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Science and Technology in Italy for the upgraded ALMA Observatory - iALMA

Science and Technology in Italy for the upgraded ALMA Observatory

- iALMA

Linea di intervento:N.3: Programmi e/o progetti legati al potenziamento delle infrastrutture di ricerca esistenti che abbiano

una valenza europea ed internazionale, anche in termini di impatto e che permettano di consentire la

migliore partecipazione italiana ai programmi europei congiunti. Sono pertanto favorite quelle infrastrutture

che: si autofinanziano almeno in parte attraverso servizi o altri progetti di ricerca; fanno parte di una rete

europea; fanno parte di un ERIC (European Research Infrastructure Consortium) o sono in procinto di

divenirlo; coinvolgono altre organizzazioni pubbliche o private distribuite sul territorio nazionale; non hanno

già altre fonti di finanziamento in corso del MIUR per la stessa annualità e tipologia di spesa o siano ad

esse complementari.

INAF – Roma, 8 maggio 2023 [1]


INDICE

1 Coordinatore............................................................................................................................4

2 Ambito di afferenza.................................................................................................................4

3 Partecipanti al progetto..........................................................................................................4Partecipanti INAF.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Partecipanti esterni........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Lettere di impegno dei partecipanti esterni...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Formazione27Governance28

4 Parole chiave proposte.........................................................................................................29

5 Obiettivi..................................................................................................................................30

6 Attività propedeutiche..........................................................................................................38

7 Articolazione del progetto....................................................................................................39WP0. Management del progetto.....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................WP1. Science Working Group – Science Cases and Simulations....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................WP2. Advanced Training................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................WP3. Titolo WP3.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................WP4. ALMA Band 2 passive components prototypes and testing..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................WP5. Band 2 cartridge prototyping and testing.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................WP6. Laboratory Astrophysics........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................WP7. Options for a Green-ALMA....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................WP8. iALMA Outreach....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

8 Costo del progetto................................................................................................................80Ritorni economici............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

9 Stato dell’arte e risultati attesi.............................................................................................82Stato dell’arte.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Risultati attesi.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................



10 Elementi e criteri di verifica dei risultati raggiunti.............................................................92

1 Coordinatore

Dr. Leonardo Testi – INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri

2 Ambito di afferenza

ENERGIA SICURA, PULITA ED EFFICIENTE

Una piccola, ma importante parte di questo progetto riguarda lo studio di fattibilita’ per la parziale sostituzione con fonti di energia rinnovabile della attuale produzione da combustibile fossile del fabbisogno energetico di ALMA. Ci proponiamo di effettuare questo studio in collaborazione con le imprese italiane del settore.

FABBRICA DEL FUTURO E MADE IN ITALY.

Il nostro progetto e’ strettamente connesso con il tessuto produttivo italiano. In particolare per lo sviluppo della componentistica ad alta tecnologia per i ricevitori e dispositivi a microonde e per la produzione di energia pulita.

ICT e DISPOSITIVI SENSORIALI Una parte determinate del progetto e’ volta allo sviluppo, produzione di prototipi e test di dispositivi sensoriali per le microonde.

PHYSICAL SCIENCE AND ENGINEERING

Il progetto e’ principalmente volto allo sviluppo scientifico, tecnologico ed industriale connesso alle attivita’ dell’osservatorio astrofisico di rilevanza mondiale Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA).

3 Partecipanti al progetto

3.1 Partecipanti INAF

Leonardo TestiINAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri

Coordinatore del progetto. Coinvolto nel progetto ALMA fin dai primi anni 2000, prima come esperto nel gruppo per i Science Software Requirements, poi come membro e presidente sia dei comitati di Science Advisory a livello globale (ALMA Science Advisory Committee, ASAC) che a livello Europeo (European ALMA Science Advisory



Committee, ESAC). Dal 2007 e’ distaccato dall’INAF a Monaco di Baviera presso l’European Southern Observatory (ESO) per ricoprire il ruolo di European ALMA Programme Scientist. E’ responsabile in Europa per i requirements e la strategia scientifica a lungo termine di ALMA.

LEONARDO TESTI si è laureato in Fisica nel 1993 presso l'Università di Firenze, nel 1997 ha ottenuto il Dottorato di Ricerca in Astronomia presso la stessa Universita’, durante il periodo di studi ha trascorso significativi periodi di ricerca e perfezionamento presso importanti istituti Europei: ASTRON (Dwingeloo, NL), Max Planck Institut fuer Radioastronomie (Bonn, D), Institut d’Astrophysique de Paris (Paris, F). Dal 1997 al 1999 e’ stato Postdoctoral Scholar presso il California Institute of Technology (California, USA), dove ha lavorato nel gruppo dell’Owens Valley Radio Observatory Millimeter Array. Nel 1999 e’ tornado in Italia prima come Ricercatore Astronomo presso l’Osservatorio Astrofisico di Arcetri, poi, a partire dal 2003 fino alla data attuale, come Astronomo Associato presso l’INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri. Dal 2007 e’ distaccato presso ESO per ricoprire il ruolo di Full Astronomer and European ALMA Programme Scientist. L’attivita’ di ricerca di LT e’ principalmente basata su osservazioni a lunghezze d’onda dall’ottico al radio di regioni di formazione stellare. I suoi interessi includono lo studio della formazione delle stele massicce e degli ammassi stellari nella nostra Galassia e nell’Universo Locale, la formazione delle nane brune, la formazione ed evoluzione dei dischi protoplanetari ed il processo di formazione planetaria. E’ coautore di oltre 200 articoli su riviste internazionali con referee e da ormai diversi anni mantiene un h-index (attualmente pari a 47) superiore alla propria eta’ anagrafica (attualmente 42). Svolge regolarmente attivita’ di referee per le piu’ importanti riviste del settore (A&A, ApJ, AJ, MNRAS, Nature). E’ stato Coordinatore Nazionale di PRIN-INAF sullo studio della formazione planetaria, coordinatore della partecipatione di INAF-Arcetri ai programmi di tempo garantito sul satellite Herschel e dei relativi finanziamenti ASI, e’ attualmente responsabile per la partecipazione di ESO al progetto EC-FP7 Radionet-3, per il quale e’ il rappresentante ESO nel Board. E’ stato ed e’ membro di vari comitati internazionali, in particolare in qualita’ di esperto nei campi della formazione stellare e delle infrastrutture per la ricerca per l’assegnazione competitive di fondi di ricerca e per infrastrutture (NASA Origins in USA, ERC grants in Europa, NWO grants in Olanda, ASI grants in Italia, DFG grants in Germania, FONDECYT grants



in Cile, ANR grants and infrastructures in Francia) e per l’assegnazione competitive di tempo di osservazione ai principali osservatori terrestri e spaziali (inclusi NRAO, HST, Spitzer, ESO, Subaru). E’ stato rappresentante italiano nel Scientific and Technical Committee di ESO e membro e chairman dell’ALMA Science Advisory Committee. Ha partecipato alla stesura originale del Science Vision for European Astronomy e della revisione attualmente in corso, come membro del Science Vision Working Group e chairman del Panel C. E’ stato membro del Consiglio Scientifico dell’INAF per due mandati (2005-2007; 2008-2011).

La lista delle principali pubblicazioni sceintifiche negli ultimi 3 anni e’ riportata nella sezione 11.

Fabrizio VillaINAF-IASF-Bologna

Vice-Coordinatore del progetto e Responsabile per la parte di sviluppo dei ricevitori, nonche’ responsabile del WP5. FV e’ da molti anni coinvolto, con ruoli di responsabilità, in attività disviluppo di radiometri per radioastronomia per molti tra i piu’ importanti progetti nazionali e internazionali di INAF, sia in ambito spaziale che terrestre. Attualmente e’ il responsabile per la partecipazione italiana al consorzio internazionale per lo studio dell’ALMA Band 2 ed e’ responsabile per il progetto MI-ALMA.

FABRIZIO VILLA si è laureato in Fisica all’università degli Studi di Milano nel 1994. Dal 1994 al 1997 oltre ad un incarico per attività di ricerca conferito dal CIFS (Consorzio Interuniversitario di Fisica Spaziale) ha lavorato prima come consulente e poi come progettista e responsabile di laboratorio presso l’industria nel campo delle telecomunicazioni alle microonde. Nel 1997 ha preso servizio con un contratto da ricercatore a tempo determinato presso l’Isituto TESRE (ora IASF) del CNR. Nel 2001 è stato assunto a Tempo indeterminato presso la stessa struttura con profilo da ricercatore e nel 2006 è diventato primo ricercatore presso l’Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Dal 1997 ha iniziato a lavorare come progettista di sistemi a microonde in esperimenti dedicati alla misura delle anisotropie del fondo cosmico a mcroonde quali l’esperimento BEAST, COSMOSOMAS, e per il satellite dell’ESA Planck. In particolare per questo ultimo esperimento si è dedicato allo sviluppo dello strumento Low Frequency Instrument in qualità di membro del Project System Team. Sempre nell’ambito di Planck è stato membro del Telescope Working



Group, responsabile delle interfacce ottiche di LFI, responsabile scientifico e tecnico della calibrazione a terra delle catene radiometriche. Durante la calibrazione in volo di Planck, dopo il lancio avvenuto nel maggio del 2009, è stato responsabile della calibrazione dei Phase Switches dei radiometri. Attualmente è responsabile, come membro del Core Team di Planck, del puntamento dei rivelatori di LFI in cielo. FV E’ stato PI di una proposta (dedicata all’utilizzo di tecniche radiometriche di imaging passivo per usi civili) per il trasferimento tecnologico nell’ambito dei progammi dell’ufficio di innovazione dell’INAF. Nel triennio 2004–2006, FV è stato membro del comitato tecnico scientifico di ASTER (Scienza e Tecnologia d’Impresa) che è il consorzio tra Regione Emilia-Romagna, Università, Enti di Ricerca e Imprese per lo sviluppo di servizi e progetti comuni di interesse regionale atti a promuovere la ricerca industriale, il trasferimento tecnologico e l’innovazione del tessuto produttivo dell’Emilia-Romagna. Attualmente FV è responsabile scientifico per INAF del progetto per lo studio di fattibilita’ del radiometro in banda 2+3 per ALMA e di una proposta (MI-ALMA) dedicata allo studio di array di rivelatori per futuri upgrade del piano focale. Oltre a seguire l’attività per Planck, lavora anche per l’esperimento su pallone LSPE/STRIP in qualità di responsabile dei pacchetti di lavoro dedicati al disegno delle antenne di piano focale, del disegno e della costruzione del telescopio. Dal 2001 tiene regolarmente lezioni al dipartimento di Fisica dell’Univeristà degli Studi di Milano nell’ambito del corso di “Laboratorio di strumentazione spaziale” e segue sia tesi di laurea che di dottorato. Nel triennio 2009-2012, secondo il Citation Report (Web of Knowledge), l’ H-index di FV è triplicato ed attualmente è di 28. FV partecipa regolarmente ad attività istituzionali di divulgazione tramite l’organizzazione di eventi, seminari non tecnici e mostre.


