Curriculum vitae et studiorum di Ciullo Giuseppe
IDONEITÀ a coprire il posto da PROFESSORE ORDINARIO
30//06/2020 - Sett. Conc. 02/A1 Fisica Sperimentale delle Interazioni Fondamentali
Procedura per la copertura di n. 1 posto di professore ordinario
Macrosettore 02/A “Fisica delle Interazioni Fondamentali”
Settore concorsuale 02/A1 “Fisica Sperimentale delle Interazioni Fondamentali”
dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa, di cui al bando emanato
con decreto rettorale n. 1971 del 7 novembre 2019. Pubblicata il 30 giugno 2020
Abilitazione a PROFESSORE ORDINARIO: Bando D.D. 1532/2016
sett. concorsuale 02/A1 - I Fascia -
Fisica Sperimentale delle Interazione fondamentali dal 04/04/2017
Abilitazione a PROFESSORE ASSOCIATO: Bando D.D. 222/2012
sett. concorsuale 02/A1 - II Fascia -
Fisica Sperimentale delle Interazione fondamentali dal 23/01/2014
*> Formazione
9/7/1985 Diploma di Maturità Classica con votazione 60/60.
Studi Universitari:
09-luglio-1992 Laurea in Fisica Università degli Studi di Bari con votazione 110/110 cum laude, tesi svolta presso i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
Scuola di Studi Avanzati in Fisica Nucleare e Subnucleare
per Borsisti INFN 1994-1996.
Scuola CERN: "Intermediate Accelerator Physics Course" 18-29 settembre 1995 Eger (Ungheria).
*> Posizioni scientifiche ed accademiche (competizioni premi) in sintesi.
1991 Vincitore di concorso nazionale per una Borsa INFN laureando.
01/09/91 - 31/08/1992: Borsista laureando: Laboratori Nazionali di Legnaro dell'INFN.
01/09/92 - 31/10/1993: Studente perfezionando, associato all'INFN Legnaro ed INFN Ferrara.
05/1993 Vincitore (2 classificato) di un concorso nazionale per una borsa di studio INFN nel settore 4 (Fisica degli Acceleratori e ricerche tecnologiche ed interdisciplinari).
Rinvio dell'attività per espletare il servizio civile.
16/06/93 - 15/06/94 Servizio Civile.
27/09/1993 Vincitore del premio della Società Italiana di Fisica per l'operosità Scientifica (Udine).
06/1994-05/1996 Borsista neolaureato INFN, scelta: Laboratori Nazionale di Legnaro.
02/05/1996 superamento di concorso per ricercatore settore B01A per ingegneria presso l'Università degli studi di Lecce.
06/1996 vincitore di un concorso nazionale per ricercatore CNR, presso il centro CeFSA (Centro di Fisica degli Stati Aggregati –Povo Tn).
In attesa degli svolgimenti amministrativi:
1/9/96 - 1/12/96 - Consulente dell'Istituto Trentino di Cultura presso il Centro di Fisica degli Stati Aggregati ed Impianto Ionico (CeFSA) del CNR di Trento.
2/12/96 – Ricercatore a tempo determinato (5 anni) presso il CNR di Trento.
Per avere maggiori prospettive, dopo aver avviato due linee di ricerca si impegna per un concorso di ricercatore universitario.
10/1999 Vincitore di concorso per ricercatore presso l'Università degli studi di Ferrara, Fisica Sperimentale.
01/11//99 - Ricercatore presso il dipartimento di Fisica di Ferrara.
31/12/2018 - Professore Associato presso il Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra di Ferrara.
*> Attività Scientifiche (in Breve) <*
Attività attuali:
- Sviluppo, gestione e ricerca su bersagli gassosi nucleare, e tecniche correlate, produzione, accumulazione e diagnostica.
- Gestione di bersagli gassosi polarizzati nello studio della fisica adronica: indagine sullo spin del nucleone, studio dei fattori di forma.
- Applicazioni della tecnologia in altri campi:
- misure del momento di dipolo elettrico del protone e del deuterone.
- misura dell’invarianza per inversione temporale.
- misure di sezioni d'urto dipendenti da spin dalle reazione deuterio deuterio.
- fusione con combustibile polarizzato.
Attività precedenti:
Presso CeFSA
-Fasci molecolari: diagnostica, manipolazione e loro utilizzo nella sintesi di nuovi materiali.
-Spettrometria e spettroscopia: messa a punto di apparati per la deposizione e la caratterizzazione.
-Sintesi di SiC da fullerene. Deposizione di molecole complesse tertiofene.
Presso INFN – Legnaro:
-Sorgenti di elettroni polarizzati mediante fotoemissione e loro utilizzo negli acceleratori.
-Sistemi di raffreddamento mediante elettroni, nuovi prototipi.
*> Responsabilità scientifiche: <*
2000- ad oggi: realizzatore e responsabile del laboratorio SpinLab a Ferrara, per lo studio di intensità dei fasci atomici e loro accumulazione e come supporto alle attività nelle collaborazioni internazionali.
2000- ad oggi: realizzatore e responsabile del laboratorio della costruzione delle cell di accumulazione per l’esperimento (HERMES, Recoil Detector, Olympus, PAX e TRIC)
2000-2005 Co-responsabile della gestione del bersaglio polarizzato di HERMES, installato sull’anello HERA presso il DESY (Amburgo).
2007-2009 Co-responsabile della gestione del bersaglio gassoso per il Recoil Detector di HERMES (sempre su HERA).
2006- ad oggi: Responsabile della messa punto della cella di accumulazione e del Polarimetro Breit-Rabi per l’esperimento PAX (installato sull’anello COSY – presso FZJ ForschungsZentrum Jülich (Germania), utilizzato nelle misure dal 2009 al 2011 e suo utilizzo nel corso del 2012 per le misure preliminari per l’esperimento TRIC.
2007- ad oggi: Responsabile del fascio atomico polarizzato trasperito da IUCF (Indiana University Cyclotron Facility – Bloomington _USA) a Ferrara
2012- ad oggi Responsabile del fascio atomico polarizzato per per le misure di sezione d’urto polarizzate presso l’Istituto di Fisica Nucleare di Sanpietroburgo (Gatchina –Russia), nell’ambito del progetto di fusione polarizzata.
2013- Responsabile Nazionale della collaborazione PolFusion, il cui obiettivo è studiare e provare la fusione con combustibile polarizzato.
Precendenti
06/96-10/99: come ricercatore CNR al CeFSA:
Responsabile della progettazione e realizzazione di una camera di diagnostica per superfici (LEED, XPS, SEM, I-gun) con sistema di deposizione ed analisi in situ.
Responsabile della messa a punto di una sorgente per la deposizione con fascio inseminato di molecole complesse.
09/91-06/96: come borsista INFN: Responsabile del sistema di sorgente a fotoemissione da GaAs e del laboratorio dedicato al raffreddamento mediante elettroni. Con un interruzione di un anno per il servizio civile.
*> Collaborazioni su progetti <*
1992-1994 Collaborazione nell’ambito di sorgenti a fotoemissione, raffreddamento con elettroni ed tecniche acceleratrici con ( Istituto di Fisica Nucleare di Novosibirsk, INFN e Università di Bari, Torino e Milano, Proel Tecnologie - Firenze).
1994-1996 Collaborazioni sui vari progetti del CeFSA, con Università di Trento, Università di Milano, CNR Trieste, ASC INFM Trieste, OGG INFM Francia Grenoble) del progetto dedicato alla sintesi del SiC da fascio inseminato di fullerene ed analisi in situ. Nonché della linea di fascio molecolare con spettrometria a tempo di volo e dedicato a utilizzi per inseminazione e deposizione di molecole complesse.
2000-2007 Collaboratozione di HERMES (32 istituzioni scientifiche internazionali di 13 paesi diversi)
2003-2005 Collaborazione PRIN “Misura della Trasversalita' del Nucleone”, con Università di Trieste, Torino, Piemonte Orientale e Insubria.
2005 – ad oggi: Collaborazione alla proposta di progetto PAX presso la Facility FAIR a Darmstadt (Germania), sotto verifica sull’anello COSY – ForschungsZentrum Jülich (19 Istituzioni Scientifiche e 7 nazionalità).
2007-2009 Partecipazione a PRIN: “Studio di effetti di spin trasverso nel nucleone attraverso reazioni DIS semi-inclusive ep -> e'hX, processi di Drell-Yan pbar p -> l+ l- e scattering elastico pbar p” con Università di Trieste, Torino, Piemonte Orientale e Insubria.
2007-2008 Partecipazione alla ideazione, alla realizzazione e gestione di una proposta di misura di depolarizzazione di un fascio di protoni presso l’anello COSY FZJ Juelich (Germania).
2008 ad oggi Collaborazione all’esperimento OLYMPUS presso il DESY di Amburgo.
2009 ad oggi Collaborazione nella misura di filtraggio in spin presso l’anello COSY.
2010-2012 Collaborazione a PRIN: “Studio di effetti di spin e impulso trasversi nel nucleone attraverso reazioni DIS semi-inclusive ep -> e'hX, processi di Drell-Yan pbar p -> l+ l- e scattering elastico pbar p” con Università di Trieste, Torino, Piemonte Orientale e Insubria.
