Leadingtech - INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Si ricorda come è stato il suo primo ingresso nel più grande laboratorio di fisica delle particelle del mondo, il CERN a Ginevra?

[Agostino Lanza, Dirigente Tecnologo] Sono un fisico specializzato in elettronica e nel corso della mia carriera mi sono trovato a lavorare spesso con il CERN. Da qualche anno non eseguo più progettazioni ma mi occupo dell'organizzazione dei progetti.

Nell'aprile del 1982, quando sono entrato per la prima volta al CERN e quasi non ero a conoscenza della sua esistenza. Al tempo era in funzione l'SPS, l'acceleratore di particelle che ha portato alla scoperta dei bosoni intermedimediatori dell’interazione debole, risultato per il quale l’italiano Carlo Rubbia ha vinto il premio Nobel nel 1984 assieme al collega olandese Simon van der Meer.
L'anno successivo, nel 1983, sono stato al CERN per tre mesi lavorando a un esperimento del LEP, il primo acceleratore nel tunnel di 27 km di circonferenza (ora occupato da LHC ndr), che si chiamava DELPHI.
L'esperimento era condotto da Ugo Amaldi che negli anni ‘90 pose le fondamenta per la nascita dell'adroterapia in Italia (una forma di radioterapia oncologica che si basa sull'utilizzo di un tipo particolare di particelle, gli adroni, per colpire e distruggere le cellule tumorali), portando un decennio più tardi alla realizzazione del CNAO, il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, che si trova proprio a Pavia, e che è uno dei pochi centri al mondo in grado di utilizzare sia protoni sia ioni carbonio nei trattamenti.

Al momento non avevo ben presente l’innovazione implicita nella mia attività come Summer Student svolta assieme ad un mio futuro collega, Roberto Cirio. Solamente negli anni ho capito che era una delle prime volte che veniva usato un CAD tridimensionale, Euclid della Matra, in un esperimento di fisica, per valutare gli ingombri meccanici dei rivelatori di cui era composto l’esperimento prima di costruirli, e quindi di modificarne preventivamente le dimensioni in caso di conflitti meccanici

Come nasce e cos'è l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare:

[Agostino Lanza] L'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare è stato fondato nel 1951, tre anni prima della nascita del CERN. Questo Ente ha riassunto le competenze nel campo della Fisica Nucleare che, prima della guerra, erano concentrate tra Padova, Milano, Torino e Roma. Proprio nella Capitale, Enrico Fermi aveva fatto scuola con i Ragazzi di via Panisperna, un gruppo di scienziati di cui faceva parte lo stesso Edoardo Amaldi, padre di Ugo Amaldi, e tra i fondatori dell’INFN e del CERN, studiando i primi processi legati agli atomi pesanti (Uranio ndr) e al decadimento radioattivo. Durante gli anni della guerra l'organizzazione scientifica italiana fu fortemente alterata, a causa della migrazione in conseguenza delle leggi razziali di alcuni scienziati, come Enrico Fermi, la cui moglie aveva origini ebraiche, e che si trasferì negli Stati Uniti dove fondò una scuola a Chicago e dove realizzò la prima pila atomica da cui poi derivò il Progetto Manhattan. In suo onore, il principale laboratorio federale statunitense dedicato alla fisica delle particelle, creato negli anni Sessanta, fu chiamato Fermi National Accelerator Laboratory.  (Fermilab ndr). L'INFN è la diretta emanazione di questa parte della storia. 

Alla fine della guerra alcune persone, tra cui appunto Edoardo Amaldi, si dedicarono alla ricostruzione nazionale ed europea, fondando un centro che coordinasse a livello continentale questo tipo di ricerche, rese più complicate dalla condizione economica in cui versavano i vari stati nel periodo post-bellico. Il loro lavoro ha portato alla fondazione del CERN in Europa e dell'INFN in Italia.

Al contempo, l’INFN è anche fortemente affermato all’estero perché collabora con i principali laboratori mondiali di fisica delle particelle ed è nei meggiori progetti internazionali.

Di che cosa si occupa l'INFN oggi?

 [Agostino Lanza] Oggi l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare non si concentra unicamente sulla fisica nucleare e delle particelle, ossia la fisica con gli acceleratori, anche se questa rimane la materia d'interesse prevalente, ma è leader anche in altri campi come la fisica astroparticellare, in particolare la fisica del neutrino, la ricerca sulla materia oscura e sulle onde gravitazionali, tant’è che ha fondato, assieme al francesce CNRS, Virgo, l’interferometro gravitazionale europeo, che si trova proprio in Italia, vicino a Pisa, e che è uno dei tre strumenti al mondo (assieme ai due esperimenti statunitensi) ad oggi in grado di rivelare le onde gravitazionali

Oltre alla ricerca scientifica, l’INFN è molto impegnato anche nella ricerca tecnologica, come diretta conseguenza del lavoro di sviluppo di nuove tecnologie necessario per la realizzazione degli appartati sperimentali.