M.E. PalumboINAF-Osservatorio Astrofisico di Catania

Vice-Coordinatore del progetto e Responsabile per la parte di astrofisica di laboratorio (WP6). MEP e’ una esperta a livello internazionale dello studio in laboratorio degli effetti di irraggiamento sulla chimica dei ghiacci e la conseguente produzione di molecole organiche complesse.

Maria Elisabetta Palumbo ha conseguito la Laurea in Fisica, indirizzo Applicativo



(orientamento Astrofisico), presso l'Università degli Studi di Catania nel 1992; ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca nel 1998; nel luglio 1995 ha preso servizio presso l'Osservatorio Astrofisico di Catania, in qualità di ricercatore astronomo e svolge la propria attività di ricerca principalmente nell'ambito del Laboratorio di Astrofisica Sperimentale (LASp) presso INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania; L’attività di ricerca sviluppata è dedicata allo studio degli effetti indotti dall'irraggiamento con ioni veloci (3-400 keV) in materiali solidi di interesse per l'astrofisica. Fra questi particolare attenzione è stata rivolta a specie molecolari in fase solida (ghiacci) ed in particolare ghiacci costituiti da acqua, ossido di carbonio, anidride carbonica, metanolo, solfuro di carbonile, metano, ossigeno, azoto. L'idea è quella di formare i ghiacci depositando la miscela desiderata, preparata in fase gassosa, su un substrato opportuno, portato a bassa temperatura (10-100 K) posto all'interno di una camera da vuoto (P < 10-7 mbar). I campioni (film sottili) così formati vengono analizzati in situ tramite spettroscopia infrarossa in assorbimento (nell'intervallo del vicino e medio infrarosso) o tramite spettroscopia Raman. I principali effetti indotti dall'irraggiamento con ioni sono la modificazione della struttura del ghiaccio, la perdita degli elementi più volatili, la formazione di specie non presenti nel campione originale. Inoltre, se il ghiaccio iniziale è composto da molecole contenenti carbonio, in seguito all'irraggiamento si forma un residuo organico refrattario stabile anche a temperatura e pressione ambiente. Questi studi di natura interdisciplinare come mostrato da pubblicazioni su riviste internazionali di fisica e chimica, trovano importanti applicazioni in astrofisica (per esempio polveri, comete, mezzo interstellare, regioni di formazione stellare, oggetti esterni del Sistema Solare). MEP e co-autore di oltre 75 articoli pubblicati su riviste internazionali ed ha più di 1640 citazioni, escludendo le auto-citazioni, e h-index 23 (ISI Web of Science). MEP è PI di diversi progetti sperimentali e osservativi realizzati presso strutture internazionali, ha svolto attività di coordinamento in progetti internazionali (FP7 ITN Marie Curie Network LASSIE e COST Action CM0805) ed ha organizzato congressi e scuole internazionali in Italia e all’estero. MEP ha svolto attività didattica presso l’Università di Catania tenendo lezioni rivolte agli studenti del corso di dottorato su “Spettroscopia infrarossa” (A.A. 1996-97); e lezioni rivolte agli studenti del corso di laurea in fisica su “Astrofisica di laboratorio” (A.A.2001-02, 2003-04, 2005-06, 2006-07). Inoltre ha tenuto lezioni su “Spettroscopia infrarossa di molecole in fase solida” e “Processamento energetico di molecole in fase solida” alla scuola internazionale rivolta a studenti di dottorato e giovani ricercatori tenutasi a Cuijk (The Netherlands) il 4-8 giugno 2012. MEP è



stata co-relatore di 10 tesi di laurea e co-relatore di una tesi di dottorato di studenti dell’Università di Catania. Attualmente è co-relatore di una tesi di dottorato e coordinatore dell’attività di un post-doc INAF nell’ambito del progetto FP7-Marie Curie ITN LASSIE. E’ referee per le seguenti riviste internazionali: Astronomy and Astrophysics (dal 1999); The Astrophysical Journal (dal 2001); Icarus (dal 2002); Meteoritics and Planetary Science (dal 2005); Astrophysics and Space Science (dal 2007); Surface Science (dal 2008); The Journal of Physical Chemistry (dal 2009).


M. BeltranINAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri

Responsabile per il WP1. MB e’ una esperta a livello internazionale per studi osservativi con osservatori millimetrici di molecole complesse in regioni di formazione stellare di alta massa. E’ membro del comitato di selezione dei programmi scientifici di ALMA.

MARIA TERESA BELTRÁN si è laureata in presso l'Universitat de Barcelona nel 1996. Nel 1998 ha tenuto il suo Master Dissertation. Dal 1998 al 2002 è stata borsista predottorale dello Smithsonian Astrophysical Observatory presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge (Stati Uniti). Nel 2002 ha ottenuto il Dottorato di Ricerca in Astronomia presso l'Universitat de Barcelona ed è stata premiata nel 2003 con il Premio Straordinario per Dottorato di Ricerca dalla stessa Università. Dal 2002 fino il 2008 è stata borsista postdottorale presso l'Osservatorio Astrofisico di Arcetri (Firenze), ricercatrice "Juan de la Cierva" presso il Departament d'Astronomia i Meteorologia della Universitat de Barcelona (Barcelona, Spagna) e ricercatrice "JAE" del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Barcelona, Spagna). Dal 2005 al 2008 è stata anche docente presso la Facoltà di Fisica dell’Universitat de Barcelona. Dal 2008 è Ricercatore di III livello dell'INAF presso l'Osservatorio Astrofisico di Arcetri. Nel 2006 ha ottenuto l'Abilitazione Scientifica dall’Agència per la Qualitat del Sistema Universitari de Catalunya, che attesta la dimostrata alta capacità nella ricerca. La sua ricerca scientifica è incentrata sullo studio delle prime fasi della formazione di stelle di massa alta ed intermedia, a lunghezze d'onda centimetriche, millimetriche, submillimetriche e infrarosse. E’ coinvolta in diversi progetti e collaborazioni, la maggior parte di essi legati alla formazione stellare massiccia. In questi anni ha pubblicato un totale di 48 articoli su riviste internazionali con referee ad alto impatto. Il suo cosiddetto indice H è di 17 secondo la lista di citazioni



dell’Astrophysical Data System. Ha avuto anche pubblicazioni su altre riviste indicizzate, come ad esempio la Revista Mexicana de Astronomía y Astrofísica, o pubblicazioni della IAU. I risultati della sua ricerca sono stati presentati in importanti conferenze internazionali di formazione stellare molte come presentazioni orali invitate. Svolge regolarmente attivita’ di referee per le piu’ importanti riviste del settore (A&A, ApJ, Science). E’ stata ed e’ membro di vari comitati internazionali per l’assegnazione competitiva di tempo di osservazione ai principali osservatori terrestri e spaziali (inclusi ESO, Herschel e ALMA) e per l’assegnazione competitiva di fondi di ricerca (Agència de Gestió d'Ajuts de Recerca i Universitaris, AGAUR, de la Generalitat de Catalunya).


Marcella MassardiINAF-Istituto di Radioastronomia

Responsabile del WP3. E' membro del nodo italiano dell'ALMA Regional Center dal 2010. Da allora, in aggiunta all'attivita’ di ricerca nel campo dell'astronomia extragalattica millimetrica documentata da numerose pubblicazioni e contributi a collaborazioni internazionali (AT20G Survey, Planck, Herschel), e’ coinvolta nel coordinamento delle attivita’ di supporto per gli utenti ALMA. Collabora allo sviluppo di nuove task CASA per la riduzione dei dati. Contribuisce ad organizzare le attivita’ di formazione e divulgazione utili all'aggregazione della comunita’ scientifica italiana che osserva nelle bande millimetrica e submillimetrica. Ha svolto attivita’ di ricerca sulle proprieta’ delle popolazioni di radiosorgenti extragalattiche a frequenze millimetriche e submillimetriche anche in polarizzazione

MARCELLA MASSARDI ha ottenuto il PhD in Astrophysics (equipollente al Dottorato di Ricerca in Astronomia) alla SISSA-ISAS (Trieste) nel 2008 con la tesi dal titolo "The extragalactic sources at mm wavelengths and their role as CMB foregrounds". Sin da allora e’ membro della collaborazione per l'Australia Telescope 20 GHz (AT20G) Survey, che ha osservato l'intero cielo australe fino a sensibilita’ dell'ordine di qualche mJy per investigare le proprieta’ in intensita’ totale e polarizzazione delle sorgenti a lunghezze d'onda millimetriche. E' da allora osservatore esperto presso l'Australia Telescope Compact Array (ATCA). Dal 2004



e’ membro del consorzio per il satellite ESA Planck, dal 2008 appartiene al Planck Core Team per il Low Frequency Instrument e dal 2011 e’ Planck Scientist. Ha contribuito allo sviluppo di numerosi strumenti per investigare i foreground compatti della CMB. Ha contribuito alla validazione dell'Early Release Compact Source Catalogue (ERCSC) e sta collaborando alla preparazione del Planck Legacy Catalogue. E' stata PI di un programma osservativo presso ATCA per l'osservazione di oltre 400 radio sorgenti simultaneamente al satellite Planck per almeno un anno al fine di studiarne le proprieta’ nel range di frequenze 4-857 GHz. Si e’ interessata dell'osservabilita’ delle fasi iniziali della formazione galattica con telescopi come EVLA, ALMA e SKA. In particolare, ha investigato l'osservabilita’ dell'effetto Sunyaev-Zel'dovich (SZ) in ammassi di galassie e nelle fasi iniziali della formazione galattica. Ha indagato la contaminazione al segnale SZ dovuta alle radio sorgenti in ammassi di galassie. E' stata PI per un progetto che ha osservato l'effetto SZ con ATCA a 20 GHz in un ammasso di galassie massiccio ad alto redshift. Dal 2008 e’ membro del consorzio per il satellite Herschel, al quale ha contribuito lavorando su weak lensing in galassie, formazione galattica ad alto redshift e su tecniche per l'identificazione di diverse popolazioni di sorgenti in survey a lunghezze d'onda submillimetriche. Dal 2009 e’ membro della collaborazione per l'Evolutionary Map of the Universe (EMU) survey che verra’ condotta cn ASKAP a 1.4 GHz. Nel 2010 ha vinto mediante concorso una posizione a tempo indeterminato all'INAF-IRA per operare per il nodo italiano dell'ALMA Regional Center. Da allora, in aggiunta all'attivita’ di ricerca, e’ coinvolta nel coordinamento delle attivita’ di supporto per gli utenti ALMA. Collabora allo sviluppo di nuove task CASA per la riduzione dei dati. Contribuisce ad organizzare le attivita’ di formazione e divulgazione utili all'aggregazione della comunita’ scientifica italiana che osserva nelle bande millimetrica e submillimetrica. E' coautore o primo autore di piu' di 50 articoli su riviste internazionali e di articoli di review. Ha contribuito anche come primo autore a presentare risultati fondamentali (e molto citati) per le collaborazioni a cui ha partecipato. Svolge attivita’ di referee per riviste internazionali (MNRAS, A&A, ApJ). E' attualmente coinvolta in numerosi programmi osservativi che hanno ottenuto tempo presso i radiotelescopi di Medicina, ATCA e ALMA.