2016 - Collaborazione al progetto Europeo "srDEM - Search for electric dipole moments using storage rings" finanziato sotto
"H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)".
*> Responsabilità gestionali <*
Dal 2000 al 2006 Coordinatore di gruppo III per l’Istituzione Nazionale di Fisica Nucleare.
Dal 2000 ad oggi: gestione dei laboratori SpinLab, dedicato a bersagli gassosi nucleari, tecnologia del vuoto, criogenia.
Dal 2000 ad oggi: gestione del laboratorio Cocell,
dedicato alla costruzione delle celle di accumulazione per bersagli gassosi.
Dal 2010 ad oggi Co-gestione del laboratorio SiLab dedicato allo sviluppo del detector per l'esperimento PAX.
Tutti i laboratori rientrano nelle attività del gruppo e sono
utilizzati per la didattica specializzata per la laurea magistrale,
il dottorato e per lavori di tesi nell'ambito dei progetti INFN ed europei.
Responsabile dei progetti FAR dal 2000 ad oggi, richiesti ogni anno a supporto dell’attività scientifica locale.
*> Responsabilità organizzative:<*
2001 Co-organizzatore del Workshop “HERMES collaboration Meetings” Ferrara 22-25/5/2001.
2003 Co-organizzatore del Workshop “MOLECULAR POLARIZATION International Meeting on Nuclear Molecular Polarization and related topics” 16-18/06/2003.
2006 Co-organizzatore del “Discussion Meeting on the FAIR-GSI Antiproton source” Ferrara 15-16/12/2006.
2007 Co-organizzatore del Workshop “ANKE/PAX Workshop on Spin Physics”, Ferrara 29/maggio-1/giugno 2007.
2008 Co-organizzatore del Workshop “Transversity 2008 2nd Workshop on Transverse Polarization Phenomena”, 28-31/05/2008 Ferrara.
2009 Co-0rganizzatore del Workshop “PST2009 XIII International Workshop on Polarized Sources, Targets and Polarimetry” 07-11/09/2009.
2015 Organizzatore di PolFusion - one day discussion Meeting
(Round-Table on perspectives and milestones on nuclear fusion with polarized fuels) 23 luglio 2015 - Ferrara.
*> Responsabilità in divulgazione e/o formazione per scuole superiori: <*
2000-2004 Coordinatore delle attività del dipartimento di Fisica nell’ambito di porte aperte per la settimana della cultura istituita dal MIUR.
2009-Coordinatore delle attività di stage per le scuole superiori nell’ambito del Progetto Lauree Scientifiche istituito dal MIUR.
2014 ed oggi - Seminari- corsi formativi sul "Laboratorio di Fisica" per docenti delle scuole superiori - ed attivazione di un labotorio mobile per tale attività.
*> Attività didattica:<*
AA. 2001/2002 e 2002/2003
- Titolare del corso di Fisica 2 per CL in Informatica dal 2001 al 2003.
- Supporto ai Laboratori di dinamica CL in Fisica dal 2001 al 2009
- Corso di tecnologia del vuoto e Bersagli Gassosi nucleari per corso di Laboratorio di Fisica nucleare dal 2000
- Corso di tecnologia del vuoto e Bersagli Gassosi nucleare per Dottorandi, anche all’estero nelle sedi estere (DESY, JULICH) dal 2000.
- Corso di Meccanica del punto materiale CL in Matematica dal 2003 al 2009.
- Titolare del Corso di Laboratorio di Dinamica CL in Fisica dal 2009.
- Titolare del corso di Fisica II per CL in Informatica dal 2012.
Membro del collegio dei docenti per il corso di Dottorato dal 2012.
2011- Tiolare del corso “Vacuum Technology and polarized gaseous nucleare targets”, per dottorandi.
Corso tenuto già dal 2000 sia in ambito locale che al DESY, per laureandi e dottorandi.
Relatore di 7 tesi,
supportato diverse tesi nei laboratori di cui è responsabile.
*> Ruoli editoriali:<*
- 2nd ANKE/PAX Workshop on SPIN Physics. Editori: Editors A.Kacharava, V.Komarov, A.Kulikov, P.Lenisa, F.Rathmann, and H.Ströher
Edizioni Schriften des Forschungszentrums Jülich, Key Technologie, Vol. 11, ISBN 978-3-89336-586-9.
- Tranversity 2008 Proceedings of the Second Workshop on Transverse Polarization Phenomena in Hard Processes Editori: Ciullo G, Contalbrigo M., Lenisa P. ISBN:9789814277778
- Polarized Sources, Targets and Polarimetry: Proceedings of the 13th International Workshop, Ferrara, Italy, 7-11 September 2009
Editori: Ciullo G., Contalbrigo M., Lenisa P.
Edizioni: World Scientific Publishing. ISBN: 9789814324915.
- Nuclear Fusion with Polarized Fuel - Edd. G. Ciullo, R. Engels, M. Büscher, A. Vasilyev - Springer International Publishing Switzerland 2016.
*> Attività Scientifica ordine cronologico e riferimenti: <*
L’attività scientifica di Ciullo Giuseppe (CG) si potrebbe dividere nei tre tempi o attività, che lo hanno coinvolto in istituti e sedi diverse, con un trasferimento delle competenze da un campo all’altro, ma con alcuni denominatori comuni: competenze e capacità di realizzare “progetti” di interesse internazionale, con un’attenzione a promuovere attività in sede.
*> Primo periodo presso INFN – Laboratori Nazionali di Legnaro
- INFN 91-96: La prima parte svolta nei suoi primi anni di formazione presso i Laboratori Nazionali di Legnaro è nell’obiettivo di ottenere sorgenti di elettroni polarizzati mediante fotoemissione ed applicazioni negli acceleratori. In questa attività CG con il maturare dell'esperienza è diventato responsabile della parte sperimentale con soluzioni, che hanno permesso di ottenere una vita media della sorgente di elettroni di settimane, permettendone l’utilizzo come sorgenti per LINAC in cavità a radiofrequenza.
Da questo ne è scaturica una conoscenza più approfondita delle caratteristiche di emissione degli elettroni da superfici attivate e tecniche di estrazione e trasporto dei fasci [A.V. Aleksandrov et al. PRE 51 (1995) 1449].
In tale ambito è risultato fondamentale il ruolo di CG
per la sua capacità di utilizzare la tecnologia dell’ultra-alto-vuoto, le conoscenze della tecnologia laser e le capacità
di interpretare i dati sperimentali su modelli teorici sviluppati ad
hoc, fino appunto ad ottenere vitemedie mai sperimentate [R. Calabrese,
G. Ciullo et al. RSI 65 (1994) 343].
Le attività si sono quindi concentrate in tecniche di raffreddamento di fasci anelli di accumulaizone, mediante elettroni per ottenere fasci in condizioni di equilibrio tali da definirsi cristalli [L. Tecchio et al. NIM A 391 (1997) 31].
Per questo si sono anche fatte indagini su tecniche innovative, per produrre elettroni, per raffreddare fasci accumulati (“Hollow Cathode”).
Nell'ambito di tali esperimenti CG ha collaborato intensivamente
con l'istituto Budker di Fisica Nucleare di Novisibirsk, con esperimenti sotto la sua responsabilità a Legnaro e con contributi
diretti alle attività a Novosibirsk, proprio per il progetto "Hollow cathode gun" [Ciullo G et al. RSI 69 (1997) 59].
Prima della scadenza della borsa 06/96, per necessità lavorative, non potendo attendere eventuali concorsi nell’INFN, CG è stato costretto a mettere le sue conoscenze in gioco
per trovare un lavoro.
Ha avuto il riconoscimento delle sue giovanili capacità nel superamento di un concorso a Lecce, non come vincitore.
Comunque in poco tempo, mettendo a disposizione le sue capacità di “realizzare” progetti in caso di sistemi da Ultra-Alto-Vuoto, laser, ottica elettronica e ottica ionica, CG ha vinto una selezione per un concorso nazionale per ricercatore CNR presso il Centro di Fisica degli Stati Aggregati di Povo (TN) per la realizzazione di un’idea: utilizzo dell’energia cinetica di molecole da fasci supersonici per sintesi chimica a temperature inferiori delle tecniche standard.
*> Secondo periodo presso il CeFSA – CNR (Povo- Tn).
Le sue competenze gli permettono di inoltrarsi con tranquillità nelle messa a punto di sorgenti molecolari per il loro utilizzo nella deposizione mediante fascio supersonico.
Studia e caratterizzate le sorgenti a espansione supersonica, proponendo modifiche per migliorarne le prestazioni.
Parte dall’idea sulla carta della tecnica di sintesi di SiC da fasci supersonici di Fullerene e realizza nell’arco di due anni, una camera, dove alloggia una sorgente supersonica, in linea con una camera di analisi di superfici, realizzata completamente da lui, in cui installa e gestisce tecniche di analisi delle superfici (LEED, XPS, Auger, e-gun , ion-gun, ion sputtering ecc.).
