| Commissione Scientifica Nazionale II
INTRODUZIONE

Le ricerche e gli esperimenti di competenza della Commissione Scientifica II riguardano problematiche scientifiche distribuite su un ampio spettro, tutte di carattere fondamentale e d'avanguardia, talvolta con caratteri di unicità, talvolta complementari a quelle affrontate con gli esperimenti alle grandi macchine acceleratrici. In una suddivisione schematica si possono distinguere: i grandi esperimenti ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), le misure di processi rari a bassa energia, lo studio della radiazione cosmica in superficie, nelle profondita’ marine e nello spazio, la fisica dei neutrini con fasci da acceleratori o reattori, la ricerca di onde gravitazionali e la fisica generale, che riguarda aspetti fondamentali della elettrodinamica e della meccanica quantistica.

Alcuni di questi esperimenti prevedono tempi di misura molto lunghi: si tratta di veri e propri osservatori che ricercano fenomeni molto rari, talvolta mai rivelati prima, che hanno origine al di fuori della terra: neutrini dal sole, nuove particelle di origine cosmologica, esplosioni di supernovae, eventi rari nella radiazione cosmica ordinaria, onde gravitazionali. Le misure di eventi molto rari implicano sensibilità tali da richiedere rapporti segnale/rumore non ottenibili in presenza del rumore di fondo causato nei rivelatori da eventi indotti dai raggi cosmici: i LNGS, che forniscono uno schermo adeguato ai raggi cosmici ordinari, sono la sede ideale per essi. L’elevato numero di fisici italiani e stranieri che operano nei LNGS dimostra il ruolo di punta di questi laboratori nella ricerche in corso.

Nei LNGS sono collocati esperimenti molto diversi per mole e complessità: alcuni necessitano di aree e volumi sensibili tali da utilizzare quasi completamente le grandi sale sperimentali, con rivelatori complessi dotati di migliaia di canali di elettronica; altri, più piccoli, utilizzano tecniche criogeniche. L'esperimento GALLEX prima, ed ora l’esperimento GNO, utilizzando tecniche radiochimiche, hanno ottenuto risultati di grande rilievo nella misura dei neutrini solari. L’esperimento DAMA, nella sua ricerca di "materia oscura" ha dato indicazioni promettenti che potrebbero rivelarsi di notevole portata. In molte di queste attività viene richiesta l'assenza di contaminanti radioattivi sia nei rivelatori sia nei materiali che li circondano. Lo sforzo tecnologico per raggiungere le purezze necessarie è stato particolarmente intenso in questi ultimi anni e lo sarà ancora in futuro, frutto di collaborazione tra l'INFN ed altri istituti italiani e stranieri.

L'attività sperimentale viene svolta presso molti altri laboratori: le ricerche sulle onde gravitazionali sono condotte soprattutto presso i Laboratori di Frascati e di Legnaro ed ora anche presso il centro di Cascina, gli esperimenti con fasci di neutrini al CERN, e presso il reattore nucleare di Bugey in Francia; esperimenti sulla radiazione cosmica sono in corso in Argentina, in Tibet, in Bolivia e nelle Canarie. Se da un lato la Commissione ha sempre verificato che gli esperimenti venissero effettuati nelle sedi più adatte al raggiungimento degli obiettivi scientifici, essa ha costantemente stimolato attività che implicassero un potenziamento scientifico e tecnologico delle strutture dell'INFN: ai LNF l'esperimento ROG, ai LNL gli esperimenti AURIGA e PVLAS hanno indotto uno sviluppo delle tecnologie criogeniche e superconduttive.

Due iniziative per la ricerca di antimateria primordiale nell'universo installeranno rivelatori su satelliti e sulla stazione spaziale internazionale (ISS). Altri due esperimenti spaziali riguardano il campo della astronomia gamma ora in grande espansione. L'utilizzo di questi nuovi "laboratori" per ricerche di fisica fondamentale rappresenta un'importante novità e implica anche l'impiego di nuovi metodi e procedure nella progettazione e costruzione degli apparati.

Questa complessa attività scientifica impegna circa 725 fisici italiani (con un aumento di 75 unita’ rispetto al 2001) di cui circa 240 impegnati negli esperimenti presso i LNGS.

