Dipartimento:

DIPARTIMENTO

DIPARTIMENTO DI FISICA

Dipartimento di Fisica

Indirizzo: Via G. Sansone 1, I 50019 Sesto Fiorentino (FI)

Direttore: Daniele Dominici e-mail dominici@fi.infn.it

Segreteria: tel. 055 4572085 fax 055 4572121 e-mail segr-dip@fisica.unifi.it

Sito Web: www.fisica.unifi.it

1.LINEE DI RICERCA:

Le ricerche svolte presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Firenze sono finanziate principalmente con fondi dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), fondi PRIN del MIUR, fondi di Ateneo per la ricerca e con contributi dell’Ente Cassa di Risparmio di Firenze.

Le ricerche sono eseguite da ricercatori del Dipartimento di Fisica in collaborazione con ricercatori dell'INFN e con numerosi ricercatori presso centri di ricerca in Italia e all'estero, in particolare presso il laboratorio europeo CERN di Ginevra.

Fisica Nucleare e Subnucleare:

- Esperimento Pamela per lo studio della componente di antimateria nei raggi cosmici.

- Esperimento LHCf per la calibrazione dei modelli di interazione dei raggi cosmici di alta energia in atmosfera.

- Esperimento Adamo per la misura di raggi cosmici a terra.

- Studio dei processi di produzione adronica in collisioni di particelle elementari e ioni pesanti di alta energia.

- Misura al CERN del branching ratio del decadimento rarissimo K -> pione neutrino antineutrino: costruzione di un prototipo di rivelatore RICH in grado di separare all'1% muoni da pioni fino ad un'energia di 35 GeV, necessario per discriminare il segnale dal fondo di K -> mu neutrino.

- Rivelatore tracciante di CMS a LHC.

- Rivelatori per muoni dell’apparato LHCb.

- Esperimenti Virgo e Lisa.

- Esperimento Zeus.

- Studio degli stati eccitati dei nuclei prodotti tramite collisioni ad energie fino a 20 MeV/n.

- Studio della termodinamica e della dinamica nelle collisioni tra nuclei pesanti ad energie di 10-50 MeV/n.

- Caratterizzazione delle proprietà di scintillazione in funzione del tipo di eccitazione (raggi gamma, particelle alfa, protoni) e della temperatura. Utilizzazione per lo studio di decadimenti rari (es.: doppio decadimento beta del 116Cd in cristalli di 116CdWO4).

- Studio di eccitazioni nucleari tramite spettroscopia nucleare.

- Studio della composizione del particolato atmosferico in siti remoti.

- Studio del particolato atmosferico in siti urbani e/o industriali.

- Datazioni di reperti archeologici tramite misure di radiocarbonio.

- Misure IBA (Ion Beam Analysis).

Struttura della Materia:

- Spettroscopia con neutroni termici su fluidi molecolari e metallici effettuata presso le grandi attrezzature internazionali per la quale il gruppo ha a disposizione uno spettrometro dedicato presso ILL di Grenoble.

- Spettroscopia ottica in sistemi molecolari in condizioni estreme di pressione e temperatura, dove con condizioni estreme si intende fino al Milione di Atm e 1000 Kelvin.

- Spettroscopia Raman in fluidi e sistemi vetrosi, prevalentemente sistemi molecolari che possono essere facilmente sottoraffreddati.

- Spettroscopia ottica ad alta risoluzione spaziale e temporale di singole nanostrutture.

- Punti quantici ed emettitori di fotoni singoli.

- Materiali innovativi per emettitori UV.

- Spettroscopia in campo prossimo di nanocavità e cristalli fotonici.

- Studio di sistemi colloidali mediante scattering di luce laser, microcalorimetria differenziale e spettroscopia dielettrica.

- Sviluppo di microscopia a scansione di sonda di tipo elettrochimico.

- Studio della polarizzazione del fondo di radiazione cosmica; collaborazione al progetto internazionale BPOL per un esperimento su satellite per la misura del suo modo B.

-Imaging funzionale neurale non lineare.

- Interazioni di proteine di membrana in cellule viventi.

-Spettroscopia Mössbauer: una tecnica non distruttiva per lo studio di stati di ossidazione e strutture elettroniche, coordinazioni chimiche, strutture magnetiche. Analisi di purezza di fase e controllo qualità in materiali a stato solido.

- Modelli per la propagazione di radiazione luminosa in mezzi torbidi (ottica dell'atmosfera e dei tessuti biologici).

- Metodologie di misura delle proprieta' di scattering e di assorbimento di mezzi torbidi.

