Fisica

Produzione di $J/\psi$ all’interno dei jet all’EIC

by

Nuove Prospettive sulla Produzione di Charmonio all’EIC

Un recente studio, pubblicato su arXiv:2601.05530v1, presenta nuove previsioni teoriche sulla distribuzione dell’impulso trasversale di $J/\psi$ prodotti all’interno dei jet presso il futuro Electron-Ion Collider (EIC). La ricerca si concentra sull’analisi della produzione di charmonio, come il mesone $J/\psi$, un’importante sonda per comprendere la fisica dei quark pesanti.

Utilizzando il framework della funzione jet di frammentazione semi-inclusiva (FJF), il calcolo raggiunge una precisione del prossimo ordine (NLO) nell’accoppiamento forte e una precisione logaritmica principale (LL) sommando sia i logaritmi collineari che quelli di soglia. A differenza del regime dominato dai gluoni dell’LHC, la fotoproduzione EIC è caratterizzata da una componente quark-iniziata migliorata, offrendo una sonda complementare nel meccanismo di produzione del charmonio governato dagli elementi di matrice a lunga distanza (LDME) non perturbativi.

Lo studio esamina l’impatto di set LDME rappresentativi, dimostrando il distinto potere di discriminazione dell’EIC per i meccanismi. I risultati indicano che i contributi dei quark sono particolarmente significativi nella regione di piccola frazione di impulso. Questa regione si dimostra anche sensibile sia al raggio del jet $R$ che ai criteri sperimentali di identificazione dei muoni per il canale di decadimento $J/\psi \to \mu^+\mu^-$. Questi risultati stabiliscono gli osservabili quarkonio-in-jet all’EIC come una sonda vitale e indipendente per vincolare i meccanismi di produzione e far progredire la nostra comprensione della formazione del quarkonio pesante.

Paper: ArXiv.org

Ricostruzione dei neutrini atmosferici nel modulo del rivelatore remoto a deriva orizzontale di DUNE

by

Nuovi risultati sulla ricostruzione dei neutrini atmosferici in DUNE

Un nuovo studio, pubblicato su arXiv (arXiv:2601.05697v1), presenta i progressi nella ricostruzione e identificazione delle interazioni dei neutrini atmosferici in uno dei moduli del rivelatore remoto (FD) di DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), una camera a proiezione temporale a liquido argon (LArTPC) con deriva orizzontale (FD-HD). La ricerca si concentra sulle capacità di DUNE di analizzare i neutrini atmosferici, particelle generate dalle interazioni dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre.

La ricostruzione si basa sul workflow sviluppato per l’analisi delle oscillazioni a lunga baseline di DUNE, con un ritrattamento dei modelli di machine-learning e l’aggiunta di elementi specifici per i neutrini atmosferici, come la ricostruzione della direzione dei neutrini. Lo studio evidenzia l’importanza del rilevamento delle particelle cariche del sistema adronico, confrontando l’analisi che include solo informazioni sui leptoni con quella che considera tutte le particelle identificate nella LArTPC.

Sono stati sviluppati e studiati tre metodi di ricostruzione della direzione dei neutrini: usando solo informazioni sui leptoni, usando tutte le particelle ricostruite e usando solo correlazioni dai segnali ricostruiti. I risultati indicano un miglioramento significativo nella risoluzione della direzione e dell’energia dei neutrini includendo più informazioni oltre a quelle dei leptoni. Questi risultati rappresentano un passo fondamentale per sviluppare la prima analisi di sensibilità alle oscillazioni dei neutrini, preparando DUNE per le sue prime misurazioni.

Paper: ArXiv.org

Un contatore di fotoni singolo a trappola di Penning per la rilevazione di assioni

by

Nuova tecnica per la rilevazione di assioni tramite contatore di fotoni singolo

La ricerca della materia oscura è uno dei problemi aperti più importanti della fisica moderna. Gli assioni sono considerati dei buoni candidati per la materia oscura, ma la ricerca dell’intera gamma di masse possibili è limitata dal rumore quantistico standard. Questo rende le ricerche con aloscopio per assioni con masse superiori a 0.1 meV non fattibili con le tecnologie attuali. Per superare questo limite, è stata proposta una nuova tecnica di conteggio dei fotoni progettata per operare a 30-60 GHz, per rilevare gli assioni con masse tra 0.124 meV e 0.248 meV, basata su un singolo elettrone in una trappola di Penning. Il modo ciclotrone dell’elettrone assorbe i fotoni a microonde e, attraverso l’effetto Stern-Gerlach continuo, questa assorbimento imprime uno sfasamento misurabile sul moto assiale.