Nell'ambito dei circa 40 esperimenti previsti nel 2002, il cui programma è descritto brevemente nelle schede relative ai singoli esperimenti, si devono segnalare:

- la continuazione della fase costruttiva del grande esperimento BOREX presso i LNGS;
- il completamento del progetto e l’avvio della costruzione dell’esperimento OPERA per lo studio delle oscillazioni di neutrino mediante il fascio CNGS;
- il soddisfacente funzionamento del primo semimodulo di ICARUS e i preparativi per l’installazione del primo modulo presso i LNGS;
- la prosecuzione dell’esperimento GNO ed i preparativi per la sua ricalibrazione;
- il proseguimento della preparazione degli esperimenti spaziali AMS2 e PAMELA e l’avvio dei nuovi esperimenti AGILE e GLAST;
- l’inaugurazione dell’esperimento ARGO-YBJ e la prosecuzione della sua costruzione; l’avanzata preparazione dell’esperimento AUGER;
- la continuazione della presa dati delle tre antenne per onde gravitazionali e la sistematica ricerca delle coincidenze; la ricerca mirata alla rivelazione delle onde gravitazionali emesse dalla pulsar associata a SN1987A da parte di NAUTILUS;
- la prosecuzione della costruzione dell’esperimento VIRGO e l’effettuazione del primo locking dell'interferometro dell'area centrale;
- gli interessanti sviluppi relativi a MANU2 ed il prossimo completamento dell’esperimento MUNU;
- le nuove attività relative agli studi in vista di più intensi fasci di neutrini (HARP e NEUTRINO-FACTORIES)

I recenti bellissimi risultati dell’esperimento SNO forniscono una ulteriore conferma dell'ipotesi dell'oscillazione di neutrini e provano la validita’ del modello solare standard.

La prosecuzione dello studio del fenomeno delle oscillazioni, di portata rivoluzionaria per la fisica delle particelle, mediante esperimenti con fasci artificiali di neutrini da lunga distanza (LBL), diventa prioritaria ed ha portato alla definizione del programma sperimentale per il fascio LBL dal CERN ai LNGS (fascio CNGS) ed alla proposta OPERA utilizzante emulsioni nucleari per la rivelazione decadimento del t. Sono coinvolti sia gruppi INFN che di altri paesi. Le indicazioni attuali favoriscono una regione dello spazio dei parametri (sin22q,Dm2 ), che richiede ai rivelatori sensibilità molto spinte.

Appare di grande importanza seguire e contribuire fin da ora ai progetti per lo studio degli accumulatori di muoni per la generazione di intensi fasci di neutrini di caratteristiche note. Tali fasci sono necessari alla piena comprensione del fenomeno delle oscillazioni neutriniche e alla determinazione precisa della matrice di mixing. La Commissione II segue ed appoggia le attività in questo campo ed auspica una più incisiva azione dell’ente per studiare prima e contribuire poi alla costruzione delle nuove facilities, in vista della preparazione della successiva generazione di esperimenti di fisica del neutrino.

E’ proseguito lo studio di siti marini e di R&D utili alla definizione di una futura proposta (progetto NEMO) per un telescopio sottomarino per neutrini astrofisici di alta energia di volume 1 km3. E’ stata approvata ed e’ ormai avviata una partecipazione italiana al progetto sottomarino, di prima generazione, ANTARES.

I fondi disponibili nel 2002 per le diverse linee scientifiche di pertinenza della Commissione sono stati cosi’ preliminarmente suddivisi:

BILANCIO DI PREVISIONE 2002

(in milioni di Euro)

Grandi esperimenti ai LNGS | 10,85
Processi rari a bassa energia | 0,80
Studio della radiaz. cosmica in superficie, nello spazio e sottomarina | 10,90
Fisica del neutrino | 0,50
Ricerca di onde gravitazionali | 1,80
Fisica generale | 0,25
Fondi di dotazione | 1,40
| 26,50
Fondo indiviso | 1,50
Totale | 28,00

Il dettaglio dei finanziamenti e’ contenuto nelle schede relative alla descrizione dei singoli esperimenti.