La lista delle principali pubblicazioni sceintifiche negli ultimi 3 anni e’ riportata nella sezione 11.R. NestiINAF-Osservatorio

Responsabile WP4. Fin dal 1999 in servizio presso l’Osservatorio di Arcetri ha svolto un’attività di



Astrofisico di Arcetri

progettista di componenti passivi a microonde fortemente orientata alle applicazioni in ambito radioastronomico, con particolare riferimento ai dispositivi di front-end, sia per strumentazione da terra che su piattaforma satellitare.

RENZO NESTI ha conseguito il diploma di laurea in Ingegneria Elettronica presso l'Università di Firenze nel 1996. Nello stesso anno ha conseguito l'abilitazione all'esercizio della professione di ingegnere. Dal Maggio del 1997 è iscritto all’Albo dell’Ordine degli Ingegneri. Nel 2000 ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni presso l'Università di Firenze. Presso l’Università di Firenze è stato titolare di una borsa di studio finanziata dall’Alenia Aerospazio di Roma per lo sviluppo di modelli numerici nel progetto di componenti a microonde ed ha tenuto seminari monografici sui temi inerenti componenti e metodi numerici per l’elettromagnetismo applicato nell’ambito di alcuni corsi di Laurea della Facoltà di Ingegneria. È stato inoltre co-relatore di numerose (>30) tesi di laurea sia in Ingegneria delle Telecomunicazioni sia in Ingegneria Elettronica presso la stessa Facoltà. L'attività di ricerca di R. Nesti investe principalmente lo sviluppo di tecniche numeriche di analisi ed ottimizzazione nel campo dell'ingegneria elettromagnetica prevalentemente indirizzati allo studio ed al progetto dei componenti passivi a microonde tipici dei front-end dei ricevitori radio, come horn (rettangolari, circolari e coassiali), trasduttori ortomodo, polarizzatori ed accoppiatori direzionali. Tale attività di ricerca, svolta in collaborazione sia con l'industria sia con enti di ricerca, interessa prevalentemente sistemi operanti sia a terra che su piattaforma satellitare nell'ambito delle telecomunicazioni e della radioastronomia. R. Nesti nell’ambito della collaborazione tecnico-scientifica tra l’Osservatorio di Arcetri ed il Laboratorio di “Elettromagnetismo Numerico” (Computational Electromagnetics Laboratory) del Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni dell’Università di Firenze, ha svolto ricerche finanziate da convenzioni con enti industriali e di ricerca (principalmente Alenia Aerospazio-Roma, Space Enginering-Roma, Agenzia Spaziale Italiana, Laben-Milano, Oerlikon Contraves- Roma); da contributi e progetti finalizzati del CNR e di INAF; da fondi MURST-MIUR (sia locali, sia nazionali). R. Nesti presso l’Osservatorio Astrofisico di Arcetri è stato ed è attualmente impegnato, anche come responsabile scientifico, in progetti in ambito radio astronomico (fra i principali Planck/LFI, ALMA, FP5/Faraday, SRT, BarSPOrt, FP6/PHAROS, FP7/APRICOT) di carattere internazionale, interessandosi in



particolare dello sviluppo di componenti passivi per i radio ricevitori. R. Nesti ha ricevuto incarichi di responsabilità nell’ambito di Workpackages dedicati nello sviluppo di strumentazione per radioastronomia e di innovazione tecnologica. Coinvolto già nel progetto ALMA, ha collaborato a livello internazionale in uno dei gruppi che ha sviluppato i primi studi sulla fattibilità del ricevitore, fornendo un contributo importante nel design elettromagnetico di parti dell’ottica di front-end delle cartridge relative alle bande 1, 2, 3 e 4 (ref. M.Carter et al., “ALMA Front-end Optics” Proc. SPIE Int. Soc. Opt,, Volume 5489, pp. 1074-1084, Bellingham (WA), 2004), ed ha pertanto avuto modo di approfondire la conoscenza dello strumento ALMA assimilandone le problematiche tecnologiche.


Francesco ReaINAF-Sede Centrale

Responsabile WP8. Ha iniziato l’attivtità di giornalista sin dal 1988 collaborando con prestigiose testate giornalistiche. Dal 2009 guida l’Ufficio Relazioni con il Pubblico e la Stampa dell’Istituto Nazionale di Astrofisica

FRANCESCO REA si è laureato in lettere, indirizzo storia contemporanea, con una tesi dal titolo: “Per una storia istituzionale del Consiglio Nazionale delle Ricerche”. Iscritto all’albo dei giornalisti dal 1990 e Iscritto all’albo dei giornalisti professionisti dal 1994. Dal 1 novembre 2009 guida l’Ufficio Relazioni con il Pubblico e la Stampa dell’Istituto Nazionale di Astrofisica. Nell’ambito delle attività programmate ha realizzato il sito di informazione, comunicazione e divulgazione Media Inaf, un sito multimediale che nel giro di pochi mesi ha saputo diventare una delle realtà più seguite della comunicazione scientifica. Ha ideato e coordinato la realizzazione della prima brochure istituzionale dell’INAF e sono in fase di realizzazione il nuovo sito dell’Istituto e il primo Rapporto Annuale. Dal 1 febbraio cura, a titolo gratuito, la rubrica di scienza e tecnologia Storie dall’Astromondo dell’Agenzia Radiofonica AREA. Dal 1 gennaio 2010 al Dicembre 2011 è stato referente per l’Italia per la divulgazione delle informazioni e dei comunicati stampa dell’ESO. Dal settembre 2005 – a maggio 2008 è stato Docente ad incarico di Sociologia della Comunicazione presso l’Università della Calabria (Unical) a



Cosenza. Dal 2005 al 2009 collabora con la rivista scientifica on line, Scienzeonline, e di cui membro del comitato scientifico editoriale. Dal 15 luglio 2007 al 31 ottobre 2009 è Responsabile Ufficio Stampa dell’Agenzia Spaziale Italiana, ruolo che ha già svolto dal 1998 al 2006. Durante questo periodo ha coordinato, organizzato e gestito numerose campagne di comunicazione, anche di livello internazionale, in coordinamento con NASA, ESA e/o RKA ed Energia. In particolare tre campagne di lancio di astronauti italiani: Umberto Guidoni nel 2001, Roberto Vittori nel 2002, Paolo Nespoli nel 2007. Oltre a queste, bisogna aggiungere le campagne di lancio dei moduli MPLM, Leonardo e Raffaello e Donatello (il primo nel 2001), la missione SRTM (1999), il lancio MITA (2000), XMM (2000), Agile, (2007), Mars Express (2003), MRO-Sharad (2005), l’arrivo della sonda Cassini nel sistema di Saturno (2004), il lancio del secondo satellite COSMO-SkyMed (2007), COLUMBUS (2008), il ritorno al volo dello Shuttle dopo il disastro del Columbia (2004), il lancio dei satelliti Herschel e Plank (2009), oltre a numerose attività di comunicazione, nei diversi settori: media, istituzionale, eventi, educational, relazioni pubbliche, sia a livello nazionale che internazionale, curandone tutti gli aspetti, da quelli organizzativi a quelli amministrativi, di produzione di materiale, di informazione alla stampa che al grande pubblico. Ha gestito i tavoli di confronto e organizzazione, per gli eventi bi e multilaterali, sia con gli interlocutori nazionali che con gli interlocutori esteri. Tra questi si segnalano il convegno organizzato a Lussemburgo, bilaterale con l’Italia, sui temi della ricerca e dello spazio tenutosi nel dicembre del 2009 e il convegno sulle Public Private Partnership del giugno dello stesso anno a Roma. Sempre per l’ASI è stato responsabile di numerose attività di pubbliche relazione delle varie pubblicazioni, dalle brochure al report annuale, alle produzioni audio e video, alla realizzazione degli inserti speciali sui media, alla pubblicazione di testi di divulgazione della cultura aerospaziale, alla organizzazione di eventi, convegni e manifestazioni nazionali ed esteri. Nell’ambito di queste attività ha tenuto sia i contatti istituzionali, nazionali e locali, che con le industrie, gli enti di ricerca e, nelle attività dedicate, con il pubblico in genere. Per l’ASI nel triennio 2007-2009 è stato membro del Consiglio d’Amministrazione dell’Associazione del Festival della Scienza di Genova. Dal 1 gennaio 2007 è Portavoce e Capo Ufficio Stampa del Ministro per i Rapporti con il Parlamento e le Riforme Istituzionali, on. Vannino Chiti. L’ufficio aveva competenza anche per le relazioni pubbliche del Ministero. Si è occupato in particolare di curare le relazioni pubbliche relative alla riforma del sistema elettorale. Dal 10 giugno al 31 dicembre 2006 è Capo Ufficio Stampa del Ministro per gli Affari Regionali e le Autonomie



Locali, On. Prof. Linda Lanzillotta. In particolare realizzando il nuovo sito del ministero destinato a fornire informazioni dirette ai cittadini. L’ufficio aveva competenza anche per le relazioni pubbliche del Ministero. Da febbraio 2005 a febbraio 2006 è consulente per i rapporti con i media del Rettore de l’Università di Roma “La Sapienza” prof. Renato Guarini. Dal settembre 1998 al Maggio 2006 è prima consulente e poi Responsabile Ufficio Stampa dell’Agenzia Spaziale Italiana. Dal Marzo 1997 al Giugno 2001 lavora come giornalista per la trasmissione di Rai Tre Dalle Venti alle Venti, poi Mille & Una Italia, nelle cui ultime tre edizioni (98-99, 99-00, 00-01) svolge il ruolo di coordinatore della redazione. Dal Giugno 1998 al Giugno 1999 è consulente per la comunicazione del Presidente della Piccola e Media Impresa della Provincia di Firenze, Dr. Riccardo Pezzatini. Dal Gennaio 1998 al Marzo 1999 cura i rapporti con la stampa nazionale del Presidente della Regione Toscana e Presidente della Conferenza delle Regioni, On. Vannino Chiti. Dal Febbraio 1997 al Settembre 1998 cura i rapporti con la stampa nazionale del Sindaco di Palermo, On. Leoluca Orlando. Nel 1997 lavora inoltre per l’agenzia di Stampa ASCA, sia per il notiziario generale che per la rivista telematica Notiziapiù, uno dei primi, se non il primo, esempio di notiziario on line in Italia e cura l'edizione di una Newsletter dedicata al Giubileo. Collabora alla realizzazione di un cd-rom di storia contemporanea edito da Laterza e di un cd-rom sulla Storia del primo ventennio del ‘900 della società editrice l’U. E’ tra i collaboratori del settimanale Diario della Settimana. E' autore di una rubrica sportiva sul quotidiano l'Unità con il quale collabora ininterrottamente dal 1991, nei servizi interni, esteri, cultura e sport.Nel 1996 è tra gli autori di una striscia del programma di Rai Tre Blob destinata alla trasmissione Il Processo del Lunedì. Segue inoltre per l'Unità gli europei di calcio e le olimpiadi di Atlanta. Collabora quale consulente con il settore Pubbliche Relazioni dell'Unipol. Dal settembre 94 al marzo 95 lavora come redattore presso l’emittente radiofonica Italia Radio, dove cura la programmazione e la stesura dei giornali radio. Inoltre segue come inviato la lunga trattativa tra Governo e parti sociali sulla finanziaria ‘95 e la legge sulle pensioni, culminata con l’accordo del 2 dicembre. Nella stessa emittente segue sempre come inviato la crisi del Governo Berlusconi e l’insediamento del Presidente del Consiglio Dini. Nel luglio e agosto del ‘94 lavora come redattore presso il servizio politico del quotidiano La Repubblica. Dal 1 al 13 luglio ‘94 è presso la redazione sportiva dell’Unità durante i mondiali di calcio Usa ‘94, curando, in particolar modo, gli aspetti politici dell’avvenimento. Dal 10 gennaio al 22 aprile 1994 lavora come addetto stampa