In questo studio, viene analizzato in modo completo questo metodo di rilevamento dei fotoni. Viene introdotto un nuovo tipo di tecnica di rilevamento assiale veloce e sensibile alla fase, utilizzando l’amplificazione parametrica assiale-magnetron per superare il rumore di Johnson del rivelatore e annullare gli spostamenti di frequenza associati. Questo metodo potrebbe trovare altre applicazioni nelle misurazioni di frequenza di precisione delle trappole di Penning. Viene confrontata l’efficienza del contatore di fotoni singolo a elettroni con un dispositivo ideale, e si è riscontrato che il contatore di fotoni proposto ha prestazioni sufficienti per cercare assioni di massa elevata.

Paper: ArXiv.org

Integrazione di Modelli Linguistici di Grandi Dimensioni per la Ricerca e l’Interazione con la Conoscenza nell’Esperimento DUNE

by

Introduzione

L’esperimento DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) rappresenta un ambizioso progetto di prossima generazione nel campo della fisica dei neutrini. Con l’obiettivo di raccogliere un’enorme quantità di dati eterogenei, che spaziano dalla documentazione tecnica ai dati sperimentali e alle pipeline di ricostruzione, DUNE richiede strumenti avanzati per la gestione e l’accesso alle informazioni. In questo contesto, l’efficienza nella ricerca della conoscenza e la comprensione contestuale diventano elementi cruciali per la produttività della collaborazione e per l’integrazione di nuovi membri.

DUNE-GPT: Un Framework Innovativo

Per affrontare queste sfide, è stato sviluppato DUNE-GPT, un framework prototipale che sfrutta i modelli linguistici di grandi dimensioni (LLM) e la generazione aumentata da recupero (RAG). Questo sistema innovativo consente agli utenti di interrogare, tramite linguaggio naturale, la documentazione interna e le risorse tecniche di DUNE. L’interfaccia intelligente di DUNE-GPT permette ai collaboratori di interagire con la conoscenza specifica dell’esperimento, garantendo al contempo la privacy dei dati e la conformità alle infrastrutture di calcolo di Fermilab.

Vantaggi e Implicazioni

L’implementazione di DUNE-GPT offre numerosi vantaggi. Facilita l’accesso rapido e intuitivo alle informazioni, riducendo i tempi di ricerca e migliorando la comprensione dei concetti complessi. Inoltre, ottimizza l’onboarding di nuovi ricercatori, fornendo un’interfaccia user-friendly per esplorare la vasta gamma di risorse disponibili. Questo approccio basato sull’intelligenza artificiale promette di migliorare significativamente l’efficienza e la collaborazione all’interno dell’esperimento DUNE.

Paper: ArXiv.org

Sondando l’Espansione Cosmica e l’Universo Primordiale con l’Einstein Telescope

by

L’Einstein Telescope: Una Nuova Era per l’Astrofisica e la Cosmologia

Nei prossimi due decenni, le osservazioni delle onde gravitazionali (GW) sono destinate a trasformarsi da un’iniziativa di scoperta a uno strumento di precisione per l’astrofisica, la cosmologia e la fisica fondamentale. Gli attuali rivelatori terrestri di seconda generazione hanno dimostrato l’esistenza di fusioni di binari compatti e hanno reso possibile l’astronomia multi-messaggera GW, ma rimangono limitati in termini di sensibilità, portata di redshift, copertura di frequenza e ciclo di lavoro. Queste limitazioni impediscono di affrontare molte domande fondamentali in cosmologia.

Entro gli anni 2040, i sondaggi elettromagnetici a largo campo avranno mappato l’universo luminoso con una profondità e precisione senza precedenti. Tuttavia, problemi chiave, tra cui la natura della materia oscura, l’origine fisica dell’accelerazione cosmica, le proprietà della gravità su scale cosmologiche e le condizioni fisiche dei primi momenti dopo il Big Bang, rimarranno solo parzialmente vincolati dalle sole osservazioni elettromagnetiche. I progressi su questi fronti richiedono l’accesso a processi fisici ed epoche che non emettono luce. Le onde gravitazionali offrono un canale osservativo unico e complementare: si propagano su distanze cosmologiche in gran parte inalterate dalla materia interposta, sondano ambienti astrofisici estremi e rispondono direttamente alla geometria dello spazio-tempo.

