Elisabetta Baracchini e Massimiliano Fiorini. Crediti: Ufficio comunicazione Infn
Lo European Research Council (Erc) ha assegnato a Elisabetta Baracchini, assistant professor al Gssi Gran Sasso Science Institute e ricercatrice all’Infn, e a Massimiliano Fiorini, ricercatore all’Infn e tenure track associate professor all’Università di Ferrara, due Consolidator Grant del valore rispettivamente di 1.995.719 euro e 1.975.000 euro. Gli Erc Consolidator Grant sono finanziamenti europei prestigiosi che vengono assegnati a ricercatori eccellenti di qualsiasi nazionalità ed età, con almeno sette e fino a dodici anni di esperienza dopo il dottorato, e un curriculum scientifico promettente. I ricercatori devono svolgere il proprio lavoro in un’organizzazione di ricerca pubblica o privata con sede in uno degli Stati membri dell’Ue o dei paesi associati. Il finanziamento (in media di 2 milioni di euro per grant) è previsto per un massimo di cinque anni e copre principalmente l’impiego di ricercatori e altro personale per consolidare il gruppo di lavoro dei beneficiari.
Il progetto proposto da Elisabetta Baracchini, Initium (an Innovative Negative Ion TIme projection chamber for Underground dark Matter searches), ha come obiettivo la realizzazione di un rivelatore innovativo per la ricerca diretta di materia oscura, oggi uno dei settori di indagine di punta della fisica fondamentale. Initium prevede lo sviluppo e la realizzazione di una Time Projection Chamber (Tpc, camera a proiezione temporale) a gas di 1 m3 di volume, capace di ricostruire con grande precisione in 3D le tracce degli eventi rivelati. Questo sarà possibile grazie a una lettura ottica basata su Photo Multiplier Tubes (Pmt) e telecamere Cmos, combinata a una peculiare miscela di gas che induce la deriva di ioni negativi (piuttosto che di elettroni, come le Tpc tradizionali). «Credo che l’approccio proposto sia in grado di far progredire il settore in particolare e i rivelatori Tpc in generale, – spiega Baracchini – per la sua capacità di discriminazione attiva di neutroni ed elettroni fino a basse energie, per la sua versatilità in termini di materiale impiegato come target, ma soprattutto per la capacità di determinare la direzione di provenienza delle tracce, caratteristica che garantisce la possibilità di identificare inequivocabilmente un segnale di materia oscura». Il progetto, della durata di 5 anni, prevede l’installazione di Initium ai Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Infn.
Il progetto proposto da Massimiliano Fiorini, 4dPhoton (Beyond Light Imaging: High- Rate Single-Photon Detection in Four Dimensions), prevede lo sviluppo di uno strumento innovativo in grado di rivelare fotoni singoli nel tempo e nello spazio (rivelazione in 4 dimensioni) con risoluzioni combinate mai ottenute in precedenza. Il rivelatore sarà in grado di localizzare fotoni con risoluzioni spaziali di alcuni micrometri e risoluzioni temporali di poche decine di picosecondi, con flussi fino a 1 miliardo di fotoni al secondo con un rumore di fondo trascurabile. «I rivelatori attualmente disponibili o hanno risoluzioni spaziali eccellenti ma sono lenti, o sono veloci ma con scarsa risoluzione spaziale, o sono molto ‘rumorosi’», spiega Massimiliano Fiorini. «L’obiettivo di 4dPhoton è colmare il gap tecnologico esistente: questo rivelatore avrà un grande impatto in tutte quelle discipline in cui è necessario misurare con grande precisione posizione e tempo di singoli fotoni simultaneamente, come, ad esempio, in fisica delle alte energie e in biologia, ma non solo». Il progetto, che si svilupperà in 5 anni, verrà realizzato da scienziati di tre diversi istituti, coordinati da Massimiliano Fiorini: l’Infn con la Sezione di Ferrara, l’Università degli Studi di Ferrara e il Cerni Ginevra. Nel progetto è prevista l’applicazione del nuovo rivelatore all’identificazione di particelle cariche (adroni) nei futuri esperimenti al Large Hadron Collider (Lhc) del Cern, e nel campo della microscopia a fluorescenza.