presso la Legambiente nell’ambito dell’iniziativa Treno Verde. Dal 1 al 31 ottobre ‘93 lavora come redattore presso il servizio interni del quotidiano il Manifesto. Dal 1 febbraio al 31 luglio ‘93 lavora come redattore presso l’emittente Italia Radio, curandone la programmazione e i notiziari serali. Nel ‘92 è ‘93 è redattore dell’agenzia Rinascita News che cura le iniziative editoriali del quotidiano l’Unità e compone la redazione romana del quotidiano palermitano l’Ora oltre a fornire articoli al quotidiano Paese Sera. La collaborazione con Paese Sera proseguirà oltre alla chiusura dei rapporti tra l’agenzia e il giornale romano. In particolare segue le vicende di politica giudiziaria e sindacale. Nello stesso periodo è dipendente dell’agenzia Rinascita News, dalla quale si dimetterà nel maggio dello stesso anno. Nel Novembre ‘90 è assunto al settimanale Rinascita, dove lavora dal gennaio dello stesso anno, seguendo, in particolare la politica giudiziaria.Chiuso il settimanale, Rinascita diventa un’agenzia giornalistica: Rinascita News. Dal 4 giugno ‘91 al 3 giugno ‘92, svolge il servizio civile presso l’asilo nido del Comune di Barberino del Mugello. In questo periodo collabora con il settimanale Capitale Sud e Rassegna Sindacale. Inoltre, nei fine settimana, lavora presso il servizio esteri dell’Unità, oltre a fornire la propria opera per l’agenzia Rinascita News. Dal maggio ‘88 al dicembre ‘89 lavora come redattore presso l’emittente Italia Radio. Segue in particolare le vicende sindacali e politiche, come, quale inviato, la vertenza dei portuali di Genova, il consiglio nazionale di Chianciano Terme della Cgil, il 18esimo congresso del Pci e le Feste dell’Unità di Firenze e Genova.PUBBLICAZIONIGli anni della repubblica, di Giorgio Rocca con Roberto Roscani e collaborazione di Francesco Rea, edito dalle ed. Unità.Viaggio nel cuore del PCI: Ed. Rinascita. In particolare il capitolo dedicato al partito a Roma.Storia dello Spazio Italia: Ed. Storia in Rete.Per il catalogo della mostra ASTRI&PARTICELLE ha pubblicato una breve storia dell’Agenzia Spaziale Italiana.Si segnala, che nell’abito dell’attività ultra decennale, ha scritto e pubblicato numerosi articoli per le testate citate, realizzato servizi televisivi e radiofonici per le emittenti elencate, di cui in allegato sono portati solo alcuni esempi a testimonianza delle numerose attività svolte.



3.2 Partecipanti esterni

Universita’ degli Studi di Bologna

L’Universita’ degli Studi di Bologna partecipa al progetto con contributi importanti nei WP1 Science Working Group e WP2 Advanced Training. La coordinazione di quest’ultimo e’ affidata alla Prof. L. Gregorini.

L’Alma Mater Studiorum Universita’ di Bologna (UNIBO), fondata nel 1088, e’ l’universita’ piu’ antica in Europa ed e’ stata sede di studi astronomici fin dalla fine del tredicesimo secolo, ma importanti osservazioni del cielo vi iniziarono nel 1700 ad opera di Luigi Ferdinando Marsili. UNIBO investe competenze e risorse nella dimensione internazionale e multiculturale della formazione; e’ fra l’altro sede dell’Istituto Confucio ed e’ stata scelta dal Governo brasiliano come referente nazionale del Progetto Scienza senza Frontiere. La qualita’ della sua ricerca, nella quale eccelle l’astrofisica, e’ riconosciuta nel contesto internazionale con piu’ di 1200 partnership con istituzioni di ogni continente. Oggi UNIBO e’ il primo ateneo italiano per capacita’ di attrazione di finanziamenti europei per la ricerca ed e’ 27 0

nella classifica europea. In UNIBO e’ stato creato nel 1997 l’Osservatorio della Ricerca con il compito di valutare annualmente i risultati della ricerca. UNIBO conta oltre 87.000 studenti iscritti ai corsi di laurea e post lauream; oltre il 42% provengono da fuori regione e oltre 5900 sono studenti internazionali. Fra gli studenti che frequentano i corsi post lauream 1700 sono iscritti ai 53 corsi di dottorato. UNIBO ha un’ampia e diversificata offerta didattica con 212 corsi di studio, di cui 40 internazionali. In Ateneo sono presenti circa 2880 docenti e 3000 fra tecnici e amministrativi. Recentemente UNIBO si e’ riorganizzata in 11 Scuole e 33 Dipartimenti, fra cui il Dipartimento di Fisica e Astronomia (DIFA). Il DIFA offre i tre livelli di formazione in Astronomia con la laurea triennale in Astronomia, la laurea magistrale in Astrofisica e Cosmologia, e il dottorato di ricerca in Astronomia. La Laurea Magistrale e il Dottorato di Ricerca si avvalgono della stretta collaborazione con i tre Istituti dell’INAF, presenti sul territorio: l’istituto di Radioastronomia, l’Istituto di Astrofisica Spaziale e l’Osservatorio Astronomico. Alcuni ricercatori dell’INAF hanno contratti per svolgere corsi di insegnamento nella Laurea Magistrale, sono co-relatori di tesi di Laurea Magistrale e supervisori di tesi di dottorato.

LORETTA GREGORINI, laureata in Fisica presso l’Universita’ di Bologna, vi e’ ora Professore Ordinario di Astronomia e Astrofisica. E’ stata presidente dei corsi di Laurea Astronomici e direttore del Dipartimento di Astronomia. Ora e’ membro del



Senato Accademico. E’ stata titolare di diversi insegnamenti e ora tiene il corso di Fisica Generale 2 della Laurea Triennale e di Radioastronomia della Laurea Magistrale. Relatore di oltre 45 tesi di laurea e di circa 15 tesi di dottorato. E’ stata membro di network europei ed e’ valutatore per la Comunita’ Europea (FP6 e FP7). L’attivita’ di ricerca di LG e’ svolta nell’ambito dell’astrofisica e della cosmologia osservativa con particolare riguardo alla radioastronomia. I piu’ importanti argomenti della sua attivita’ sono: studi multi-frequenza di nuclei galattici attivi; formazione stellare in galassie spirali; evoluzione cosmologica di galassie usando “survey” nel visibile e nel radio e studio della composizione e delle proprieta’ della popolazione radio debole; proprieta’ della popolazione radio selezionata ad alta frequenza; relazioni fra le proprieta’ del gas molecolre e il processo di formazione stellare negli starburst galattici ed extragalattici. E’ co-autore di oltre 100 articoli su riviste internazionali con referee e di oltre 90 presentazioni a congressi nazionali ed internazionali.


Universita’ degli Studi di Firenze

L’Universita’ degli Studi di Firenze partecipa al progetto con contributi importanti nei WP1 Science Working Group e WP2 Advanced Training.

L'universita’ degli studi di Firenze (UNIFI) e’ una delle piu’ grandi organizzazioni per la ricerca e la formazione superiore in Italia, con circa 2.000 docenti e ricercatori strutturati, circa 1.600 tecnici e amministrativi, e circa 1.900 dottorandi e assegnisti. UNIFI ha una offerta didattica molto vasta che si estende a tutte le aree disciplinari con dodici facolta’, 139 corsi di laurea (di primo e secondo livello), una popolazione complessiva di circa cinquantaquattromila iscritti, un quarto dei quali proviene da fuori regione. UNIFI si e’ recentemente ristrutturata in 24 dipartimenti, tra cui il Dipartimento di Fisica e Astronomia che offre i tre livelli di formazione in Astronomia con la laurea triennale in Fisica e Astronomia, la laurea magistrale in Scienze Fisiche e Astrofisiche (con il curriculum in Astrofisica), ed il dottorato di ricerca in Fisica e Astronomia (con l'indirizzo in Astronomia). Mediamente ogni anno ci sono tra 5 e 10 laureati magistrali nell'indirizzo astrofisico e 2-3 dottorandi nell'indirizzo di Astronomia. Sia la laurea magistrale che il dottorato di ricerca si avvalgono di una stretta collaborazione con gli astronomi dell'Osservatorio Astrofisico di Arcetri dell'INAF, a cui sono ufficialmente



assegnati diversi corsi semestrali, e che fanno parte del collegio dei docenti del dottorato. Il Dipartimento di Fisica e Astronomia e’ inoltre strettamente legato al LENS, il Laboratorio Europeo di Spettroscopia Non-Lineare, centro di eccellenza di UNIFI.

Il Prof. Marconi tiene il corso di "Introduzione all'Astrofisica" al terzo anno della laurea triennale (obbligatorio per tutti gli studenti), il corso di "Cosmologia" (al primo anno della Magistrale, obbligatorio per tutti gli studenti del curriculum astrofisico) ed il corso di "Fisica delle Galassie" (al secondo anno della magistrale, libero). E' membro del collegio dei docenti del dottorato e responsabile per l'indirizzo di Astronomia.