E riesce a sintetizzare, per la prima volta, il SiC da fascio supersonico inseminato di Fullerene ad una temperatura di soli 800 C
[G. Ciullo, Phil. Mag. B 80 (200) 635], rispetto ai richiesti per le tecniche MBE di 1000 C, aprendo la strada a possibili sviluppi di SiC per applicazioni nella micro elettronica [L. Aversa, R. Verucchi, G. Ciullo et al Appl. Surf. Sc. 184 (2001) 350).
Sintetizza il SiC e con le tecniche di analisi disponibili, ne evidenzia le caratteristiche. Successivamente le sue analisi saranno confermate ex situ, con altre tecniche investigative.
Simultaneamente la sorgente ottimizzata per il Fullerene risulta utilizzabile per altre molecole evaporabili, tanto da aprire un’altra linea di ricerca su varie molecole (tertiofene, pentacene ecc. ecc.).
Nel 1999 mantenuto fede alla promessa di realizzare la camera di analisi, ma ancora più “correttamente” aprendo due linee di ricerca, ancora oggi in auge presso il Centro CNR di Trento, comunica alla direzione che è intenzionato ad individuare posizioni lavorative più
stimolanti per le sue competenze e esigenze personali, o per lo
meno più stabili, dato che il suo contratto era a tempo determinato, sebbene avesse ancora disponibili 2 altri anni.
Il bagaglio di autonomia nel campo dei fasci atomici e molecolari,
e le suo competenze di fisica dei laser, ottica elettronica e ionica,
nonché di acceleratori, gli consentono di spaziare su vari campi.
Si propone pertanto ad un concorso per ricercatore universitario presso la Facoltà di Scienze MM. FF. NN. Di Ferrara, in cui l'ambito della ricerca è nel campo della fisica nucleare con particolare attenzione ai bersagli gassosi nucleare ottenuti da sorgenti di fascio atomico polarizzato.
Nell'ottobre 1999 vince tale concorso e gli viene richiesto di sospendere tutte le sue attività di ricerca precedenti, per mettere su a Ferrara un laboratorio dedicato alle tecnologie dei fasci atomici e supportare simultaneamente l'impegno del gruppo sull'esperimento HERMES, dedicato allo studio della struttura in spin del nucleone, presso l’acceleratore HERA al DESY di Amburgo.
Rimane disponibile nei tempi in cui non è impegnato, per il passaggio di competenze per i sistemi realizzati presso il CeFSA.
I progetti realizzati nel triennio precedente da CG erano ben orientati, ne è che le attività sulle linee sono ancora
su idee e progetti da lui realizzati e che si sono
anche diramate su pubblicazioni ad alto impact factor come su Nature Materials [R. Felici et al. Nature Mat. 4 (2005) 688].
III periodo Ricercatore Presso Facoltà di Scienze MM. FF. NN.
Dal novembre del 1999 e viene subito impegnato sull’esperimento HERMES, per risolvere alcune problematiche assegnate dalla collaborazione al gruppo di Ferrara.
Nell’aprile del 2000, viste la sua maturità viene eletto coordinatore nella commissione III (Fisica Nucleare) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
In veste di coordinatore di gruppo nell’arco di un anno riesce a soddisfare diverse richieste da parte della collaborazione HERMES per la partecipazione del gruppo di Ferrara: gestione del sistema criogenico di raffreddamento del magnete superconduttore, sistemare il “controllo” in temperatura della cella, costruzione delle celle di accumulazione.
Grazie alla sua competenza in vari campi di fisica nucleare, tecnologia del vuoto, fisica delle superfici, e competenze "realizzative", grazie alla fiducia della commissione III, con finanziamenti sotto la propria responsabilità, riesce a realizzare a Ferrara la progettazione, costruzione e caratterizzazione della cella di accumulazione [C. Bamgarten et al. NIM A 496 (2003) 277] per l'esperimento HERMES, garantendo alla collaborazione le celle per la continuazione della presa dati e migliorando le prestazioni del bersaglio,
quindi con ottimi risultati sulle misure in programma. In questo modo Ferrara viene proiettata nel panorama internazionale per le esperienze
nel campo dei bersagli gassosi nucleari.
I risultati ottenuti con tali bersagli ad HERMES sono notevoli.
Inoltre una serie di articoli sulla tecnologia dei bersagli gassosi polarizzati sono stati pubblicati, sia sul bersaglio gassoso gestito sull’installazione ad Amburgo, che sui bersagli in funzione a Ferrara ed utilizzati in sede per verificare alcuni sviluppi innovativi [M. Stancarti et al. NIM A 594 (2008) 126], tali articoli sono di riferimento per la comunità internazionale.
Di seguito riporto quanto presentato per il concorso per l'Abilitazione Nazionale, quindi accordando l'attività sui 10 precedenti al 2012 e per un massimo 12 articoli.
**** ultimi dieci anni per l’abilitazione inizio******
Veniamo ai lavori presentati per il concorso, che siano nell’arco degli ultimi dieci anni.
CG presenta un articolo relativo alla sorgente di fascio atomico [A. Nass et al. NIMA 505 (2003) 633], che è un punto di riferimento nel campo delle sorgenti di fascio atomico polarizzato. Tale sorgente è stata utilizzata fino al 2005 su HERMES, poi spostata a COSY (Jülich- Germania) aggiornata e resa operativa nel progetto recente relativo alla polarizzazione di antiprotoni (PAX). Per le sorgenti di fascio atomico, Ferrara risulta ben posizionate per competenze in campo internazionale.
Un altro articolo presentato [C. Baumgarten et al., NIMA 482 (2002) 606] , che risulta di riferimento internazionale, è sul sistema di diagnostica del bersaglio gassoso accumulato nella cella, un sistema di polarimetro alla Breit-Rabi.
Questo sistema è ora sotto la diretta gestione di CG, che coordina il gruppo di Ferrara, ed è stato spostato, dopo il suo utilizzo al DESY durante il quale CG ne ha seguito la gestione fino al 2005. Dal 2006 si trova presso il COSY di Jülich, è stato aggiornato e messo in funzione per tutte le verifiche e misure nell’ambito del progetto PAX, per lo studio di polarizzazione degli antiprotoni.
Tornando al progetto HERMES tale tecnologia ha permesso risultati unici e specifici. Il progetto si propone di studiare lo spin del nucleone, dai contributi dovuti ai sottocostituenti (quark e gluoni) e dal loro momento angolare totale.
Lo studio della struttura in spin del nucleone è alla base dell’attività, nella quale si inquadra la tecnica dei bersagli gassosi polarizzati.
La loro duttilità nell’invertire la polarizzazione nucleare, e l’ottimo fattore di merito, dato dall’elevata polarizzazione, dalla purezza del bersaglio e lo spessore aumentato grazie ad una cella di accumulazione, ha permesso di estrarre in prima analisi le polarizzazione del quark-up (positiva), del quark-down (negativa), ed una polarizzazione nulla per il mare dei quark, con errori sistematici molto bassi.
Una prima misura su bersagli gassosi polarizzati longitudinalmente, rispetto alla direzione del fascio proiettile, ha permesso già nella prima introduzione di una cella più piccola, che ne aumenta la densità areale, di ottenere dati con una statistica maggiore per fornire il contributo allo spin del protone dovuto ai quark di valenza [A. Airapetian et al. Phys. Rev D 71 (2005) 012003], in tale articolo si riporta la decomposizione sui vari sapori (flavours), ottenuta da DIS su protone e deuterio, questo ha permesso di stimare le funzioni di distribuzione di elicità dei quark con minori assunzioni sui modelli da utilizzare.
La duttilità del bersaglio ha permesso mediante il suo utilizzo con deuterio polarizzato di estrarre la più precisa determinazione delle funzione di struttura g1 per il deuterio, e, grazie alla possibilità anche di misurare g1 sull’idrogeno, è stato possibile fornire una misura più precisa sul contributo dei quark di valenza, e fornire il primo momento della distribuzione di spin di quark ed antiquark strange, down e up [A. Airapetian et al. Phys Rev. D 75 (2007) 012007].
Ancora maggiori informazioni su quark ed antiquark strani, sono state ottenute da misure di Deep-Inelastic Scattering (DIS) polarizzato su deuterio, dalle asimmetrie in spin del Kaone in diffusione inclusiva e semi-inclusiva [A. Airapetian et al. Phys. Lett. B 666 (2008) 446].
Oltre al contributo di fornire il migliore bersaglio polarizzato,
CG nel periodo 2002-2005, ha reso possibile l’utilizzo di un bersaglio polarizzato trasverso, per avere accesso ad informazioni dalle asimmetrie azimutali con una bersaglio polarizzato in spin trasversalmente.
Tale complicazione ha richiesto un campo magnetico trasverso, per il quale il magnete fornito dalla ditta non rispecchiava l’omogeneità richiesta, è stato grazie all’intrapredenza di CG e la verifica nel laboratorio di Ferrara, che le bobine correttive del campo potessero essere di rame, e quindi non andare nell’accettanza dello spettrometro di HERMES, e permettere anche con correnti di 100 A, di raffreddare la Cell, diversamente non sarebbe stato possibile avere la disponibilità di tutta una nuova fisica apertasi per HERMES.