Un interesse tecnologico che spinge oltre la ricerca di base, con attività di ricerca e sviluppo di applicazioni per la società, per esempio in campi come la fisica medica, come abbiamo già visto, o lo studio e la conservazione dei beni culturali. Personalmente, faccio parte anche del Comitato Nazionale di Trasferimento Tecnologico dell’INFN, il quale gestisce la politica dell'ente a livello nazionale in materia di brevetti, contratti industriali e idee che possono essere di interesse per un'eventuale industrializzazione e commercializzazione.

Al momento un altro campo che riscuote grande interesse è quello delle tecnologie quantistiche, con un occhio di riguardo allo studio di sensori quantistici. In questo campo attualmente abbiamo un progetto Quantum in collaborazione con il dipartimento di Fisica dell'Università di Pavia e altre istituzioni.

Un altro campo di interesse è quello del supercomputing e dei big data in cui INFN vanta una leadership pluridecennale, non solo a livello nazionale, tanto che l’INFN è stato il proponente del Centro Nazionale di supercalcolo ICSC, fondato e finanziato nell’ambito del PNRR.

Il 2023 sarà ricordato sicuramente come l'anno in cui l'AI si è proposta di rivoluzionare il campo dell'informatica, ma non solo. Quali sono i trend attuali e futuri che sta monitorando l'INFN:

[Agostino Lanza] Anche alla sezione INFN di Pavia si sta lavorando sull'Intelligenza Artificiale, ma ci sono svariate applicazioni che il nostro Ente sta sviluppando.

Per esempio, abbiamo uno spin-off a Genova che, sempre nell'ambito della fisica medica, lavora nel campo della gestione delle immagini e nell'analisi delle stesse per realizzare un sistema diagnostico che possa coadiuvare il medico nelle sue diagnosi.

Lo spin-off più importante che al momento abbiamo, in collaborazione con le Università di Trento e Perugia, è nel campo della farmacologia. Infatti, due fisici teorici hanno avuto l'intuizione di applicare alcuni processi simulativi usati in fisica allo studio sulla formazione delle proteine (Protein Folding ndr), e hanno creato un algoritmo in grado di abbreviare di ordini di grandezza un tempo di calcolo che altrimenti sarebbe di decenni, ricevendo per questo un finanziamento di 23 milioni di euro da società di venture capital.

Un altro esempio che mi fa piacere ricordare riguarda un fisico che ho conosciuto al CERN all'inizio degli anni Novanta, Stefano Buono, il quale intuì come alcuni brevetti del laboratorio di fisica delle particelle di Ginevra potessero essere utili anche nel campo della fisica medica. Una volta comprati questi brevetti, diede vita a uno spin-off che successivamente vendette per quasi 4 miliardi di dollari a una famosa multinazionale operante nel campo dello sviluppo clinico, sfruttando i proventi per dar vita a un'altra realtà (Newcleo ndr) che ha come obiettivo quello di produrre reattori nucleari di piccola taglia in grado di generare energia utilizzando le scorie nucleari. Questo permetterebbe di ridurre il tempo di "vita" di questi scarti utilizzando come moderatore di neutroni il piombo fuso. Grazie a questa intuizione, tra una decina di anni, potrebbe essere possibile anche per industrie di medie dimensioni implementare un generatore autonomo di energia elettrica in casa.

Oltre al CERN, quali altri enti che collaborano con la sezione INFN di Pavia?

[Domenico Calabrò, tecnico INFN] Abbiamo collaborazioni con i vari atenei presenti sul territorio, ma ci sono anche realtà di spicco molto vicine a noi, come nel caso del CNAO insieme al quale di recente abbiamo costruito una nuova sorgente in grado di produrre ioni di diversi tipi, quali elio, litio, ossigeno e ferro, molto più penetranti degli ioni carbonio. Questa nuova sorgente è stata realizzata e testata nel nostro capannone di assemblaggio a Pavia, e installata al CNAO nel 2022.