ALESSANDRO MARCONI (AM) si e’ laureato in Fisica nel 1993 presso l'Universita’ di Firenze. Dal 1996 al 1997 e’ stato anche assistente di ricerca allo Space Telescope Science Institute. Ha ottenuto il titolo di Dottore di Ricerca a Firenze nel Maggio 1998 e la sua tesi di dottorato e’ stata premiata con il premio Livio Gratton nel 1999. Dall'ottobre 1997 all'ottobre 2006 e’ stato ricercatore presso l'Osservatorio Astrofisico di Arcetri (INAF). Dal novembre 2006 e’ professore associato di astronomia e astrofisica presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Universita’ di Firenze. L'attivita’ di ricerca di AM e’ basata su spettroscopia e fotometria in ottico e infrarosso, principalmente con Hubble Space Telescope e con i telescopi dell'European Southern Observatory (ESO). Negli ultimi anni si e’ occupato di interferometria ottica con l'interferometro del VLT (VLTI). Gli argomenti della sua attivita’ di ricerca sono: buchi neri supermassivi nei nuclei galattici (BH; misure di massa, relazioni con galassia ospite e con attivita’ AGN); nuclei galattici attivi (AGN; stato fisico della Broad e della Narrow Line Region); osservazioni interferometriche di AGN con VLTI (toro oscurante, Broad Line Region ed il buco nero supermassivo); abbondanze di metalli in galassie starburst ed evoluzione cosmologica della relazione massa-metallicita’. AM e’ stato ed e’ coordinatore di unita’ di ricerca (Udr) nell'ambito di progetti di ricerca di interesse nazionale del ministero (PRIN-MIUR) e dell'istituto nazionale di astrofisica (PRIN-INAF); e’ coordinatore di UdR di un progetto approvato PRIN-MIUR 2010-2011. A tutto il 2012, AM ha pubblicato 116 articoli su riviste internazionali con referee, di cui 26 negli ultimi tre anni. Secondo il database ISI Web of Knowledge le sue pubblicazioni con referee hanno ricevuto 5100 citazioni in 3480 articoli (escludendo le autocitazioni). Ciascun articolo ha quindi ricevuto una media di circa 44 citazioni



con un H-index di 37. Negli ultimi anni, ha ricevuto oltre 20 inviti per seminari o presentazioni in congressi internazionali. E' o e’ stato membro di diversi comitati internazionali; in particolare nel 2009 e’ stato nominato rappresentante italiano allo Scientific and Technical Committee (STC) dell'European Southern Observatory (ESO) e dal 2012 e’ anche stato nominato presidente (chair) dello stesso comitato.


Universita’ degli Studi di Catania

L’Universita’ degli Studi di Catania partecipa al progetto con contributi importanti nei WP2 Advanced Training e WP6 Laboratory Astrophysics

L'Università degli Studi di Catania, fondata nel 1434, è la più antica università della Sicilia. È una delle maggiori università italiane per numero d'iscritti con oltre 50000 studenti. L'offerta formativa è costituita da 136 corsi di laurea tra I livello e Magistrali. Per la formazione post-laurea sono attivi master universitari (in numero variabile di anno in anno) e 102 Corsi di Dottorato di Ricerca.È presente nell'Ateneo un istituto per l'Alta Formazione Universitaria, la Scuola Superiore di Catania, inserito nella Rete nazionale delle scuole di eccellenza. L'ateneo è organizzato in 22 dipartimenti tra quali il Dipartimento di Scienze Chimiche. Il Dipartimento offre quattro livelli di formazione: due con laurea triennale (Chimica, Chimica Industriale) e due con Laurea Magistrale (Chimica Organica e Bioorganica, Chimica dei Materiali), ed è sede del corso Dottorato di Ricerca in Scienza e Tecnologia dei Materiali in collaborazione con docenti del Dipartimento di Fisica ed Astronomia e del Dipartimento di Ingegneria Industriale e Meccanica.

All’interno del Dipartimento di Scienze Chimiche, il Prof. Giuseppe Compagnini è titolare dei corsi di Chimica Fisica II (laurea triennale in Chimica) e Chimica Fisica dei Materiali (laurea magistrale in Chimica dei Materiali). Il Prof. Giuseppe Compagnini è inoltre docente presso la Scuola Superiore di Catania dove attualmente tiene il corso che ha per titolo “Carbon-based Nanostructures: synthesis, properties and applications” ed è membro del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Scienza e Tecnologia dei Materiali.

GIUSEPPE COMPAGNINI si è laureato in Fisica nel 1989 "magna cum laude" presso l'Università degli Studi di Catania e nel 1993 ha ottenuto il Ph.D. in Fisica



dello Stato Solido, lavorando presso il Politecnico Federale di Zurigo (Laboratorium für Festkörperphysik) su spettroscopia Raman in composti di Terre Rare e film sottili di semiconduttori. Nel 1993 ha ottenuto una posizione di post-dottorato presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche durante la quale si è occupato dello studio strutturale di carburi di silicio. Dal 1995 al 1996 è stato consulente per la ST-Microelectronics e dal 1997 al 2002 è stato Ricercatore di Chimica Fisica presso l'Università di Catania dove attualmente riveste la posizione di Professore Associato. Giuseppe Compagnini è autore di più di 130 lavori scientifici su riviste internazionali classificate ISI. Ha ricevuto più di 1800 citazioni con un "h-index" di 23. Ha ottenuto i prestigiosi premi della Società Italiana di Fisica e della “Materials Research Society” americana ed è stato invitato a tenere relazioni durante molti congressi nazionali ed internazionali. E’ attualmente Coordinatore Nazionale del Gruppo di Spettroscopia Raman ed effetti Ottici non Lineari e rappresentante italiano all’interno di un progetto europeo COST. La sua attività di ricerca è orientata verso lo studio di materiali per applicazioni in ottica ed elettronica, includendo approcci innovativi alla deposizione e caratterizzazione di materiali a dimensionalità ridotta (nanomateriali). Il suo laboratorio ha inoltre sviluppato da diversi anni una linea di ricerca in collaborazione con il Laboratorio di Astrofisica Sperimentale dell’Osservatorio Astrofisico di Catania che si inserisce nell'ambito dell'astrofisica dello stato solido di laboratorio. In essa confluiscono diverse discipline: astrofisica, astrochimica e scienza dei materiali. In collaborazione con i colleghi astronomi, sono stati progettati e realizzati diversi apparati sperimentali per studiare i processi che trasformano le proprietà chimico-fisiche di vari film sottili in diversi ambienti astrofisici.


3.2.1 Lettere di impegno dei partecipanti esterni

1. Lettera di impegno del Prof. Loretta Gregorini (Alma Mater Studiorum Universita’ di Bologna)

2. Lettera di impegno del Prof. Alessandro Marconi (Universita’ degli Studi di Firenze)



3. Lettera di impegno del Prof. Giuseppe Compagnini (Universita’ degli Studi di Catania)



3.3 Formazione

L’obiettivo di iALMA e’ di consolidare il contributo scientifico, tecnologico e industriale dell’Italia, quale Stato Membro dell’organizzazione intergovernativa European Organization for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO), nell’ambito della piu’ importante infrastruttura mondiale per lo studio dell’Universo a lunghezze d’onda submillimetriche: l’Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA). Tra i campi di indagine astrofisica, quello radio e delle microonde e’ tra quelli con una maggiore necessita’ di coinvolgimento interdisciplinare tra astrofisica, sperimentazione in laboratorio, sviluppo congiunto con l’industria di tecnologie e sistemi informatici ad alta ricaduta applicativa anche strategica. Basti ricordare che, ad esempio, le tecnologie dei forni a microonde e per la trasmissione di dati tramite reti senza fili (WI-FI) sono strettamente connesse con le tecnologie ed i progetti sviluppati in radioastronomia. Con iALMA ci proponiamo di continuare e rafforzare la fruttuosa collaborazione tra ricerca astrofisica, chimica e tecnologica in Italia nel campo delle microonde e, in particolare, della strumentazione e utilizzo scientifico di ALMA. Ci proponiamo di sviluppare competenze interdisciplinari in un gruppo di giovani studenti e borsisti che potranno introdursi sia nel sistema della ricerca che nel tessuto produttivo dell’Italia. Nell’ambito del progetto sono previste sei borse di studio per l’alta formazione (Dottorato di Ricerca in Chimica, Fisica e/o Astrofisica) oltre a cinque borse di perfezionamento post-dottorato nei campi scientifici e tecnologici del progetto. Questa sinergia tra ricerca scientifica-tecnologica e alta formazione viene realizzata dalla stretta e pluriennale collaborazione tra l’INAF e le Universita’ di Bologna, Catania e Firenze.

3.4 Governance

Il piano di lavoro di iALMA e’ strutturato in 8 workpackages piu’ un workpackage di management. Il coordinatore (Dr. L. Testi) si avvale del supporto di due vice-coordinatori, uno con la responsabilita’ diretta per il contributo italiano allo sviluppo dei ricevitori di nuova concezione per ALMA nelle sedi di Bologna e Firenze (Dr. F. Villa) e uno con la responsabilita’ diretta per le attivita’ di Astrofisica di Laboratorio presso la sede di Catania (Dr.ssa M.E. Palumbo). Il coordinatore e i vice-coordinatori formano il team di management del progetto. Ciascuno segue i progressi dei workpackages assegnati e si incontrano almeno a cadenza mensile, preferibilmente



per via telematica, per verificare lo stato di progresso del progetto e discutere eventuali interventi correttori qualora necessario. A cadenza bimestrale l’incontro e’ allargato a tutti i responsabili di workpackages, di norma sempre in via telematica. Sono previsti incontri di tutti i partecipanti a iALMA con cadenza annuale (a partire dal meeting iniziale di “kick-off”) in una delle sedi di Bologna, Catania e Firenze oppure presso la sede centrale dell’INAF. I progressi del progetto vengono registrati a cadenza annuale con report dettagliati sullo stato di avanzamento di ciascun workpackage e del progetto a livello globale. Questi report di responsabilita’ del WP0 verranno trasmessi a INAF ed alle competenti sedi di valutazione per documentare gli stati di avanzamento tecnico-scientifico e finanziario del progetto.

La componente femminile gioca un ruolo importantissimo in iALMA, non solo nella partecipazione al progetto, ma anche nella struttura gestionale, con una vice-coordinatrice e quattro degli otto responsabili di workpackage (50%).

iALMA si avvarra’ della consulenza di un “External Advisory Board” (EAB) composto da quattro personalita’ internazionali di elevata e riconosciuta qualificazione nei campi del progetto. Hanno accettato di far parte dell’EAB: Dr. C. Ceccarelli (IPAG, Grenoble, F), Prof. G. Fuller (University of Manchester, UK), Dr. R. Laing (ESO), e Dr. A. Navarrini (IRAM, Grenoble, F). L’EAB viene invitato agli incontri annuali del progetto (a partire dal kick-off meeting) dove assiste alle presentazioni del lavoro effettuato nell’ambito di ciascun workpackage e del piano per gli anni successivi, riceve con congruo anticipo copia del report annuale del progetto di cui al paragrafo precedente e produce un report sullo stato e sul piano di esecuzione del progetto per l’INAF e il management team del progetto.Dr. Cecilia Ceccarelli e’ ricercatrice presso il l’Istitut de Planetologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG-CNRS, Francia), e’ specializzata nello studio della chimica del mezzo interstellare e della formazione stellare, principalmente mediante l’utilizzo di osservatori (sub-)millimetrici e infrarossi sia terrestri che spaziali.Prof. Gary Fuller e’ Professor of Astrophysics presso l’Universita’ di Manchester (Manchester, UK), i suoi interessi principali sono legati alla chimica e la fisica delle regioni di formazione stellare di alta massa; attualmente guida il consorzio internazionale per gli studi preliminari dell’ALMA Band 2 sotto contratto con ESO.Dr. Robert Laing e’ ALMA Instrument Scientist presso l’ESO (Garching, Germania), segue gli aspetti scientifici e tecnologici dello sviluppo e costruzione di nuova strumentazione per ALMA in Europa.