In questo contesto, osservatori GW di prossima generazione come l’Einstein Telescope (ET) saranno trasformativi per l’astronomia europea. Operando a sensibilità e frequenze superiori a quelle dei rivelatori esistenti, ET osserverà buchi neri binari e stelle di neutroni fino a redshift precedentemente inaccessibili, consentirà un monitoraggio continuo ad alto rapporto segnale-rumore delle sorgenti compatte e rileverà gli sfondi di onde gravitazionali di origine astrofisica e cosmologica. Insieme ai rivelatori spaziali, ET svolgerà un ruolo centrale nel far progredire la nostra comprensione dell’evoluzione cosmica e della fisica fondamentale.

Paper: ArXiv.org

Una voce non lineare dal ringdown di GW250114

by

Evidenza osservativa dei modi quasi-normali quadratici in GW250114

Un recente studio pubblicato su arXiv (arXiv:2601.05734v1) annuncia la prima evidenza osservativa di modi quasi-normali quadratici (QNM) nel ringdown di un buco nero binario. L’analisi del segnale di GW250114, rivelato dalle onde gravitazionali, ha permesso di individuare sei modi non lineari derivanti dall’accoppiamento quadratico del modo fondamentale (2,2,0) e dei suoi primi due overtone. La scoperta offre una finestra diretta sulle perturbazioni non lineari dei buchi neri.

La ricerca, che ha impiegato progressi teorici recenti per calcolare le forme d’onda e sottrarre i modi non lineari da una forma d’onda surrogate di relatività numerica, ha raggiunto un Bayes factor di 74 a 5 masse finali ($M_mathrm{f}$) dopo la fusione. L’analisi dei dati ha utilizzato un metodo innovativo che integra i risultati dell’inferenza inspiral-merger come priorità altamente vincolante per l’inferenza del ringdown.

Un test ha permesso deviazioni fenomenologiche per le ampiezze previste teoricamente dei modi quadratici. I risultati mostrano che un’ampiezza pari a zero è esclusa a un livello di significatività di $3.0~\sigma$, mentre l’aspettativa teorica è coerente con l’inferenza. Questa scoperta rappresenta un importante passo avanti nella caratterizzazione osservativa delle perturbazioni non lineari nel ringdown dei buchi neri. L’articolo completo è disponibile all’indirizzo: https://arxiv.org/abs/2601.05734

Paper: ArXiv.org

Superconduttività spin-triplet pervasiva nel grafene romboedrico

by

Nuove Scoperte sulla Superconduttività nel Grafene

Un recente studio pubblicato su arXiv (arXiv:2511.16578v2) rivela nuove proprietà affascinanti della superconduttività nel grafene romboedrico, un materiale a base di carbonio con un potenziale rivoluzionario. La ricerca dimostra che la superconduttività in questo materiale può essere indotta e stabilizzata da campi magnetici applicati parallelamente al piano, con campi critici che superano significativamente il limite paramagnetico di Pauli.

Tradizionalmente, i campi magnetici sopprimono la superconduttività. Tuttavia, nel grafene romboedrico, si osserva un comportamento inaspettato. La superconduttività emerge da una regione di resistenza nulla a campo zero e si estende su un ampio intervallo di gate, indicando una forte dipendenza dalla densità di elettroni nel materiale. La temperatura critica varia in modo significativo con l’intensità del campo magnetico applicato, suggerendo meccanismi di accoppiamento non convenzionali.

Un aspetto particolarmente intrigante è l’osservazione di un debole effetto diodo superconduttivo in diversi regimi all’interno della fase superconduttiva, inclusi quelli prossimi a uno stato quantistico anomalo di Hall intero. Questo suggerisce una possibile coesistenza di squilibrio di valle e superconduttività. Questi risultati aprono nuove prospettive per lo sviluppo di dispositivi elettronici avanzati e pongono le basi per ulteriori studi sulla fisica della materia condensata.

Paper: ArXiv.org

Che cos’è l’emergenza, dopotutto?

by

What is emergence, after all?