Una cura in tutte le problematiche, che molti esperti ritenevano impossibile risolvere, ha permesso di avere informazioni su altri pezzi mancanti del puzzle dello spin del nucleone.
Per la prima volta si ottengono misure di asimmetrie a spin singolo (SSA) semi-inclusive su un bersaglio polarizzato trasversalmente, i segnali rilevati sono attribuibili in parte alla polarizzazione trasversa dei quark, in parte al momento trasverso intrinseco dei quark, permettendo quindi di rilevare un contributo non nullo allo spin del nucleone dovuto al momento angolare orbitale dei quark stessi [A. Airapetian et al. PRL 94 (2005) 012002].
Grazie al bersaglio trasverso con HERMES si inizia quindi ad avere anche accesso, indirettamente, alla trasversità, che descrive la distribuzione dei quark polarizzati trasversalmente nei nucleoni polarizzati trasversalmente, tale informazione è però convoluta con le funzioni di frammentazione dette di Collins e di Sivers.
Le asimmetrie azimutali in elettroproduzione esclusiva di fotoni reali misurate per la prima volta su un bersaglio trasverso polarizzato, pongono una cornice ben definita per le distribuzioni partoniche generalizzate (GPD) al punto da permettere di poter fornire informazioni quantitative una volta, che siano disponibili modelli GPD, che descrivano con completezza i processi di Deep Virtual Compton Scattering (DVCS) [A. Airapetian et al JHEP06 (2008)066].
Le misure riportate negli articoli [A. Airapetian et al. PRL 103, (2009) 152002, A. Airapetian at al. PLB 693 (2010) 11] pongono una precisa importante condizione al contorno per la funzione d’onda del nucleone, e pertanto al contributo del momento angolare arbitale totale dei quark, altro tassello fondamentale nella comprensione dello spin dei nucleoni.
Tali misure , dall'osservazione delle modulazioni delle asimmetrie azimutali, permettono di migliorare l’estrazione della trasversità negli studi futuri. I risultati ottenuti da HERMES sulle misure nelle quali CG è stato determinante, per la parte relativa al bersaglio ed alla sua diagnostica, ed al punto di interazione, sono ancora argomento di studio ed analisi di gruppi interessati alla ‘tomografia’ in spin del nucleone, per il quale rimangono da completare o precisare i contributi di alcuni pezzi, dei quali per alcuni HERMES ha fornito misure precise per altri ha definito dei limiti o indicazioni.
L’argomento della trasversità vede CG impegnato dal 2006, nel progetto PAX, con l’obiettivo di accedere direttamente alla sua misura attraverso la collisione di antiprotoni polarizzati su un bersaglio di protoni polarizzati, tecnica, quest’ultima, ormai di esclusiva del gruppo di Ferrara e delle collaborazioni consolidante in esperimenti precedenti.
Per ottenere antiprotoni polarizzati la sfida scientifica è ardua, se si vogliono ottenere intensità sufficienti per l'utilizzo negli anelli di accumulazione. L'idea, promossa dal gruppo di Ferrara, utilizza il bersaglio gassoso polarizzato come filtro in spin.
Tale progetto ha coinvolto CG nel mettere a punto il sistema bersaglio gassoso polarizzato usato su HERMES, per gli studi di fattibilità.
Lo spostamento dell’apparato Sorgente di Fascio Atomico, Polarimetro di Breit-Rabi e lo sviluppo di una nuova cella apribile, per permettere l’iniezione degli antiprotoni, non limitano CG dal contribuire e sviluppare per la collaborazione HERMES un bersaglio gassoso non polarizzato per l’esperimento Recoil Detector, per altri due anni di presa dati ad HERMES fino al 2007.
Nella collaborazione PAX le attività di CG, in quanto capace di realizzare progetti, si rivolgono maggiormente alla verifica di fattibilità della polarizzazione degli antiprotoni, con la messa a punto di tutte le problematiche prima su un fascio di protoni, sull’anello COSY di Jülich.
In questo ambito il bersaglio amplifica il suo campo di utilizzo, in quanto risulta anche filtro polarizzatore.
In tale risveglio scientifico per le attività sulla polarizzazione degli antriprotoni in previsione della Facility FAIR al GSI di Darmstadt, CG, nell’ambito della collaborazione PAX, gestisce la responsabilità del polarimetro della cella di accumulazione apribile e la sua interfaccia con il fascio atomico sorgente, nonché il buon accordo con le specifiche di macchina per l'acceleratore COSY nel punto di interazione.
Una prima verifica delle prestazioni di tutto l’apparato e del lavoro della collaborazione viene affrontato nello studio dell'interazione tra protone-elettrone, tra fascio circolante ed eventuale bersaglio di elettroni polarizzati (tecnica detta di spin-flip).
La verifica sperimentale, effettuata in modo complementare, ovvero
con lo studio di depolarizzazione di un fascio polarizzato di protoni su elettroni non-polarizzati, pone un limite superiore [D. Oellers et al. PLB 674 (2009) 269] per la sezione d'urto di spin-flip, troppo basso per rendere la tecnica utilizzabile per fasci di protoni accumulati.
Tale argomento di dibattimento teorico, affiorato nell’ambito della ricerca di un modo di polarizzare gli antiprotoni, è stato stimolato proprio dall'interesse della collaborazione PAX nell'avere accesso a questa nuova fisica. Ma la misura effettuata
non lascia altra via perseguibile, dopo discussioni e workshop organizzati e stimolati dai proponenti del gruppo di Ferrara, che la polarizzazione mediante filtraggio in spin, utilizzando proprio bersagli di cui è competente il gruppo di Ferrara.
Per dare evidenza della continuità del lavoro si segnala, non presentato per l’abilitazione, il contributo a SPIN-2010 pubblicato su rivista (con referee) [G. Ciullo G. et al. JPCS 295 (2011) 012150], dove sono riportati gli aggiornamenti e le prestazione del bersaglio per il suo utilizzo a COSY.
L'attività intrapresa dal 2006 viene coronata con un risultato recentemente pubblicato (W. Augustyniak et al., Phys. Lett. B 718, 2012), che ha visto come parte determinante proprio il bersaglio ed il polarimetro, in gestione CG, come presentato anche a recenti congressi.
Tale risultato conferma che la collaborazione PAX ha in mano il controllo del processo di spin filtering, riuscendo a misurare l’unico secondo punto della sezione d’urto dipendente da spin per l’interazione protone-protone polarizzato, con bersaglio trasverso.
Tale risultato apre la strada per l'applicazione della tecnica sugli antiprotoni.
L'altro punto era stato misurato nel 1992 (esperimento FILTEX), ma con sorgente e polarimetro, che il CG ha gestito in HERMES, ha aggiornato e ha reso operativo per l’utilizzo in PAX dal 2006 ad oggi.
La tecnologia e le competenze in questo campo sono peculiari del gruppo di Ferrara, dando un evidenza internazionale all'attività, ne sono conferma il congresso svolto a Ferrara nel 2009 su PST2009 Polarized Source Target and Polarimetry, organizzato da CG e unico evento dal primo congresso che risulta effettuato negli anni 50,
che si sia avuto in Italia.
**** ultimi dieci anni inserita per l’abilitazione fine******
Ci sono alcune attività, che sebbene non inserite nella descrizione
limitata alle 12 pubblicazione vanno menzionate.
In sintesi ci sono una serie di attività che CG ha avviato a Ferrara. Mette in funzione una sorgente di fascio atomico per lo studio e la caratterizzazione di sorgenti atomiche, finalizzate
a studi di approfondimento ai fini dell'aumento di intensità dei bersagli gassosi.
Progetta e sviluppa anche la diagnostica per misure di dissociazione e distribuzione di velocità con tecniche del tempo di volo, mettendo su un laboratorio di bersagli gassosi polarizzati: SpinLab.
Attrezza anche un laboratorio dedicato alla costruzione delle celle, arricchendo di strumentazione per tecnologia del vuoto, trattamento dei materiali e tecniche di saldatura la sezione.
Attrezza un’installazione dedicata a test su magneti supercoduttori.
Dai collaboratori dell’Indiana University Cyclotron Facility, viene individuato come possibile competente nella gestione di un fascio atomico polarizzato, acquistato con un valore “formale”, che viene trasferito a Ferrara messo in funzione ed utilizzato per una verifica sperimentale su una serie di idee e sviluppi fino ad ora non verificate sperimentalmente.
Tale apparato implementa il corredo dei laboratori, che viene utilizzato per verifiche su idee per l’aumento di intensità e per le attività didattiche di alta specializzazione, studenti della laurea magistrale in Fisica, laureandi e per i dottorandi.
Tale competenza nel campo dei bersagli gassosi nucleari ha permesso al gruppo di proporsi in un progetto di filtraggio in spin di antiprotoni per la facility FAIR del GSI di Darmstadt, con il risultato di recente pubblicazione già citato.
Simultaneamente segue la gestione del progetto di una cell di accumulazione per il progetto Olympus.
Nel corso del 2012 si prospetta l’utilizzo del bersaglio polarizzato, ereditato da IUCF, per un progetto di misure di sezioni d’urto di D polarizzato su D polarizzato di interesse per la fusione nucleare polarizzata, progetto ancora in fase di studio, per questione soprattutto di sovrapposizione con impegni già presi.