Dr. Alessandro Navarrini e’ responsabile presso l’Istitut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM, Francia) del laboratorio di sviluppo dei ricevitori, sotto la sua guida l’IRAM ha completato la produzione della serie completa di 73 ricevitori per la Banda 7 di ALMA, attualmente e’ responsabile per la partecipazione di IRAM al consorzio ALMA Band 2.

4 Parole chiave proposte

Astrofisica, Tecnologie delle Microonde, Astrofisica di Laboratorio, Energia pulita per le grandi infrastrutture scientifiche

5 Obiettivi

L’Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) e’ l’osservatorio piu’ importante a livello mondiale per lo studio della formazione ed evoluzione delle galassie, lo studio della formazione di stelle e sistemi planetari extrasolari e lo studio della chimica delle molecole organiche nello spazio interstellare. L’osservatorio e’ frutto di una collaborazione mondiale che coinvolge paesi in Asia (Giappone e Taiwan), Europa (stati membri ESO), Nord America (USA, Canada), Sud America (Cile). L’Italia e’ parte del progetto fin dagli inizi quale stato membro dell’organizzazione intergovernativa ESO. ALMA e’ nelle fasi finali della costruzione e ha cominciato a produrre eccezionali risultati scientifici nella cosiddetta fase di Early Science. L’INAF, e il sistema-Italia di Ricerca, Universita’ e Industria, e’ profondamente coinvolta nei vari aspetti del progetto con importanti contributi alla fase iniziale di progettazione, alla realizzazione industriale, e all’utilizzo scientifico. L’osservatorio e’ attualmente nella fase di transizione verso la Full Science e sono in corso di pianificazione e studio le priorita’ tecniche/scientifiche per lo sviluppo delle future capacita’ scientifiche di ALMA. E’ opportuno notare che il piano di sviluppo di ALMA prevede la possibilita’ di finanziare direttamente (tramite ESO in Europa) la costruzione di nuova strumentazione scientifica o nuove infrastrutture volte a migliorare l’efficienza (anche finanziaria) delle operazioni, ma non prevede significativi investimenti per la parte di sviluppo delle tecnologie necessarie per la produzione di prototipi, queste attivita’ sono demandate in Europa principalmente ad iniziative e finanziamenti interni agli stati membri di ESO. Tra le priorita’ scientifiche a lungo termine per l’evoluzione di ALMA suggerite dall’ALMA Science Advisory Committee, sono incluse in modo preminente lo sviluppo di ricevitori di nuova



generazione per le bande di frequenza non coperte attualmente (quali ad esempio la cosiddetta Banda 2, 67-90GHz, con possibile estensione fino a 115GHz), lo sviluppo della capacita’ di usare ALMA come una stazione del network mondiale mmVLBI, e la produzione di energia mediante fonti rinnovabili.

iALMA e’ centrato sul potenziamento della sinergia in Italia tra: le competenze e gli strumenti per ottimizzare il ritorno scientifico per il sistema di ricerca italiano di ALMA; gli sviluppi di nuove tecnologie e strumentazione per l’osservatorio ALMA; gli esperimenti in laboratorio di chimica-fisica necessari per la comprensione dei processi di formazione nell’Universo delle molecole complesse osservate con ALMA. Al progetto partecipano: i gruppi italiani scientifici piu’ attivi nell’utilizzo di osservatori millimetrici, e in particolare ALMA; il nodo italiano dell’ALMA Regional Centre (ARC) europeo, specializzato nel supporto e nel training per utenti italiani di ALMA; i laboratori di sviluppo e caratterizzaizone di radiometri per le microonde dell’INAF gia’ coinvolti negli studi preliminari sui ricevitori di nuova generazione per ALMA; e il laboratorio italiano di astrofisica sperimentale specializzato nello studio della produzione di molecole organiche complesse. Un valore aggiunto di questo progetto e’ anche la partecipazione di docenti dei tre atenei di Bologna, Catania, e Firenze, che portano un contributo fondamentale per la formazione dei giovani nelle aree tecnico-scientifiche del progetto. L’obiettivo primario di questa iniziativa e’ quello di consolidare la partecipazione italiana, sia scientifica che tecnologica e industriale, alla piu’ grande infrastruttura mondiale per l’osservazione dell’Universo attualmente in funzione: ALMA. Strumentazione, tecnologie e competenze sviluppate nell’ambito di iALMA permetteranno un salto di qualita’ nella ricerca astrofisica con ALMA a livello nazionale e mondiale, permettendo al sistema-Italia di giocare un ruolo primario nella produzione dei componenti e nel loro utilizzo scientifico. Dato il livello di interesse mondiale per le tecnologie impiegate in ALMA e i risultati scientifici dell’osservatorio, nonche’ le importanti applicazioni in campi diversi dalla ricerca astrofisica delle tecnologie a microonde, una attiva partecipazione allo sviluppo e costruzione della nuova strumentazione sara’ un efficiente sistema di promozione del sistema-Italia, sia per la ricerca scientifico-tecnologica che per le imprese italiane.

In questo contesto e’ anche particolarmente interessante lo studio di un possibile sviluppo del sistema di produzione energetica di ALMA. Attualmente ALMA produce il suo fabbisogno energetico mediante il consumo di combustibili fossili (GPL e/o



gasolio) in turbine ad alta efficienza. Questo metodo di produzione e’ ad alto impatto ambientale ed estremamente costoso per l’osservatorio nel lungo periodo. Nel medio periodo c’e’ la volonta’ da parte di ALMA di individuare altri metodi piu’ efficienti e puliti di produzione energetica. In questo progetto proponiamo di completare uno studio di fattibilita’ per coprire, almeno parzialmente, il fabbisogno energetico di ALMA con produzione di energia pulita (solare, eolico o geotermico) in collaborazione con imprese italiane specializzate nel settore. Qualora lo studio dimostri la fattibilita’ della parziale sostituzione delle fonti energetiche, si potrebbero aprire importanti opportunita’ di commesse, ma anche di immagine, per il sistema di produzione energetica alternativa italiano.

INAF e’ gia’ fortemente coinvolta in ALMA: prima nella fase di progettazione tecnica e scientifica dell’osservatorio, e nel supporto all’industria italiana che ha partecipato in modo massiccio alla costruzione; poi nell’utilizzo scientifico dello strumento e nella sua gestione a livello europeo, anche grazie all’istituzione di un centro italiano per il supporto utenti (ARC node presso l’INAF-Istituto di Radioastronomia) e al distaccamento di alcuni elementi del personale ad ESO per ricoprire posizioni chiave nel progetto (e.g. L. Testi – European ALMA Programme Scientist; P. Andreani – European ARC Manager); attualmente nella partecipazione agli studi preliminari per ricevitori a microonde di nuova generazione per la Banda 2. Quest’ultimo studio preliminare e’ effettuato da un consorzio ALMA Band 2 europeo che coinvolge ricercatori nel Regno Unito (STFC, University of Manchester, University of Oxford), Francia (IRAM) e Italia (INAF-IASF Bologna e INAF-Arcetri) sotto contratto con ESO per sviluppare i progetti preliminari della componentistica. Questa fase di progettazione sara’ completata alla fine del 2013 e iALMA si propone di passare alla fare successiva di prototyping.

iALMA ha i seguenti obiettivi principali:1. Sviluppo del supporto all’utilizzo scientifico da parte della comunita’ italiana .

Questo avverra’ sviluppando le competenze e le capacita’ di supporto dell’ARC node presso INAF-IRA, in particolare nelle aree delle osservazioni polarimetriche e osservazioni in modo Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Un altro aspetto essenziale di questo obiettivo e’ lo sviluppo di un programma di “advanced training” multidisciplinare in collaborazione con le Universita’ di Bologna, Catania e Firenze.



2. Sviluppo di un prototipo di ricevitore in Banda 2 per ALMA . In stretta collaborazione tra un Science Working Group (SWG) responsabile della definizione degli obiettivi e delle specifiche scientifiche e i gruppi dei laboratori di Arcetri e Bologna e nell’ambito di una collaborazione itnernazionale con STFC (UK) e IRAM (F) verranno sviluppati sia i prototipi delle componenti principali che un sistema integrato completo per un ricevitore che copra la banda 67-90GHz (goal 67-115GHz) per ALMA.

3. Studio della chimica delle molecole organiche complesse nello spazio interstellare. Lo studio della chimica delle molecole organiche complesse verra’ portato avanti come sinergia tra le osservazioni presenti e future di ALMA e gli esperimenti di laboratorio per lo studio dei processi fisico-chimici di produzione delle molecole nei ghiacci. Per riuscire a misurare in laboratorio le molecole rare che sono adesso accessibili con ALMA, sara’ necessario sviluppare un apparato strumentale completamente innovativo. I dati prodotti dall’apparato sperimentale del laboratorio di Catania verranno confrontati con i risultati delle osservazioni del SWG e serviranno a pianificare futuri programmi osservativi.

4. Studio di fattibilita’ per la produzione di energia pulita per ALMA . Verra’ commissionato ad una azienda italiana specializzata uno studio di fattibilita’ per la produzione di energia pulita per ALMA. Lo scopo e’ di verificare la possibilita’ per l’industria italiana del settore di giocare un ruolo primario nella realizzazione di un eventuale impianto presso l’osservatorio in Cile negli anni futuri.