- Atomi ultrafreddi. Misure della costante di Newton. Orologi ottici e sensori quantistici. Test di fisica fondamentale nello spazio.

- Josephson junction array con condensati di Bose Einstein (BE). Miscele quantistiche degeneri di Fermi Bose. Dinamica della condensazione di BE.

Fisica Teorica:

-Matematica e fisica delle algebre quantistiche. Stringhe topologiche.

-Strutture algebriche e geometriche rilevanti per le teorie fisiche. Simmetrie di teorie di campo e modelli integrabili. Spettro di equazioni d'onda relativistiche a due corpi.

-Fisica nucleare teorica e dei sistemi a più corpi: Interazioni elettrodeboli nei nuclei. Moti collettivi e instabilita` in sistemi nucleari.

-Sistemi magnetici di bassa dimensionalità. Informazione quantistica. Dissipazione quantistica. Simulazione Monte Carlo classica e quantistica.

-Cromodinamica quantistica (QCD) a temperatura e densità finite. Processi di QCD a piccolo x.

-Estensioni del modello standard delle interazioni elettrodeboli in extra-dimensioni.

Altre Linee di Ricerca

- Storia dello sviluppo della Fisica a Cuba.

- Problemi di dual-use e proliferazione nucleare.

2.GROSSA STRUMENTAZIONE

Struttura della Materia:

-Spettrometro Raman ad alta risoluzione.

-Celle a diamante e sistema di pressurizzazione di fluidi fino a 3000 Atm.

-Sistema di misura della dimensione di nanoparticelle in soluzione liquida mediante scattering di luce laser.

-Sistema di misura per Spettroscopia dielettrica da 0.01 Hz a 50 Ghz.

-Apparecchiatura per Microcalorimetria differenziale.

-Sistema di misura senza contatto della tensione interfasale di liquidi e soluzioni.

-Magnete superconduttore con criostato per spettroscopia ottica (campo magnetico fino a 11T)

-Sistema laser a Ti:Zaffiro per spettroscopia risolta in tempo (durata degli impulsi: 1-2 ps)

-Streak-camera con risoluzione temporale di 1-2 ps.

-Microscopio con focale per micro-luminescenza, anche risolta in tempo.

-Sistema laser al picosecondo per spettroscopia ottica in tutta la regione UV-IR.

-Microscopio Multifotone con fluorescenza risolta nel tempo.

-Microscopio a Generazione di Seconda Armonica.

-Microscopio ad Onda Evanescente.

-Spettrometro Mössbauer - range temperatura : 2.5 - 300 Kelvin - range campo magnetico esterno : 0 - 5 Tesla.

Fisica Nucleare e Subnucleare

-Laboratorio di costruzione e preparazione di rivelatori a gas e a scintillazione comprensivo anche di tessitrice per rivelatori a filo con dimensioni fino a circa 800mm.

-Sistemi di test per rivelatori a gas, a scintillazione e a semiconduttore.

-Camera bianca (classe 10000).

-Digitalizzatori della forma dell'impulso.

-Laboratorio per la caratterizzazione dei cristalli di CdWO4 e PbWO4.

-Acceleratore Tandem da 3 MV del LABEC di Firenze - Tecniche PIXE, PIGE, PESA e RBS - Tecniche AMS.

CENTRO

CENTRO PER LO STUDIO DELLE DINAMICHE COMPLESSE

Centro per lo studio delle dinamiche complesse

Acronimo: CSDC

Indirizzo: Via G. Sansone 1, I 50019 Sesto Fiorentino (FI)

Segreteria: e-mail livi@fi.infn.it tel. 055 4572332 fax 055 4572121

Sito Web: www.unifi.it/csdc

1.ATTIVITÀ

-Modellizzazione di polimeri e proteine; studio teorico e sperimentale del ripiegamento delle proteine.

-Reti neurali e modelli di neuroni, modellizzazione di processi cognitivi.

-Modelli dinamici e statistici in genomica e proteomica.

-Sincronizzazione e controllo di segnali e sistemi.

-Modelli e metodi per l'analisi di dati economico-finanziari.

-Modelli di evoluzione e di dinamica dei sistemi sociali.

-Dinamica di modelli di impatto ambientale (fluidi, processi energetici).

2.GROSSA STRUMENTAZIONE

-Microscopio a forza atomica (AFM) ottimizzato per imaging e misure su microsistemi biologici.