IDONEITÀ a coprire il posto da PROFESSORE ORDINARIO
30//06/2020 - Sett. Conc. 02/A1 Fisica Sperimentale delle Interazioni Fondamentali
Procedura per la copertura di n. 1 posto di professore ordinario
Macrosettore 02/A “Fisica delle Interazioni Fondamentali”
Settore concorsuale 02/A1 “Fisica Sperimentale delle Interazioni Fondamentali”
dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa, di cui al bando emanato
con decreto rettorale n. 1971 del 7 novembre 2019. Pubblicata il 30 giugno 2020
Abilitazione a PROFESSORE ORDINARIO: Bando D.D. 1532/2016
sett. concorsuale 02/A1 - I Fascia -
Fisica Sperimentale delle Interazione fondamentali dal 04/04/2017
Abilitazione a PROFESSORE ASSOCIATO: Bando D.D. 222/2012
sett. concorsuale 02/A1 - II Fascia -
Fisica Sperimentale delle Interazione fondamentali dal 23/01/2014
*> Formazione
9/7/1985 Diploma di Maturità Classica con votazione 60/60.
Studi Universitari:
09-luglio-1992 Laurea in Fisica Università degli Studi di Bari con votazione 110/110 cum laude, tesi svolta presso i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
Scuola di Studi Avanzati in Fisica Nucleare e Subnucleare
per Borsisti INFN 1994-1996.
Scuola CERN: "Intermediate Accelerator Physics Course" 18-29 settembre 1995 Eger (Ungheria).
*> Posizioni scientifiche ed accademiche (competizioni premi) in sintesi.
1991 Vincitore di concorso nazionale per una Borsa INFN laureando.
01/09/91 - 31/08/1992: Borsista laureando: Laboratori Nazionali di Legnaro dell'INFN.
01/09/92 - 31/10/1993: Studente perfezionando, associato all'INFN Legnaro ed INFN Ferrara.
05/1993 Vincitore (2 classificato) di un concorso nazionale per una borsa di studio INFN nel settore 4 (Fisica degli Acceleratori e ricerche tecnologiche ed interdisciplinari).
Rinvio dell'attività per espletare il servizio civile.
16/06/93 - 15/06/94 Servizio Civile.
27/09/1993 Vincitore del premio della Società Italiana di Fisica per l'operosità Scientifica (Udine).
06/1994-05/1996 Borsista neolaureato INFN, scelta: Laboratori Nazionale di Legnaro.
02/05/1996 superamento di concorso per ricercatore settore B01A per ingegneria presso l'Università degli studi di Lecce.
06/1996 vincitore di un concorso nazionale per ricercatore CNR, presso il centro CeFSA (Centro di Fisica degli Stati Aggregati –Povo Tn).
In attesa degli svolgimenti amministrativi:
1/9/96 - 1/12/96 - Consulente dell'Istituto Trentino di Cultura presso il Centro di Fisica degli Stati Aggregati ed Impianto Ionico (CeFSA) del CNR di Trento.
2/12/96 – Ricercatore a tempo determinato (5 anni) presso il CNR di Trento.
Per avere maggiori prospettive, dopo aver avviato due linee di ricerca si impegna per un concorso di ricercatore universitario.
10/1999 Vincitore di concorso per ricercatore presso l'Università degli studi di Ferrara, Fisica Sperimentale.
01/11//99 - Ricercatore presso il dipartimento di Fisica di Ferrara.
31/12/2018 - Professore Associato presso il Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra di Ferrara.
*> Attività Scientifiche (in Breve) <*
Attività attuali:
- Sviluppo, gestione e ricerca su bersagli gassosi nucleare, e tecniche correlate, produzione, accumulazione e diagnostica.
- Gestione di bersagli gassosi polarizzati nello studio della fisica adronica: indagine sullo spin del nucleone, studio dei fattori di forma.
- Applicazioni della tecnologia in altri campi:
- misure del momento di dipolo elettrico del protone e del deuterone.
- misura dell’invarianza per inversione temporale.
- misure di sezioni d'urto dipendenti da spin dalle reazione deuterio deuterio.
- fusione con combustibile polarizzato.
Attività precedenti:
Presso CeFSA
-Fasci molecolari: diagnostica, manipolazione e loro utilizzo nella sintesi di nuovi materiali.
-Spettrometria e spettroscopia: messa a punto di apparati per la deposizione e la caratterizzazione.
-Sintesi di SiC da fullerene. Deposizione di molecole complesse tertiofene.
Presso INFN – Legnaro:
-Sorgenti di elettroni polarizzati mediante fotoemissione e loro utilizzo negli acceleratori.
-Sistemi di raffreddamento mediante elettroni, nuovi prototipi.
*> Responsabilità scientifiche: <*
2000- ad oggi: realizzatore e responsabile del laboratorio SpinLab a Ferrara, per lo studio di intensità dei fasci atomici e loro accumulazione e come supporto alle attività nelle collaborazioni internazionali.
2000- ad oggi: realizzatore e responsabile del laboratorio della costruzione delle cell di accumulazione per l’esperimento (HERMES, Recoil Detector, Olympus, PAX e TRIC)
2000-2005 Co-responsabile della gestione del bersaglio polarizzato di HERMES, installato sull’anello HERA presso il DESY (Amburgo).
2007-2009 Co-responsabile della gestione del bersaglio gassoso per il Recoil Detector di HERMES (sempre su HERA).
2006- ad oggi: Responsabile della messa punto della cella di accumulazione e del Polarimetro Breit-Rabi per l’esperimento PAX (installato sull’anello COSY – presso FZJ ForschungsZentrum Jülich (Germania), utilizzato nelle misure dal 2009 al 2011 e suo utilizzo nel corso del 2012 per le misure preliminari per l’esperimento TRIC.
2007- ad oggi: Responsabile del fascio atomico polarizzato trasperito da IUCF (Indiana University Cyclotron Facility – Bloomington _USA) a Ferrara
2012- ad oggi Responsabile del fascio atomico polarizzato per per le misure di sezione d’urto polarizzate presso l’Istituto di Fisica Nucleare di Sanpietroburgo (Gatchina –Russia), nell’ambito del progetto di fusione polarizzata.
2013- Responsabile Nazionale della collaborazione PolFusion, il cui obiettivo è studiare e provare la fusione con combustibile polarizzato.
Precendenti
06/96-10/99: come ricercatore CNR al CeFSA:
Responsabile della progettazione e realizzazione di una camera di diagnostica per superfici (LEED, XPS, SEM, I-gun) con sistema di deposizione ed analisi in situ.
Responsabile della messa a punto di una sorgente per la deposizione con fascio inseminato di molecole complesse.
09/91-06/96: come borsista INFN: Responsabile del sistema di sorgente a fotoemissione da GaAs e del laboratorio dedicato al raffreddamento mediante elettroni. Con un interruzione di un anno per il servizio civile.
*> Collaborazioni su progetti <*
1992-1994 Collaborazione nell’ambito di sorgenti a fotoemissione, raffreddamento con elettroni ed tecniche acceleratrici con ( Istituto di Fisica Nucleare di Novosibirsk, INFN e Università di Bari, Torino e Milano, Proel Tecnologie - Firenze).
1994-1996 Collaborazioni sui vari progetti del CeFSA, con Università di Trento, Università di Milano, CNR Trieste, ASC INFM Trieste, OGG INFM Francia Grenoble) del progetto dedicato alla sintesi del SiC da fascio inseminato di fullerene ed analisi in situ. Nonché della linea di fascio molecolare con spettrometria a tempo di volo e dedicato a utilizzi per inseminazione e deposizione di molecole complesse.
2000-2007 Collaboratozione di HERMES (32 istituzioni scientifiche internazionali di 13 paesi diversi)
2003-2005 Collaborazione PRIN “Misura della Trasversalita' del Nucleone”, con Università di Trieste, Torino, Piemonte Orientale e Insubria.
2005 – ad oggi: Collaborazione alla proposta di progetto PAX presso la Facility FAIR a Darmstadt (Germania), sotto verifica sull’anello COSY – ForschungsZentrum Jülich (19 Istituzioni Scientifiche e 7 nazionalità).
2007-2009 Partecipazione a PRIN: “Studio di effetti di spin trasverso nel nucleone attraverso reazioni DIS semi-inclusive ep -> e'hX, processi di Drell-Yan pbar p -> l+ l- e scattering elastico pbar p” con Università di Trieste, Torino, Piemonte Orientale e Insubria.
2007-2008 Partecipazione alla ideazione, alla realizzazione e gestione di una proposta di misura di depolarizzazione di un fascio di protoni presso l’anello COSY FZJ Juelich (Germania).
2008 ad oggi Collaborazione all’esperimento OLYMPUS presso il DESY di Amburgo.
2009 ad oggi Collaborazione nella misura di filtraggio in spin presso l’anello COSY.
2010-2012 Collaborazione a PRIN: “Studio di effetti di spin e impulso trasversi nel nucleone attraverso reazioni DIS semi-inclusive ep -> e'hX, processi di Drell-Yan pbar p -> l+ l- e scattering elastico pbar p” con Università di Trieste, Torino, Piemonte Orientale e Insubria.