Il progetto che proponiamo ha uno sviluppo quadriennale. iALMA richiede una fase iniziale in cui i laboratori coinvolti dovranno predisporre la strumentazione necessaria per i test di laboratorio e gli esperimenti, sempre in questa fase si procedera’ alla commessa delle parti che compongono l’hardware del prototipo di ricevitore in Banda 2. Nelle fasi iniziali del progetto si procedera’ anche al reclutamento del personale che lavorera’ al progetto e alla selezione degli studenti di Dottorato di Ricerca nelle tre sedi universitarie. Sempre nel primo anno sara’ completato lo studio di fattibilita’ per la produzione di energia pulita per ALMA. Nel corso del secondo e terzo anno del progetto si procedera’ allo sviluppo del prototipo di ricevitore in Banda 2 e ai suoi test di laboratorio ad Arcetri e Bologna. Nel laboratorio di Catania sara’ assemblato l’apparato sperimentale e si cominceranno a fare i primi test funzionali dell’intero sistema nonche’ i primi esperimenti sulla



produzione di molecole complesse nei ghiacci. In questa fase sono pianificate l’organizzazione di una scuola nazionale di scienza e tecnologia a lunghezze d’onda millimetriche. Nel corso del quarto anno verranno analizzati in modo piu’ compiuto gli esperimenti di laboratorio e verranno confrontati con i risultati osservativi di ALMA, in questa fase e come risultato di questi confronti verranno anche pianificati i programmi osservativi con ALMA-Band 2. L’ultimo anno del progetto e’ dedicato alla definizione delle specifiche tecniche finali del ricevitore in Banda 2 per ALMA, sulla base dei risultati dei test di laboratorio sul prototipo, e sara’ preparata la documentazione finale per presentare, assieme ai partners internazionali, il progetto di costruzione della serie dei ricevitori per ALMA (che avverra’ dopo il completamento di questo progetto). Nel corso del terzo e quarto anno del progetto verra’ anche valutata la possibilita’ di effettuare un test del prototipo di ricevitore utilizzando uno dei radiotelescopi italiani con le migliori caratteristiche ottiche, essenziali per osservazioni nella banda 67-115GHz (il radiotelescopio di Noto in Sicilia oppure il Sardinia Radio Telescope, grande infrastruttura osservativa di primaria imporanza per INAF). Qualora venga verificata la compatibilita’ tra il ricevitore e i sistemi di Noto/SRT e sia verificata la possibilita’ di utilizzo dei telescopi per questo scopo, il SWG sara’ responsabile della definizione di un progetto per i test scientifici mentre i gruppi tecnologici di Arcetri e Bologna saranno responsabili per l’installazione al telescopio e il supporto durante le osservazioni. L’ARC node italiano, in collaborazione con i gruppi che si occupano del trattamento dei dati ottenuti da radiotelescopi italiani, sara’ responsabile del supporto analisi dati sviluppando procedure specifiche con il software di analisi dati di ALMA (CASA).

L’alta formazione e’ un aspetto essenziale di iALMA, al quale partecipano tre atenei tra i piu’ importanti in Italia. Nella moderna ricerca astrofisica la formazione multidisciplinare e’ un valore aggiunto che permette ai giovani non solo di accedere competitivamente nel mondo della ricerca a livello internazionale, ma offre anche le competenze necessarie ad un eventuale carriera nelle imprese che collaborano con gli enti di ricerca a livello mondiale. Nell’ambito di questo progetto ci proponiamo di offrire sei borse per dottorato di ricerca su tematiche tecnico-scientifiche di iALMA, una nel primo e una nel terzo anno di progetto in ciascun ateneo coinvolto. La stretta collaborazione con ESO e altri istituti internazionali permetteranno anche la possibilita’ di importanti periodi di formazione all’estero. I professori universitari coinvolti nel progetto si impegnano anche a proporre tesi di Laurea Magistrale sulle tematiche coperte dal progetto.



La disseminazione dei risultati del progetto e’ prevista su vari fronti: i risultati tecnico-scientifici delle osservazioni e dei risultati degli esperimenti di laboratorio verranno pubblicati su riviste internazionali con referee specializzate e presentati a conferenze internazionali, e’ inoltre pianificata l’organizzazione di una conferenza internazionale sulla chimica delle molecole complesse nel cosmo nel quarto anno del progetto; i risultati della costruzione del prototipo e i suoi test funzionali saranno utilizzati nelle sedi opportune di ESO ed ALMA per promuovere l’approvazione finale del progetto di costruzione della Banda 2 per tutti i telescopi di ALMA; lo studio di fattibilita’ per la produzione di energia pulita per ALMA sara’ anch’esso utilizzato nelle sedi competenti di ESO ed ALMA per promuovere come parte dell’ALMA Development Plan la sostituzione, anche parziale, della produzione energetica da combustibile fossile; e’ infine prevista la produzione di materiale didattico-informativo sul progetto destinato al pubblico, alle agenzie di finanziamento e alla comunita’ scientifica internazionale. Questa attivita’ verra’ svolta in stretta collaborazione con l’Ufficio Comunicazione INAF e il dipartimento di Education and Public Outreach (ePOD) di ESO.

Valore aggiunto per il sistema-Italia di iALMALo scopo di iALMA e’ di ottimizzare la sinergia in Italia tra la ricerca scientifica, tecnologica e di laboratorio svolta dall’INAF nel campo dell’astrofisica millimetrica e di rafforzarne i legami con le attivita’ di alta formazione portata avanti dagli atenei di Bologna, Catania e Firenze. In ultima analisi, lo scopo e’ quello di mantenere e ottimizzare nel lungo periodo il ritorno scientifico e industriale per l’Italia dall’investimento in ESO e nel progetto ALMA. Nello specifico del progetto di sviluppo della Banda 2 per ALMA, lo scopo di questo progetto e’ di commissionare prototipi delle varie componenti ad imprese italiane del settore e verificarne le funzionalita’ nel sistema integrato in laboratorio. Questo permettera’ eventualmente lo sviluppo di componenti per la Banda 2 che potranno essere prodotti da imprese italiane come parte di una futura produzione a larga scala dei ricevitori in Banda 2 per tutte le antenne di ALMA. Lo studio di fattibilita’ per la produzione di energia pulita per l’osservatorio ALMA potra’ essere utilizzato per eventualmente procedere, nelle sedi competenti, al commissionamento di un impianto idoneo in Cile, possibilmente con il coinvolgimento dell’industria nazionale del settore.



Il progetto iALMA avra’ anche importanti ricadute per il sistema-Italia in aree non direttamente connesse con la ricerca astrofisica, ma anche per le scienze dello spazio e dello studio dell’atmosfera e per la produzione di apparecchiature di largo consumo. Lo sviluppo nelle aziende italiane di alta tecnologia per le microonde le rendera’ quindi piu’ competitive in un settore industriale strategico. Ad esempio, le tecnologie delle microonde vengono utilizzate nella componentistica per Radar, per apparecchiature per la sicurezza negli aeroporti e per la realizzazione di comunicazioni e ponti radio a corto e medio-corto raggio. Le tecniche e tecnologie utilizzate nei laboratori di astrofisica sperimentale hanno applicazioni anche nei campi dello studio e modifica dei materiali quali semiconduttori e la componentistica elettronica complessa, nonche’ nei campi della ricerca medica e dell’analisi dei cibi.

6 Attività propedeutiche

Una larga parte del lavoro preparatorio per iALMA fa parte delle attivita’ svolte nel recente passato dai gruppi coinvolti nel progetto. Dal punto di vista delle osservazioni, il progetto include i gruppi piu’ esperti a livello nazionale nell’astrofisica (sub)millimetrica, specialmente per la parte di spettroscopia molecolare. Il gruppo di Catania ha una solida e riconosciuta esperienza nell’astrofisica di laboratorio. I gruppi che operano nei laboratori di Arcetri e Bologna sono coinvolti da molti anni nello sviluppo di ricevitori di punta per astrofisica, sia per osservatori terrestri che spaziali (tra cui del lavoro iniziale di progettazione di alcuni ricevitori per ALMA e la progettazione e costruzione dello strumento LFI di PLANCK), recentemente partecipano, come membri del consorzio internazionale ALMA Band 2, allo sviluppo preliminare di alcuni componenti per l’ALMA Band2.

Il presente progetto si basa sull’esperienza ed il lavoro preliminare eseguito dai gruppi che vi partecipano e mira ad ottimizzare i benefici di queste esperienze per il sistema-Italia. Il lavoro proposto per lo sviluppo del prototipo di ricevitore in Banda 2 per ALMA e’ la naturale prosecuzione del lavoro che viene attualmente svolto nell’ambito della collaborazione internazionale. La prima fase di progettazione e studio dei componenti passivi, delle interfacce meccaniche, elettriche e criogeniche per la Banda 2 sono tra i contributi principali di INAF allo studio attualmente in corso. iALMA permettera’ ad INAF di capitalizzare sui risultati delle collaborazioni attuali e di rafforzare il ruolo italiano nella collaborazione, con anche l’obiettivo di



sviluppare nell’industria nazionale le competenze e la capacita’ di produrre le componenti per la produzione in serie della cartuccia nel futuro.

7 Articolazione del progetto

iALMA ha l’ambizione di combinare competenze molto diverse ma complementari presenti all’interno di INAF per permettere al sistema-Italia Ricerca-Formazione-Industria di sfruttare al massimo le capacita’ scientifiche di ALMA, posizionarsi strategicamente nello sviluppo scientifico-tecnologico a lungo termine dell’osservatorio e assicurare le massime possibilita’ di ritorno industriale per l’Italia nel breve, medio e lungo periodo. Data la complessita’ e multidisciplinarita’ del progetto, iALMA e’ diviso in 8 workpackages piu’ un workpackage di management. I workpackages sono raggruppati in 5 macroaree:

1. Science, Training and Support . Riunisce i workpackages WP1 (Science Working Group), WP2 (Advanced Training) e WP3 (ARC Node Development). Lo scopo di questi workpackages e’ di definire la strategia e i piani di esecuzione di osservazioni scientifiche, di assicurare l’alta formazione di giovani, essenziale non solo per il progetto, ma piu’ in generale per il futuro dell’INAF e dell’Italia nelle aree tecnico-scientifiche coperte da iALMA, e lo sviluppo delle essenziali funzioni di supporto dell’ARC node italiano.

2. Receiver development . Riunisce i workpackages WP4 (Band 2 Passive Components) e WP5 (Band 2 Cartridge Prototyping). Lo scopo e’ di sviluppare e testare un prototipo completo di cartuccia di ricevitore Band 2 di ALMA.

3. Laboratory Astrophysics . Il WP6 (Laboratory Astrophysics) ha come scopo di sviluppare un apparato di laboratorio in grado di effettuare esperimenti di produzione di molecole organiche complesse rare in ghiacci di tipo astrofisico.

4. Green Energy for ALMA . Il WP7 (Options for a Green ALMA) ha come scopo quello di commissionare e distribuire nelle sedi competenti uno studio di fattibilita’ per la produzione di energia pulita per ALMA.

5. Outreach . Il WP8 (Outreach) ha come scopo la produzione e diffusione di materiale didattico-informativo sul progetto e sui suoi risultati.

Data la specificita’ e l’importanza, sia in termini di complessita’ tecnologica che di impegno finanziario, le macroaree 2 e 3 sono affidate direttamente alla responsabilita’ di due vice-Coordinatori, membri del management team del progetto assieme al Coordinatore (vedi descrizione delle attivita’ del WP0).



