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Gruppo di
Astrofisica e Plasmi
Dipartimento di Fisica

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Temi di ricerca

Astrofisica stellare

Si studiano le stelle variabili, allo scopo di determinare i raggi delle stelle di tipo RR Lyrae e delle Cefeidi; a tale scopo si è sviluppato un metodo che utilizza osservazioni in tre colori e misure di velocità radiale. Il gruppo ha partecipato al progetto VIRGO, per la rilevazione di onde gravitazionali, con uno strumento in corso di realizzazione nei pressi di Pisa.

Il gruppo partecipa, inoltre, alla realizzazione del progetto Arthemis per la gestione dell’archivio scientifico dei dati del telescopio solare Themis, e ai progetti Mumenet e Astronet per la trasmissione e l’archiviazione di dati astronomici utilizzando le tecniche informatiche più recenti.Al momento, oltre alle ricerche nel campo delle stelle Cefeidi, si sta lavorando nel campo della tecnologia dell’analisi dati, sia per il miglioramento delle metodologie di analisi e quindi degli algoritmi, sia del miglioramento degli strumenti di analisi, come il progetto Beowulf per l’utilizzo di supercluster di microcomputer.

Astrofisica e plasmi

La maggior parte della materia interplanetaria e dell’atmosfera solare è costituita da plasma, cioè da un gas completamente ionizzato composto prevalentemente da protoni e da elettroni (non legati fra di loro). Per questo motivo molti dei dati forniti dalle missioni spaziali o provenienti dagli osservatori solari possono essere interpretati solo nell’ambito della fisica del plasma. In questo ambito, per esempio, si cerca di capire come e perché avvengono i brillamenti solari, immense esplosioni nella atmosfera solare (corona solare) in cui viene rilasciata una enorme quantità di energia, o perché l’atmosfera solare è molto più calda (circa un milione di gradi centigradi) della sua superficie (fotosfera).

Vengono studiati, inoltre, i processi fisici turbolenti che avvengono all'interno del flusso di materia che, partendo dagli strati più esterni del sole, investe continuamente la terra (Vento Solare). L’intensa attività solare, che va dalla creazione delle macchie solari all'accelerazione di particelle e alla formazione del vento solare, influenza direttamente l’ambiente terrestre e le strutture ad alta tecnologia sviluppate dall’uomo. E’ quindi utile studiare l’interazione tra la Terra e il flusso di energia, plasma e particelle energetiche che provengono dal Sole. Ad esempio, le particelle accelerate dal Sole possono danneggiare i satelliti per le telecomunicazioni, mentre le tempeste magnetiche legate ai brillamenti solari sono pericolose per la rete di distribuzione dell’energia elettrica. E’ quindi necessario prevedere l’insorgenza di questi fenomeni. Questo tipo di studio richiede spesso la costruzione di modelli teorici di fisica del plasma i cui risultati vengono confrontati con i dati osservativi, forniti di solito dai satelliti artificiali in orbita attorno alla terra. Molto spesso la complessità dei fenomeni rende necessario utilizzare super-computers per realizzare simulazioni numeriche dei fenomeni stessi. Questi ed altri problemi vengono studiati, in collaborazione con gruppi localizzati in Università italiane (Firenze, Roma) e in centri di ricerca italiani (IFSI - CNR di Frascati) ed esteri (Observatoire de Paris-Meudon, Space Research Institute, Mosca, Crimean Astrophysical Observatory, Ucraina).

L'energia delle stelle sulla terra

Lo studio di problemi come quelli presentati sopra permette spesso di utilizzare lo spazio interplanetario, ed il Sole stesso, come immensi laboratori in cui studiare fenomeni fisici di base che non si potrebbero studiare nei laboratori terrestri. Le conoscenze acquisite possono così essere sfruttate per problematiche più propriamente applicative. Per esempio il problema del fabbisogno energetico è uno dei temi che la Fisica del plasma sta tentando di risolvere oramai da tempo.

L'energia delle stelle infatti scaturisce da un processo di fusione nucleare all'interno del plasma, che resta confinato per effetto della attrazione gravitazionale della stella. Si sta cercando, ormai da tempo, di riprodurre lo stesso processo in laboratorio sulla terra. In questo caso il confinamento del plasma viene realizzato utilizzando potenti campi magnetici. Quando il processo di fusione nucleare sarà controllato in laboratorio, i nostri problemi energetici saranno praticamente risolti, in quanto il "combustibile" nucleare (deuterio ed idrogeno) si trova in abbondanza sulla terra. Questo, ed altri problemi applicativi di Fisica del plasma, quali l'utilizzo dei plasmi nelle industrie per vari scopi, vengono studiati nel Dipartimento di Fisica in collaborazione con ricercatori dell'Istituto Gas Ionizzati del CNR di Padova. In questo Istituto esiste, infatti, una delle più grosse macchine toroidali costruite per studiare la fusione nucleare controllata.