2016 - Collaborazione al progetto Europeo "srDEM - Search for electric dipole moments using storage rings" finanziato sotto
"H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)".
*> Responsabilità gestionali <*
Dal 2000 al 2006 Coordinatore di gruppo III per l’Istituzione Nazionale di Fisica Nucleare.
Dal 2000 ad oggi: gestione dei laboratori SpinLab, dedicato a bersagli gassosi nucleari, tecnologia del vuoto, criogenia.
Dal 2000 ad oggi: gestione del laboratorio Cocell,
dedicato alla costruzione delle celle di accumulazione per bersagli gassosi.
Dal 2010 ad oggi Co-gestione del laboratorio SiLab dedicato allo sviluppo del detector per l'esperimento PAX.
Tutti i laboratori rientrano nelle attività del gruppo e sono
utilizzati per la didattica specializzata per la laurea magistrale,
il dottorato e per lavori di tesi nell'ambito dei progetti INFN ed europei.
Responsabile dei progetti FAR dal 2000 ad oggi, richiesti ogni anno a supporto dell’attività scientifica locale.
*> Responsabilità organizzative:<*
2001 Co-organizzatore del Workshop “HERMES collaboration Meetings” Ferrara 22-25/5/2001.
2003 Co-organizzatore del Workshop “MOLECULAR POLARIZATION International Meeting on Nuclear Molecular Polarization and related topics” 16-18/06/2003.
2006 Co-organizzatore del “Discussion Meeting on the FAIR-GSI Antiproton source” Ferrara 15-16/12/2006.
2007 Co-organizzatore del Workshop “ANKE/PAX Workshop on Spin Physics”, Ferrara 29/maggio-1/giugno 2007.
2008 Co-organizzatore del Workshop “Transversity 2008 2nd Workshop on Transverse Polarization Phenomena”, 28-31/05/2008 Ferrara.
2009 Co-0rganizzatore del Workshop “PST2009 XIII International Workshop on Polarized Sources, Targets and Polarimetry” 07-11/09/2009.
2015 Organizzatore di PolFusion - one day discussion Meeting
(Round-Table on perspectives and milestones on nuclear fusion with polarized fuels) 23 luglio 2015 - Ferrara.
*> Responsabilità in divulgazione e/o formazione per scuole superiori: <*
2000-2004 Coordinatore delle attività del dipartimento di Fisica nell’ambito di porte aperte per la settimana della cultura istituita dal MIUR.
2009-Coordinatore delle attività di stage per le scuole superiori nell’ambito del Progetto Lauree Scientifiche istituito dal MIUR.
2014 ed oggi - Seminari- corsi formativi sul "Laboratorio di Fisica" per docenti delle scuole superiori - ed attivazione di un labotorio mobile per tale attività.
*> Attività didattica:<*
AA. 2001/2002 e 2002/2003
- Titolare del corso di Fisica 2 per CL in Informatica dal 2001 al 2003.
- Supporto ai Laboratori di dinamica CL in Fisica dal 2001 al 2009
- Corso di tecnologia del vuoto e Bersagli Gassosi nucleari per corso di Laboratorio di Fisica nucleare dal 2000
- Corso di tecnologia del vuoto e Bersagli Gassosi nucleare per Dottorandi, anche all’estero nelle sedi estere (DESY, JULICH) dal 2000.
- Corso di Meccanica del punto materiale CL in Matematica dal 2003 al 2009.
- Titolare del Corso di Laboratorio di Dinamica CL in Fisica dal 2009.
- Titolare del corso di Fisica II per CL in Informatica dal 2012.
Membro del collegio dei docenti per il corso di Dottorato dal 2012.
2011- Tiolare del corso “Vacuum Technology and polarized gaseous nucleare targets”, per dottorandi.
Corso tenuto già dal 2000 sia in ambito locale che al DESY, per laureandi e dottorandi.
Relatore di 7 tesi,
supportato diverse tesi nei laboratori di cui è responsabile.
*> Ruoli editoriali:<*
- 2nd ANKE/PAX Workshop on SPIN Physics. Editori: Editors A.Kacharava, V.Komarov, A.Kulikov, P.Lenisa, F.Rathmann, and H.Ströher
Edizioni Schriften des Forschungszentrums Jülich, Key Technologie, Vol. 11, ISBN 978-3-89336-586-9.
- Tranversity 2008 Proceedings of the Second Workshop on Transverse Polarization Phenomena in Hard Processes Editori: Ciullo G, Contalbrigo M., Lenisa P. ISBN:9789814277778
- Polarized Sources, Targets and Polarimetry: Proceedings of the 13th International Workshop, Ferrara, Italy, 7-11 September 2009
Editori: Ciullo G., Contalbrigo M., Lenisa P.
Edizioni: World Scientific Publishing. ISBN: 9789814324915.
- Nuclear Fusion with Polarized Fuel - Edd. G. Ciullo, R. Engels, M. Büscher, A. Vasilyev - Springer International Publishing Switzerland 2016.
*> Attività Scientifica ordine cronologico e riferimenti: <*
L’attività scientifica di Ciullo Giuseppe (CG) si potrebbe dividere nei tre tempi o attività, che lo hanno coinvolto in istituti e sedi diverse, con un trasferimento delle competenze da un campo all’altro, ma con alcuni denominatori comuni: competenze e capacità di realizzare “progetti” di interesse internazionale, con un’attenzione a promuovere attività in sede.
*> Primo periodo presso INFN – Laboratori Nazionali di Legnaro
- INFN 91-96: La prima parte svolta nei suoi primi anni di formazione presso i Laboratori Nazionali di Legnaro è nell’obiettivo di ottenere sorgenti di elettroni polarizzati mediante fotoemissione ed applicazioni negli acceleratori. In questa attività CG con il maturare dell'esperienza è diventato responsabile della parte sperimentale con soluzioni, che hanno permesso di ottenere una vita media della sorgente di elettroni di settimane, permettendone l’utilizzo come sorgenti per LINAC in cavità a radiofrequenza.
Da questo ne è scaturica una conoscenza più approfondita delle caratteristiche di emissione degli elettroni da superfici attivate e tecniche di estrazione e trasporto dei fasci [A.V. Aleksandrov et al. PRE 51 (1995) 1449].
In tale ambito è risultato fondamentale il ruolo di CG
per la sua capacità di utilizzare la tecnologia dell’ultra-alto-vuoto, le conoscenze della tecnologia laser e le capacità
di interpretare i dati sperimentali su modelli teorici sviluppati ad
hoc, fino appunto ad ottenere vitemedie mai sperimentate [R. Calabrese,
G. Ciullo et al. RSI 65 (1994) 343].
Le attività si sono quindi concentrate in tecniche di raffreddamento di fasci anelli di accumulaizone, mediante elettroni per ottenere fasci in condizioni di equilibrio tali da definirsi cristalli [L. Tecchio et al. NIM A 391 (1997) 31].
Per questo si sono anche fatte indagini su tecniche innovative, per produrre elettroni, per raffreddare fasci accumulati (“Hollow Cathode”).
Nell'ambito di tali esperimenti CG ha collaborato intensivamente
con l'istituto Budker di Fisica Nucleare di Novisibirsk, con esperimenti sotto la sua responsabilità a Legnaro e con contributi
diretti alle attività a Novosibirsk, proprio per il progetto "Hollow cathode gun" [Ciullo G et al. RSI 69 (1997) 59].
Prima della scadenza della borsa 06/96, per necessità lavorative, non potendo attendere eventuali concorsi nell’INFN, CG è stato costretto a mettere le sue conoscenze in gioco
per trovare un lavoro.
Ha avuto il riconoscimento delle sue giovanili capacità nel superamento di un concorso a Lecce, non come vincitore.
Comunque in poco tempo, mettendo a disposizione le sue capacità di “realizzare” progetti in caso di sistemi da Ultra-Alto-Vuoto, laser, ottica elettronica e ottica ionica, CG ha vinto una selezione per un concorso nazionale per ricercatore CNR presso il Centro di Fisica degli Stati Aggregati di Povo (TN) per la realizzazione di un’idea: utilizzo dell’energia cinetica di molecole da fasci supersonici per sintesi chimica a temperature inferiori delle tecniche standard.
*> Secondo periodo presso il CeFSA – CNR (Povo- Tn).
Le sue competenze gli permettono di inoltrarsi con tranquillità nelle messa a punto di sorgenti molecolari per il loro utilizzo nella deposizione mediante fascio supersonico.
Studia e caratterizzate le sorgenti a espansione supersonica, proponendo modifiche per migliorarne le prestazioni.
Parte dall’idea sulla carta della tecnica di sintesi di SiC da fasci supersonici di Fullerene e realizza nell’arco di due anni, una camera, dove alloggia una sorgente supersonica, in linea con una camera di analisi di superfici, realizzata completamente da lui, in cui installa e gestisce tecniche di analisi delle superfici (LEED, XPS, Auger, e-gun , ion-gun, ion sputtering ecc.).