[Emanuele Romano, ingegnere elettrico] Collaboriamo anche con il Centro Grandi Strumenti dell’Università di Pavia, di cui faccio parte, al quale tutti i Dipartimenti universitari accedono per strumentazione specifica come microscopi ottici ed elettronici, risonanze magnetiche nucleari per imaging, spettrometri e altro.
Poche settimane fa abbiamo avuto un incontro all'Università di Milano con i centri interdipartimentali di altre Università, nell’ottica di costituire una rete ispirata un pò al modello INFN. La ricetta per fare ricerca oggi è infatti molto diversa dal classico immaginario dello scienziato chiuso in laboratorio: le parole chiave sono interdisciplinarità, trasversalità di competenze e collaborrazione con altri enti, università e realtà esterne.

Qual è il ruolo del tecnico universitario, com'è formato il vostro team e qual è stato il vostro contributo nel restyling della sala?

[Michele Pirola] Il mio lavoro può essere molto vario, dalla semplice manutenzione di dispositivi, apparati o circuiti già esistenti, alla progettazione e realizzazione di prodotti nuovi. Nell'ambito dello specifico progetto come tecnico elettronico del Dipartimento di Fisica dell'Università di Pavia, ho preso parte alla scelta e alla connessione dei sistemi audio-video della stanza occupandomi anche di elementi estetici, come le placchette personalizzate con il logo INFN realizzate tramite taglio laser.

[Domenico Calabrò] Sono il più 'anziano' tra i tecnici, Michele è specializzato in elettronica, Emanuele è ingegnere, io invece ho una maggiore esperienza di rete elettrica. Insieme a loro collaboro agli esperimenti a LHC, principalmente ad ATLAS. Per la nostra sala conferenze mi sono occupato dell'installazione delle prese elettriche di servizio, che prima erano solo cinque, e invece ora sono disponibili in ogni gamba dei tavoli presenti nella sala.

[Emanuele Romano] Sono ingegnere elettrico, per l’INFN e l'Università di Pavia mi occupo principalmente di progettazione elettronica. Siamo un team di tecnici misto che si dirama su competenze differenti e lavoriamo insieme sia sugli esperimenti del CERN, sia sulla parte universitaria. Cerchiamo di completarci a vicenda. Al di fuori della realtà universitaria, sono musicista e mi occupo di audio ormai da 16 anni, principalmente facendo il fonico per eventi dal vivo. Per la sala, mi sono occupato della progettazione del sistema audio-video e della sua installazione e configurazione.

[Agostino Lanza] Ci sono differenze significative su come si lavora qua dentro rispetto ad un'azienda. Qui serve complementarità delle competenze: più le conoscenze e le capacità sono diversificate, meglio si lavora. Occorre sapere lavorare in gruppo, infatti per noi la massima capacità di lavoro è quando più persone con competenze diverse si mettono insieme su un progetto e ognuna, in base alle proprie specificità, offre il suo contributo a svilupparlo. Senza questa predisposizione sarebbe complicato lavorare in campo scientifico.

 Qual è lo scopo del restyling della sala? E com'è nata l'esigenza di rimodernare questa area?

[Michele Pirola] La sala era antiquata e il sistema era mal funzionante, a volte in maniera anche del tutto imprevedibile. Allora la proposta è stata di modernizzarla e abbiamo pensato a che cosa fare per migliorarla, che cosa servisse comprare o realizzare in laboratorio. Una volta che avremo finito l'installazione, mi occuperò della parte di programmazione firmware di un controller custom per la gestione della posizione delle telecamere e del flusso video da trasmettere tramite un telecomando wi-fi interno che gestisce le impostazioni della matrice audio e video.

[Emanuele Romano] L’obiettivo è di facilitare l'uso della sala per chi deve utilizzarla: con un bottone predisponi le telecamere in un certo modo, con un altro imposti l'ingresso video al posto del relatore o al computer della sala e altro ancora. Ovviamente il momento in cui si è risvegliato il bisogno di una "nuova sala" è stato durante la pandemia. Avevamo la necessità di sentirci quotidianamente per portare avanti le attività di ricerca quando ad esempio eravamo in presenza a turno. In quel momento abbiamo capito che dovevamo aggiornare la nostra sala riunioni.

Qual è il lavoro necessario per ottimizzare l'audio di una sala così alta e caratterizzata da un grande riverbero?

[Emanuele Romano] Quando ho configurato la nostra matrice BSS BLU-16 ho inserito sia elementi di equalizzazione che di controllo della dinamica nei segnali microfonici, per migliorare l'intellegibilità del parlato in un ambiente in cui non ci sono elementi acustici in grado di ridurre il riverbero naturale.
Ho anche studiato la risposta che l’impianto audio, costituito da due casse JBL CBT-50LA-1 amplificate con un Crown XLi 800, ha nell'ambiente, ed effettuato il tuning necessario.
Inoltre, sempre nella matrice di BSS, ho implementato la strategia di routing per tutti i segnali della sala, ottimizzando l’ascolto non solo per gli utenti locali ma anche a chi è collegato in remoto.