Il termine ’emergenza’ è sempre più utilizzato in diverse discipline scientifiche per descrivere fenomeni che derivano dalle interazioni tra i componenti di un sistema, ma che non possono essere dedotti semplicemente esaminando quei componenti in isolamento. Spesso invocato per spiegare comportamenti di livello superiore, come l’aggregazione, la sincronizzazione o l’intelligenza collettiva, il termine viene frequentemente usato senza precisione, dando talvolta adito ad ambiguità o addirittura a misticismo. In questo articolo, chiariamo il significato scientifico di emergenza come fenomeno misurabile e fondato fisicamente. Attraverso esempi concreti, come la temperatura, il magnetismo e l’immunità di gregge nelle reti sociali, esaminiamo come il comportamento collettivo possa emergere da interazioni locali vincolate da confini globali. Affinando il concetto di emergenza, otteniamo una comprensione più chiara e fondata dei sistemi complessi. Il nostro obiettivo è dimostrare che l’emergenza, se inquadrata correttamente, offre non misticismo ma intuizione. Questo studio, basato su arXiv:2507.04951v4, offre una prospettiva preziosa per comprendere i sistemi complessi.

Paper: ArXiv.org

Intreccio di taglio e reologia non lineare delle sospensioni di cioccolato

by

Nuove Scoperte sulla Reologia del Cioccolato: Un’Analisi Approfondita

Un recente studio pubblicato su arXiv (arXiv:2510.21032v3) ha indagato la reologia delle paste di cioccolato fondente, sia in forma prerifinata, di interesse industriale, sia in sistemi modello semplificati. L’analisi, condotta attraverso esperimenti di taglio stazionario e oscillatorio, ha rivelato fenomeni di yield, marcata shear-thinning e isteresi dipendente dallo stress, tutti governati dalla quantità di solido presente. L’applicazione del modello di Maron-Pierce ai dati di viscosità ha permesso di determinare le frazioni massime di flusso, φm(σ), dipendenti dallo stress, definendo i loci di yield nel piano (φ, σ). La loro variazione con lo stress quantifica l’interazione tra attrito e adesione nel definire i limiti di flusso.

Gli esperimenti di taglio oscillatorio ad ampia ampiezza hanno permesso di caratterizzare le transizioni da comportamento elastico a viscoso, individuando distinti percorsi di recupero vicino al jamming. La decomposizione dello stress da contatto ha separato i contributi idrodinamici e attritivi, confermando che le reti di contatto adesivo dominano la trasmissione dello stress nelle paste prerifinite. Questi risultati definiscono le paste di cioccolato come sospensioni dense e adesive, il cui flusso è controllato dall’interazione tra attrito e adesione, offrendo parametri quantitativi per la modellazione costitutiva e collegando la lavorazione del cioccolato alla fisica più ampia della reologia di vincolo.

Lo studio fornisce quindi nuovi spunti per la comprensione e il controllo della reologia del cioccolato, con importanti implicazioni per l’industria alimentare e la scienza dei materiali.

Paper: ArXiv.org

Aumentare la superconduttività in film ultrasottili di YBa2Cu3O7-δ tramite substrati nanofaccettati

by

Nuova frontiera per la superconduttività: l’ingegneria dei substrati

La ricerca scientifica ha fatto passi da gigante nello studio dei superconduttori ad alta temperatura, materiali con proprietà elettriche straordinarie. Un recente studio, pubblicato su arXiv (arXiv:2502.03986v3), esplora un nuovo approccio per migliorare le prestazioni di questi materiali, concentrandosi sull’ingegneria dei substrati.

Nei superconduttori cuprati, il livello di drogaggio è tipicamente fissato durante la sintesi, rendendo difficile la regolazione della densità di portatori di carica. Tuttavia, la tecnica dell’ingegneria della deformazione si è dimostrata efficace nel manipolare le proprietà dei cuprati. In particolare, nei film sottili, la morfologia della superficie del substrato può introdurre ulteriore flessibilità. I ricercatori hanno scoperto che le nanofaccette, create dalla ricostruzione della superficie del substrato, possono avere un impatto significativo.

Lo studio dimostra un notevole aumento della temperatura di onset della superconduttività (Tcon) e del campo magnetico critico superiore (Hc,2) in film nanometrici di YBa2Cu3O7-δ cresciuti su un substrato con superficie nanofaccettata. L’analisi teorica suggerisce che questo miglioramento è guidato dalla nematicità elettronica e dalle onde di densità di carica unidirezionali, catturate da un potenziale efficace aggiuntivo all’interfaccia film-substrato.

Questi risultati aprono una nuova prospettiva, dimostrando che l’ingegneria dei substrati può efficacemente migliorare le proprietà superconduttive dei cuprati, aprendo la strada alla progettazione e all’ottimizzazione di materiali superconduttori ad alte prestazioni.

Paper: ArXiv.org