E riesce a sintetizzare, per la prima volta, il SiC da fascio supersonico inseminato di Fullerene ad una temperatura di soli 800 C
[G. Ciullo, Phil. Mag. B 80 (200) 635], rispetto ai richiesti per le tecniche MBE di 1000 C, aprendo la strada a possibili sviluppi di SiC per applicazioni nella micro elettronica [L. Aversa, R. Verucchi, G. Ciullo et al Appl. Surf. Sc. 184 (2001) 350).
Sintetizza il SiC e con le tecniche di analisi disponibili, ne evidenzia le caratteristiche. Successivamente le sue analisi saranno confermate ex situ, con altre tecniche investigative.
Simultaneamente la sorgente ottimizzata per il Fullerene risulta utilizzabile per altre molecole evaporabili, tanto da aprire un’altra linea di ricerca su varie molecole (tertiofene, pentacene ecc. ecc.).
Nel 1999 mantenuto fede alla promessa di realizzare la camera di analisi, ma ancora più “correttamente” aprendo due linee di ricerca, ancora oggi in auge presso il Centro CNR di Trento, comunica alla direzione che è intenzionato ad individuare posizioni lavorative più
stimolanti per le sue competenze e esigenze personali, o per lo
meno più stabili, dato che il suo contratto era a tempo determinato, sebbene avesse ancora disponibili 2 altri anni.
Il bagaglio di autonomia nel campo dei fasci atomici e molecolari,
e le suo competenze di fisica dei laser, ottica elettronica e ionica,
nonché di acceleratori, gli consentono di spaziare su vari campi.
Si propone pertanto ad un concorso per ricercatore universitario presso la Facoltà di Scienze MM. FF. NN. Di Ferrara, in cui l'ambito della ricerca è nel campo della fisica nucleare con particolare attenzione ai bersagli gassosi nucleare ottenuti da sorgenti di fascio atomico polarizzato.
Nell'ottobre 1999 vince tale concorso e gli viene richiesto di sospendere tutte le sue attività di ricerca precedenti, per mettere su a Ferrara un laboratorio dedicato alle tecnologie dei fasci atomici e supportare simultaneamente l'impegno del gruppo sull'esperimento HERMES, dedicato allo studio della struttura in spin del nucleone, presso l’acceleratore HERA al DESY di Amburgo.
Rimane disponibile nei tempi in cui non è impegnato, per il passaggio di competenze per i sistemi realizzati presso il CeFSA.
I progetti realizzati nel triennio precedente da CG erano ben orientati, ne è che le attività sulle linee sono ancora
su idee e progetti da lui realizzati e che si sono
anche diramate su pubblicazioni ad alto impact factor come su Nature Materials [R. Felici et al. Nature Mat. 4 (2005) 688].
III periodo Ricercatore Presso Facoltà di Scienze MM. FF. NN.
Dal novembre del 1999 e viene subito impegnato sull’esperimento HERMES, per risolvere alcune problematiche assegnate dalla collaborazione al gruppo di Ferrara.
Nell’aprile del 2000, viste la sua maturità viene eletto coordinatore nella commissione III (Fisica Nucleare) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
In veste di coordinatore di gruppo nell’arco di un anno riesce a soddisfare diverse richieste da parte della collaborazione HERMES per la partecipazione del gruppo di Ferrara: gestione del sistema criogenico di raffreddamento del magnete superconduttore, sistemare il “controllo” in temperatura della cella, costruzione delle celle di accumulazione.
Grazie alla sua competenza in vari campi di fisica nucleare, tecnologia del vuoto, fisica delle superfici, e competenze "realizzative", grazie alla fiducia della commissione III, con finanziamenti sotto la propria responsabilità, riesce a realizzare a Ferrara la progettazione, costruzione e caratterizzazione della cella di accumulazione [C. Bamgarten et al. NIM A 496 (2003) 277] per l'esperimento HERMES, garantendo alla collaborazione le celle per la continuazione della presa dati e migliorando le prestazioni del bersaglio,
quindi con ottimi risultati sulle misure in programma. In questo modo Ferrara viene proiettata nel panorama internazionale per le esperienze
nel campo dei bersagli gassosi nucleari.
I risultati ottenuti con tali bersagli ad HERMES sono notevoli.
Inoltre una serie di articoli sulla tecnologia dei bersagli gassosi polarizzati sono stati pubblicati, sia sul bersaglio gassoso gestito sull’installazione ad Amburgo, che sui bersagli in funzione a Ferrara ed utilizzati in sede per verificare alcuni sviluppi innovativi [M. Stancarti et al. NIM A 594 (2008) 126], tali articoli sono di riferimento per la comunità internazionale.
Di seguito riporto quanto presentato per il concorso per l'Abilitazione Nazionale, quindi accordando l'attività sui 10 precedenti al 2012 e per un massimo 12 articoli.
**** ultimi dieci anni per l’abilitazione inizio******
Veniamo ai lavori presentati per il concorso, che siano nell’arco degli ultimi dieci anni.
CG presenta un articolo relativo alla sorgente di fascio atomico [A. Nass et al. NIMA 505 (2003) 633], che è un punto di riferimento nel campo delle sorgenti di fascio atomico polarizzato. Tale sorgente è stata utilizzata fino al 2005 su HERMES, poi spostata a COSY (Jülich- Germania) aggiornata e resa operativa nel progetto recente relativo alla polarizzazione di antiprotoni (PAX). Per le sorgenti di fascio atomico, Ferrara risulta ben posizionate per competenze in campo internazionale.
Un altro articolo presentato [C. Baumgarten et al., NIMA 482 (2002) 606] , che risulta di riferimento internazionale, è sul sistema di diagnostica del bersaglio gassoso accumulato nella cella, un sistema di polarimetro alla Breit-Rabi.
Questo sistema è ora sotto la diretta gestione di CG, che coordina il gruppo di Ferrara, ed è stato spostato, dopo il suo utilizzo al DESY durante il quale CG ne ha seguito la gestione fino al 2005. Dal 2006 si trova presso il COSY di Jülich, è stato aggiornato e messo in funzione per tutte le verifiche e misure nell’ambito del progetto PAX, per lo studio di polarizzazione degli antiprotoni.
Tornando al progetto HERMES tale tecnologia ha permesso risultati unici e specifici. Il progetto si propone di studiare lo spin del nucleone, dai contributi dovuti ai sottocostituenti (quark e gluoni) e dal loro momento angolare totale.
Lo studio della struttura in spin del nucleone è alla base dell’attività, nella quale si inquadra la tecnica dei bersagli gassosi polarizzati.
La loro duttilità nell’invertire la polarizzazione nucleare, e l’ottimo fattore di merito, dato dall’elevata polarizzazione, dalla purezza del bersaglio e lo spessore aumentato grazie ad una cella di accumulazione, ha permesso di estrarre in prima analisi le polarizzazione del quark-up (positiva), del quark-down (negativa), ed una polarizzazione nulla per il mare dei quark, con errori sistematici molto bassi.
Una prima misura su bersagli gassosi polarizzati longitudinalmente, rispetto alla direzione del fascio proiettile, ha permesso già nella prima introduzione di una cella più piccola, che ne aumenta la densità areale, di ottenere dati con una statistica maggiore per fornire il contributo allo spin del protone dovuto ai quark di valenza [A. Airapetian et al. Phys. Rev D 71 (2005) 012003], in tale articolo si riporta la decomposizione sui vari sapori (flavours), ottenuta da DIS su protone e deuterio, questo ha permesso di stimare le funzioni di distribuzione di elicità dei quark con minori assunzioni sui modelli da utilizzare.
La duttilità del bersaglio ha permesso mediante il suo utilizzo con deuterio polarizzato di estrarre la più precisa determinazione delle funzione di struttura g1 per il deuterio, e, grazie alla possibilità anche di misurare g1 sull’idrogeno, è stato possibile fornire una misura più precisa sul contributo dei quark di valenza, e fornire il primo momento della distribuzione di spin di quark ed antiquark strange, down e up [A. Airapetian et al. Phys Rev. D 75 (2007) 012007].
Ancora maggiori informazioni su quark ed antiquark strani, sono state ottenute da misure di Deep-Inelastic Scattering (DIS) polarizzato su deuterio, dalle asimmetrie in spin del Kaone in diffusione inclusiva e semi-inclusiva [A. Airapetian et al. Phys. Lett. B 666 (2008) 446].
Oltre al contributo di fornire il migliore bersaglio polarizzato,
CG nel periodo 2002-2005, ha reso possibile l’utilizzo di un bersaglio polarizzato trasverso, per avere accesso ad informazioni dalle asimmetrie azimutali con una bersaglio polarizzato in spin trasversalmente.
Tale complicazione ha richiesto un campo magnetico trasverso, per il quale il magnete fornito dalla ditta non rispecchiava l’omogeneità richiesta, è stato grazie all’intrapredenza di CG e la verifica nel laboratorio di Ferrara, che le bobine correttive del campo potessero essere di rame, e quindi non andare nell’accettanza dello spettrometro di HERMES, e permettere anche con correnti di 100 A, di raffreddare la Cell, diversamente non sarebbe stato possibile avere la disponibilità di tutta una nuova fisica apertasi per HERMES.
Una cura in tutte le problematiche, che molti esperti ritenevano impossibile risolvere, ha permesso di avere informazioni su altri pezzi mancanti del puzzle dello spin del nucleone.