Abbiamo implementato ingressi audio/video aggiuntivi nel caso qualcuno richieda di utilizzare il proprio computer anziché quello della sala durante una riunione. Per questo tutto è gestito a livello di matrici audio e video che saranno automatizzate con il sistema custom che abbiamo realizzato nel nostro laboratorio.

Quanto è stato importante per voi questo restyling?

[Emanuele Romano] La sala viene utilizzata molto, anche più volte a settimana. Nel contesto di collaborazioni internazionali, come quelle con il CERN, è importante avere a disposizione uno spazio che, nell'era dello smart working e delle riunioni a distanza, offra la possibilità a chiunque, anche con una certa facilità di utilizzo, di comunicare in maniera efficace utilizzando i moderni sistemi di condivisione dei contenuti. Un ulteriore elemento guida è stato cercare di realizzare una sala che fosse flessibile: la possiamo infatti ora sfruttare per organizzare anche corsi, lezionivi e incontri.

[Agostino Lanza] Avere uno spazio così funzionale ci permetterà di organizzare anche una decina di riunioni al mese, senza contare i meeting interni privi di collegamenti a distanza.

La filosofia del "do it Yourself" nella scelta dei prodotti

[Emanuele Romano] Bisogna considerare che strumentazione come quella dei grandi esperimenti al CERN non è acquistabile commercialmente. Progettare e realizzare cose che non ci sono è nel nostro quotidiano. Abbiamo esteso questa filosofia e questo approccio anche nel caso della sala riunioni.

Basti pensare alle placchette, realizzate per smontare facilmente i microfoni e avere il tavolo libero con i connettori protetti da tappi, per momenti di convivialità come coffee-break. O anche al controller custom per far comunicare dispositivi che altrimenti da soli non potrebbero: esistono marchi che producono questo tipo di oggetti ma noi preferiamo realizzare quel che è possibile da soli, sfruttando il nostro know-how e la nostra strumentazione.

Inoltre, chi come me ha la passione per le tecnologie audio, non poteva non essere felice di scegliere i prodotti senza legarsi a uno specifico marchio che fornisse un pacchetto completo, recuperando così oggetti molto validi, come la BLU-16.

Che cosa ci puoi dirci del vostro setup HARMAN

[Emanuele Romano] Conosco il Gruppo HARMAN da quando, ormai sedici anni fa, ho acquistato il mio primo mixer Soundcraft Spirit Folio SX, un compressore DBX 166XL e un multieffetto Lexicon MPX1. Penso che tutto il gruppo abbia fatto e continui a fare la storia della tecnologia audio.
La matrice audio BSS BLU-16, il finale di potenza Crown XLi 800 ed i diffusori CBT-50LA-1 di JBL Professional erano già presenti nella sala e mi hanno sorpreso, oltre che aiutato, a ottenere un sistema lineare caratterizzato da un ottimo timbro: con un oggetto come la BLU-16 puoi davvero fare di tutto.

Avete scelto i sistemi conferenza Gonsin, come vi siete trovati?

[Emanuele Romano] Ho trovato il sistema molto semplice e intuitivo da configurare. I microfoni hanno un ottimo timbro e con gli opportuni interventi si riesce a evitare il feedback dall’impianto anche quando ci sono più postazioni attive.

Inoltre, la disponibilità di cavi già intestati a catalogo in diverse misure ci ha consentito di ridurre notevolmente i tempi di installazione.

Quali sono gli obiettivi futuri e immediati per la nuova sala dell'INFN?

[Emanuele Romano] Sicuramente l'obiettivo più importante è quello di completare il sistema di controllo custom a cui facevo riferimento prima, in modo da rendere la sala accessibile e intuitiva per l'utente. L'interfaccia che andremo a realizzare vuole mettere ospiti che magari vengono da altre università e non conoscono il sistema, o colleghi poco "digitalizzati", nelle condizioni di utilizzare un pannello di controllo molto semplice per predisporre tutte le funzionalità rendendo quindi autonomo chiunque abbia la necessità di utilizzare la sala.

Ringraziamo l’Istituto Nazionale Fisica Nucleare (INFN), Agostino Lanza, Emanuele Romano, Michele Pirola e Domenico Calabrò per l'intervista che avete appena letto e per le fotografie che troverete all’interno dell’articolo.

Link Utili:
INFN Pavia