CENTRO

THE GALILEO GALILEI INSTITUTE FOR THEORETICAL PHYSICS

The Galileo Galilei Institute for Theoretical Physics

Acronimo: GGI

Indirizzo: Largo E. Fermi 2, I 50125 Firenze

Segreteria e-mail: pazzaglia@fi.infn.it, pagliai@fi.infn.it tel. 055 2307671 fax 055 2307672

Sito Web: ggi-www.fi.infn.it

1.ATTIVITÀ

-L’istituto, nato nel 2005 per iniziativa dell’INFN e dell’Università di Firenze, organizza ogni anno due/tre workshop in Fisica teorica delle particelle: Teoria dei campi e delle stringhe, Fenomenologia del Modello Standard e oltre, Fisica delle astroparticelle e cosmologia, Teoria statistica e sistemi complessi. Ciascuno workshop, dedicato a un tema di ricerca di frontiera, ospita in media 20-30 partecipanti per 2-3 mesi, scelti tra i piu’ attivi nel settore all’interno della comunità internazionale. In breve tempo le attività dell’istituto hanno riscosso un ampio successo tanto che l’istituto è già divenuto un punto di riferimento su scala internazionale per la ricerca in fisica teorica.

LABORATORIO:

LABORATORIO DI TECNICHE NUCLEARI PER I BENI CULTURALI

Laboratorio di tecniche nucleari per i beni culturali

Acronimo: LABEC

Indirizzo: Via B. Rossi 1, I 50019 Sesto Fiorentino (FI)

Segreteria: e-mail labec@fi.infn.it tel. 055 4572640 fax 055 4572641

Sito Web: labec.fi.infn.it

1. ATTIVITÀ

-Misure non invasive quantitative di composizione di materiali utilizzando tecniche di Ion Beam Analysis (IBA): un fascio di ioni accelerati colpisce il materiale da analizzare e si sfrutta per l’analisi la conseguente emissione di radiazione caratteristica degli elementi presenti. Tali tecniche sono usate in particolare nello studio di materiali di interesse artistico o storico (pigmenti, inchiostri, leghe metalliche, ceramiche, filati, etc.). In campo diverso dai beni culturali, un’intensa attività riguarda le analisi di composizione delle polveri fini (PM) in atmosfera, o di minerali nell’ambito di problemi petrografici, o di materiali per l’elettronica.

-Misure di datazione di reperti archeologici con il metodo del carbonio 14, sfruttando la tecnica della spettroscopia di massa con acceleratore (AMS). La AMS consente datazioni di reperti di età fino a circa 50 mila anni sacrificandone una quantità dell’ordine soltanto del milligrammo; l’incertezza per reperti di epoca storica può ridursi a soli ± 30 anni.

2.GROSSA STRUMENTAZIONE

-Acceleratore di tipo Tandetron da 3 MV di tensione massima di terminale (di proprietà INFN), dotato di tre sorgenti indipendenti per la creazione di ioni, di un sistema per la determinazione di isotopi rari (come il carbonio 14) tramite AMS, di cinque linee di fascio per misure IBA. Laboratorio di preparazione di campioni per misure di carbonio 14; in questo laboratorio, i reperti da datare vengono trattati, combusti e ridotti a grafite per renderli idonei alla misura della concentrazione di carbonio 14 (e quindi alla loro datazione) tramite AMS.

ISTITUTOISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE - I.N.F.N. -

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Acronimo: INFN

Direttore: Pier Andrea Mandò e-mail mando@fi.infn.it

Indirizzo: Via G. Sansone 1, I 50019 Sesto Fiorentino (FI)

Segreteria: email infn@fi.infn.it tel. 055 4572076 fax 055 4572128

Sito Web: www.fi.infn.it

Svolge attività di ricerca in vari campi della fisica fondamentale: fisica delle particelle agli acceleratori e nello spazio; onde gravitazionali; fisica dei nuclei; fisica teorica.

La ricerca di base è affiancata da attività tecnologiche ed applicative ed è supportata dai Servizi.

Opera in stretta connessione con l'Università ed in un dinamico ambito di collaborazione e confronto internazionale.

La Sezione INFN di Firenze ospita il LABEC, Laboratorio di Tecniche Nucleari Applicate ai Beni Culturali ed è partner del Galileo Galilei Institute for Theoretical Physics, centro internazionale dedicato alla fisica teorica.

L'attività di ricerca dell'INFN è organizzata in cinque gruppi nazionali che coprono differenti aree:

I Fisica subnucleare sperimentale con acceleratori

II Fisica subnucleare sperimentale senza acceleratori

III Fisica nucleare sperimentale

IV Fisica teorica

V Ricerca tecnologica e interdisciplinare

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