Per la prima volta si ottengono misure di asimmetrie a spin singolo (SSA) semi-inclusive su un bersaglio polarizzato trasversalmente, i segnali rilevati sono attribuibili in parte alla polarizzazione trasversa dei quark, in parte al momento trasverso intrinseco dei quark, permettendo quindi di rilevare un contributo non nullo allo spin del nucleone dovuto al momento angolare orbitale dei quark stessi [A. Airapetian et al. PRL 94 (2005) 012002].
Grazie al bersaglio trasverso con HERMES si inizia quindi ad avere anche accesso, indirettamente, alla trasversità, che descrive la distribuzione dei quark polarizzati trasversalmente nei nucleoni polarizzati trasversalmente, tale informazione è però convoluta con le funzioni di frammentazione dette di Collins e di Sivers.
Le asimmetrie azimutali in elettroproduzione esclusiva di fotoni reali misurate per la prima volta su un bersaglio trasverso polarizzato, pongono una cornice ben definita per le distribuzioni partoniche generalizzate (GPD) al punto da permettere di poter fornire informazioni quantitative una volta, che siano disponibili modelli GPD, che descrivano con completezza i processi di Deep Virtual Compton Scattering (DVCS) [A. Airapetian et al JHEP06 (2008)066].
Le misure riportate negli articoli [A. Airapetian et al. PRL 103, (2009) 152002, A. Airapetian at al. PLB 693 (2010) 11] pongono una precisa importante condizione al contorno per la funzione d’onda del nucleone, e pertanto al contributo del momento angolare arbitale totale dei quark, altro tassello fondamentale nella comprensione dello spin dei nucleoni.
Tali misure , dall'osservazione delle modulazioni delle asimmetrie azimutali, permettono di migliorare l’estrazione della trasversità negli studi futuri. I risultati ottenuti da HERMES sulle misure nelle quali CG è stato determinante, per la parte relativa al bersaglio ed alla sua diagnostica, ed al punto di interazione, sono ancora argomento di studio ed analisi di gruppi interessati alla ‘tomografia’ in spin del nucleone, per il quale rimangono da completare o precisare i contributi di alcuni pezzi, dei quali per alcuni HERMES ha fornito misure precise per altri ha definito dei limiti o indicazioni.
L’argomento della trasversità vede CG impegnato dal 2006, nel progetto PAX, con l’obiettivo di accedere direttamente alla sua misura attraverso la collisione di antiprotoni polarizzati su un bersaglio di protoni polarizzati, tecnica, quest’ultima, ormai di esclusiva del gruppo di Ferrara e delle collaborazioni consolidante in esperimenti precedenti.
Per ottenere antiprotoni polarizzati la sfida scientifica è ardua, se si vogliono ottenere intensità sufficienti per l'utilizzo negli anelli di accumulazione. L'idea, promossa dal gruppo di Ferrara, utilizza il bersaglio gassoso polarizzato come filtro in spin.
Tale progetto ha coinvolto CG nel mettere a punto il sistema bersaglio gassoso polarizzato usato su HERMES, per gli studi di fattibilità.
Lo spostamento dell’apparato Sorgente di Fascio Atomico, Polarimetro di Breit-Rabi e lo sviluppo di una nuova cella apribile, per permettere l’iniezione degli antiprotoni, non limitano CG dal contribuire e sviluppare per la collaborazione HERMES un bersaglio gassoso non polarizzato per l’esperimento Recoil Detector, per altri due anni di presa dati ad HERMES fino al 2007.
Nella collaborazione PAX le attività di CG, in quanto capace di realizzare progetti, si rivolgono maggiormente alla verifica di fattibilità della polarizzazione degli antiprotoni, con la messa a punto di tutte le problematiche prima su un fascio di protoni, sull’anello COSY di Jülich.
In questo ambito il bersaglio amplifica il suo campo di utilizzo, in quanto risulta anche filtro polarizzatore.
In tale risveglio scientifico per le attività sulla polarizzazione degli antriprotoni in previsione della Facility FAIR al GSI di Darmstadt, CG, nell’ambito della collaborazione PAX, gestisce la responsabilità del polarimetro della cella di accumulazione apribile e la sua interfaccia con il fascio atomico sorgente, nonché il buon accordo con le specifiche di macchina per l'acceleratore COSY nel punto di interazione.
Una prima verifica delle prestazioni di tutto l’apparato e del lavoro della collaborazione viene affrontato nello studio dell'interazione tra protone-elettrone, tra fascio circolante ed eventuale bersaglio di elettroni polarizzati (tecnica detta di spin-flip).
La verifica sperimentale, effettuata in modo complementare, ovvero
con lo studio di depolarizzazione di un fascio polarizzato di protoni su elettroni non-polarizzati, pone un limite superiore [D. Oellers et al. PLB 674 (2009) 269] per la sezione d'urto di spin-flip, troppo basso per rendere la tecnica utilizzabile per fasci di protoni accumulati.
Tale argomento di dibattimento teorico, affiorato nell’ambito della ricerca di un modo di polarizzare gli antiprotoni, è stato stimolato proprio dall'interesse della collaborazione PAX nell'avere accesso a questa nuova fisica. Ma la misura effettuata
non lascia altra via perseguibile, dopo discussioni e workshop organizzati e stimolati dai proponenti del gruppo di Ferrara, che la polarizzazione mediante filtraggio in spin, utilizzando proprio bersagli di cui è competente il gruppo di Ferrara.
Per dare evidenza della continuità del lavoro si segnala, non presentato per l’abilitazione, il contributo a SPIN-2010 pubblicato su rivista (con referee) [G. Ciullo G. et al. JPCS 295 (2011) 012150], dove sono riportati gli aggiornamenti e le prestazione del bersaglio per il suo utilizzo a COSY.
L'attività intrapresa dal 2006 viene coronata con un risultato recentemente pubblicato (W. Augustyniak et al., Phys. Lett. B 718, 2012), che ha visto come parte determinante proprio il bersaglio ed il polarimetro, in gestione CG, come presentato anche a recenti congressi.
Tale risultato conferma che la collaborazione PAX ha in mano il controllo del processo di spin filtering, riuscendo a misurare l’unico secondo punto della sezione d’urto dipendente da spin per l’interazione protone-protone polarizzato, con bersaglio trasverso.
Tale risultato apre la strada per l'applicazione della tecnica sugli antiprotoni.
L'altro punto era stato misurato nel 1992 (esperimento FILTEX), ma con sorgente e polarimetro, che il CG ha gestito in HERMES, ha aggiornato e ha reso operativo per l’utilizzo in PAX dal 2006 ad oggi.
La tecnologia e le competenze in questo campo sono peculiari del gruppo di Ferrara, dando un evidenza internazionale all'attività, ne sono conferma il congresso svolto a Ferrara nel 2009 su PST2009 Polarized Source Target and Polarimetry, organizzato da CG e unico evento dal primo congresso che risulta effettuato negli anni 50,
che si sia avuto in Italia.
**** ultimi dieci anni inserita per l’abilitazione fine******
Ci sono alcune attività, che sebbene non inserite nella descrizione
limitata alle 12 pubblicazione vanno menzionate.
In sintesi ci sono una serie di attività che CG ha avviato a Ferrara. Mette in funzione una sorgente di fascio atomico per lo studio e la caratterizzazione di sorgenti atomiche, finalizzate
a studi di approfondimento ai fini dell'aumento di intensità dei bersagli gassosi.
Progetta e sviluppa anche la diagnostica per misure di dissociazione e distribuzione di velocità con tecniche del tempo di volo, mettendo su un laboratorio di bersagli gassosi polarizzati: SpinLab.
Attrezza anche un laboratorio dedicato alla costruzione delle celle, arricchendo di strumentazione per tecnologia del vuoto, trattamento dei materiali e tecniche di saldatura la sezione.
Attrezza un’installazione dedicata a test su magneti supercoduttori.
Dai collaboratori dell’Indiana University Cyclotron Facility, viene individuato come possibile competente nella gestione di un fascio atomico polarizzato, acquistato con un valore “formale”, che viene trasferito a Ferrara messo in funzione ed utilizzato per una verifica sperimentale su una serie di idee e sviluppi fino ad ora non verificate sperimentalmente.
Tale apparato implementa il corredo dei laboratori, che viene utilizzato per verifiche su idee per l’aumento di intensità e per le attività didattiche di alta specializzazione, studenti della laurea magistrale in Fisica, laureandi e per i dottorandi.
Tale competenza nel campo dei bersagli gassosi nucleari ha permesso al gruppo di proporsi in un progetto di filtraggio in spin di antiprotoni per la facility FAIR del GSI di Darmstadt, con il risultato di recente pubblicazione già citato.
Simultaneamente segue la gestione del progetto di una cell di accumulazione per il progetto Olympus.
Nel corso del 2012 si prospetta l’utilizzo del bersaglio polarizzato, ereditato da IUCF, per un progetto di misure di sezioni d’urto di D polarizzato su D polarizzato di interesse per la fusione nucleare polarizzata, progetto ancora in fase di studio, per questione soprattutto di sovrapposizione con impegni già presi.
