più coraggiose
– anche attraverso una più attiva ricerca di finanziamenti di provenienza non statale.
250
2013 imp lavorazione:cap XIII 25/09/13 10:57 Pagina 5
Disposizioni normative
a.
Concentrazione dell’esercizio
delle funzioni istituzionali,
attraverso il riordino delle
competenze degli uffici
eliminando duplicazioni.
b.
Riorganizzazione degli uffici
con funzioni ispettive e di
controllo.
c.
Rideterminazione della rete
periferica su base regionale
o interregionale.
251
Attuazione INFN
Revisione del Disciplinare Organizzativo dell’Amministrazione Centrale finalizzata a riordinare
l’organizzazione degli uffici “per argomenti omogenei”, con particolare riferimento a:
* Direzione Affari Generali (Convenzioni, TT, assegni e borse, benefici sociali),
* Direzione del Personale (Stato giuridico e Stato economico),
* Direzione Affari Contrattuali (Contratti attivi),
* Servizio Fondi Esterni (Contratti attivi, TT).
Programmazione annuale delle funzioni ispettive nell’ambito delle attività della Direzione Affari Amministrativi.
Riorganizzazione dei settori amministrativi su base locale anche tenendo conto della contiguità
geografica delle Strutture
Altre strutture: riconduzione progressiva di alcune attività amministrative presso la principale
struttura di riferimento regionale:
* in parallelo con il sostanziale blocco del turn-over di personale, o
* in presenza di fabbisogni aggiuntivi di personale che non possono più essere soddisfatti.
d.
Unificazione delle strutture
che svolgono funzioni
logistiche e strumentali.
Graduale specializzazione delle strutture territoriali di servizio (officine e attrezzature relative).
e.
Accordi tra amministrazioni
per l’esercizio unitario delle
funzioni logistiche e
strumentali.
Verifica sistematica con i Dipartimenti di Fisica delle Università ospitanti sulle opportunità di
integrazione esistenti e condivise.
PIANO TRIENNALE 2013-15
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PIANO DI RIAMMODERNAMENTO GESTIONALE E REGIONALIZZAZIONE...
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CREDITI ICONOGRAFICI
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PIANO TRIENNALE 2013-15
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CREDITI ICONOGRAFICI
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