Articolazione temporale del progetto in WP – Gantt Chart per il primo anno di attivita’



7.1 WP0. Management del progetto.

Responsabile: L. Testi (INAF-OAArcetri)Membri: F. Villa (INAF-IASF-BO), M.E. Palumbo (INAF-OACatania)

La struttura organizzativa del progetto e’ esemplificata nella figura a blocchi allegata. Il management team del progetto e’ composto dal coordinatore e dai due vice coordinatori. Questi sono responsabili di seguire lo sviluppo temporale e finanziario del progetto, organizzano congiuntamente le riunioni annuali di tutto il progetto, mantengono i contatti direti con ESO-ALMA, l’External Advisory Board e i partners del consorzio internazione ALMA Band 2. Il management team si riunisce in via telematica a cadenza almeno mensile e discute dello stato di avanzamento dei vari workpackages, individuando e correggendo eventuali criticita’ nello sviluppo temporale o finanziario del progetto. A cadenza bimestrale questi incontri sono allargati a tutti i responsabili di workpackage. Riunioni globali di tutti i partecipanti al progetto vengono organizzate con cadenza annuale. Il management team e’ responsabile la compilazione dei rapporti annuali e per l’organizzazione degli incontri con l’External Advisory Board, normalmente in coincidenza con le riunioni globali annuali del progetto. L’External Advisory Board valutera’ sia gli aspetti tecnico-scientifici che quelli relativi allo sviluppo temporale e finanziario del progetto.

Le aree di rischio globali piu’ importanti per il progetto sono: 1) efficacia di reclutamento di personale di qualificazione adeguata all’inizio del progetto, 2) tempi di consegna delle attrezzature per i laboratori e delle componenti commissionate ad aziende esterne, 3) costi delle attrezzature, componenti e servizi, 4) difficolta’ di realizzazione e calibrazione dell’apparato sperimentale nel laboratorio di Catania, 5) qualita’ delle componenti e del sistema del prototipo di ricevitore per la Banda 2, 6)



possibilita’ di acquisire i dati osservativi necessari al progetto. Le prime due aree di rischio hanno prevalentemente un impatto sullo sviluppo temporale del progetto, la strategia di mitigazione e’ di attivare le procedure di reclutamento e acquisizione dei materiali il piu’ rapidamente possibile nelle fasi iniziali del progetto. L’area di rischio 3) e’ critica per il costo complessivo del progetto, la strategia di mitigazione e’ stata di valutare, in fase di stesura del budget, i costi di ciascun prodotto sulla base dei listini di piu’ fornitori di provata fiducia, su richieste di informazioni dirette sui costi dei fornitori di servizi; abbiamo inoltre previsto in bilancio una voce di “contingency” assegnata al WP0-Management pari a circa il 5% del costo complessivo stimato di beni e servizi. L’area di rischio 4) si riferisce alle attivita’ del secondo e terzo anno ed e’ mitigata dalla grande esperienza del personale di Catania nel predisporre gli esperimenti di laboratorio. Il rischio 5) e’ attualmente mitigato dallo studio preliminare di progettazione dei componenti che viene portato avanti nell’ambito del contratto dell’ALMA Band 2 consortium con ESO, una ulteriore strategia di mitigazione in alcuni casi di componenti specifici puo’ essere quella di procedere al commissionamento dello stesso componente a aziende diverse che utilizzino tecnologie di fabbricazione diverse ed effettuare a posteriori una valutazione comparativa dei prodotti in laboratorio. Particolare attenzione sarà dedicata all’approvigionamento della componentistica attiva, i.e. amplificatori a basso rumore. Non esistono amplificatori commerciali con le specifiche richieste da ALMA. Tuttavia come già detto, nell’ambito di studi gia’ finanziati per sviluppo di strumenti per la Radiastronomia, sono attive collaborazioni nelle quali INAF gioca un ruolo di primaria importanza. Sarà compito del team di management ridurre al minimo la criticità di tali componenti studiando, gia’ dagli istanti iniziali del progetto, un percorso di minimizzazione dei rischi e di contenimento dei tempi di sviluppo cercando di sfruttare al meglio gli studi che si svolgono in Italia. L’area di rischi 6) e’ mitigata dalla comprovata abilita’ dei partecipanti a iALMA di ottenere tempo di osservazione anche agli osservatori piu’ competitivi, incluso ALMA. Parte dei programmi necessari allo sviluppo iniziale di questo progetto sono gia’ nella lista delle osservazioni di ALMA per il 2013; in aggiunta i dati Herschel che verranno utilizzati per il progetto sono gia’ stati acquisiti e quindi la loro acquisizione non rappresenta piu’ un rischio.

Il management team e’ responsabile per la produzione e il mantenimento di un Risk Register del progetto, che raccolga tutti i rischi con una adeguata granularita’ per ogni workpackage. Il Risk Register verra’ predisposto nelle fasi iniziali del progetto



con il contributo di tutti i responsabili di workpackage, e verra’ periodicamente analizzato ed aggiornato. Ad ogni rischio verra’ associato un opportuno fattore per calcolarne l’impatto sui costi e i tempi del progetto anche in base a una stima delle probabilita’ di realizzazione del rischio e l’eventuale impatto sul progetto. Per i rischi piu’ importanti il management team definira’ delle strategie, in consultazione con il responsabile del workpackage interessato, per eliminare il rischio o ridurne l’impatto sul progetto.

Il WP0 e’ responsabile per la costituzione di un sito web pubblico per pubblicizzare iALMA ed i suoi risultati e di un sito web wiki protetto destinato ai partecipanti al progetto per la comunicazione interna e lo scambio di informazioni. Il WP0 predispone anche il sistema di Electronic Documents Management.

Il costo previsto delle attivita’ del WP0 e’ raccolto in tabella e include i costi per il tempo impiegato, il materiale e i viaggi del management team relativi alle attivita’ del WP0, i costi per le riunioni annuali del progetto, i costi per i viaggi dell’External Advisory Board, e un fondo di “contingency” per il progetto pari a circa il 5% del costo complessivo richiesto per acquisizione di strumentazione, attrezzature, materiali e servizi da terzi. Il fondo di “contingency” sara’ utilizzato se necessario per mitigare o rimuovere i rischi piu’ importanti, ogni eventuale uso sara’ adeguatamente documentato e motivato.

La struttura tecnico-amministrativa della Sede Centrale e delle strutture INAF coinvolte nel progetto iALMA forniranno il supporto necessario alla gestione del progetto.

Ammontare previsto

FonteFOE 7%

COFINAltre fonti di copertura

Incidenza %

Personale strutturato70000 70000 (1) 25.6%

Personale PostdocConsulenze scientificheAltre prestazioni di terziAttrezzature, strumentazioni 10000(2) 10000 3.6%



e prodotti softwareMaterialiInfrastruttureSpese generali 12000(3) 12000 4.4%Stages e missioni in Italia e all’estero

32000(4) 32000 11.7%

Spese di pubblicizzazioneAltri costi funzionali al progetto

150000 150000 (5) 54.7%

TOTALE 274000 204000 70000 100%Tabella – Voci di costo per WP0 – Primo annoNote: 1) Il costo del personale strutturato INAF impiegato nel management team e nel supporto amministrativo/informatico: 12 mesi uomo totali.

2) Costo per materiale relativo al management del progetto (computer portatile, software di gestione, costruzione e mantenimento di un sito web pubblico e un wiki interno al progetto, archiviazione elettronica della documentazione del progetto).3) Spese generali: stimate come ~20% dei costi (esclusa la voce “contingency”).4) Costo per l’organizzazione dei viaggi dell’External Advisory Board (5kE totali a riunione due il primo anno: kick-off e review del primo anno di attivita’), costo per i viaggi del management team tra le sedi INAF coinvolte, la sede INAF centrale e ESO (totale stimato 2kE), costo per l’organizzazione delle riunioni annuali del progetto (due riunioni al costo di 10kE ciascuna: kick-off e review del primo anno).5) Costo di “contingency” per il primo anno del progetto.

7.2 WP1. Science Working Group – Science Cases and Simulations

Responsabile: M.T. BeltranStruttura di appartenenza: INAF-Osservatorio Astrofisico di ArcetriPersonale INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri: M.T. Beltran, R. Cesaroni, C. Codella, F. Fontani, L. Hunt, L. TestiPersonale INAF-Istituto di Radioastronomia: J. Brand, I. Prandoni, V. CasasolaPersonale esterno: L. Gregorini (Universita’ di Bologna), A. Marconi (Universita’ di Firenze)Prodotti del WP1

1. “Science Case” italiano per il ricevitore in Banda 2, inclusi dati di support e simulazioni (Year 1)

2. Specifiche tecnico-scientifiche sul sistema ALMA Band 2 per poter raggiungere gli obiettivi del “Sceince Case” (Year 1)



3. Organizzazione ad Arcetri di un meeting del SWG per discutere del “Science Case” e delle specifiche con i partners del consorzio ALMA Band 2 europei (Year 1)

4. Osservazione di molecule complesse in regioni di formazione stellare con ALMA, Herschel e altri telescopi, confront con I dati di laboratorio (Year 1-4)

5. Piano di test scientifico del prototipo ALMA Band 2 utilizzando I radiotelescopi di Noto o SRT (Year 3)

6. Un insieme coerente di progetti per l’utilizzo di ALMA equipaggiato con la Band 2 (Year 4)

7. Organizzazione di una conferenza internazionale per pubblicizzare I risultati di iALMA (Year 4)

Scopi del WP1:1) Sviluppo delle motivazioni scientifiche e delle strategie per la Banda 2 di ALMAIl WP1 e` responsabile dello sviluppo del (contributo italiano al) Science Case per la Banda 2. La ricerca scientifica effettuata dai membri di questo gruppo ha gia` evidenziato i principali problemi che non possono esser risolti con l'attuale configurazione di ALMA, ma richiedono un ulteriore sviluppo dello strumento. La Banda 2 copre un intervallo di frequenza finora ben poco esplorato, ma che contiene piu` di 1000 righe spettrali da specie molecolari presenti nel mezzo interstellare e quindi potenzialmente osservabili, con importanti conseguenze sia per gli studi galattici che estragalattici.

Il lavoro iniziera` col completamento del Science Case italiano per la Banda 2, che sara` per lo piu` basato sul lavoro parzialmente effettuato nell'ambito dello studio di fattibilita` iniziale, sotto contratto ESO e in collaborazione con SFTC ed IRAM. I requisiti dei ricevitori saranno stabiliti dal Science Case a verranno riportati in un opportuno documento con lo scopo di coadiuvare il lavoro dei WP4 e WP5. Negli anni seguenti, il WP1 si dedichera` allo sviluppo di programmi scientifici specifici per la Banda 2 di ALMA, sulla base dei risultati ottenuti con ALMA nelle bande attualmente disponibili e con gli esperimenti di laboratorio effettuati nel contesto del WP6.

I risultati di questo lavoro verranno discussi all'interno del consorzio internazionale della Banda 2 e saranno pubblicizzati in conferenze ed incontri internazionali, ivi



compresi i workshop scientifici del progetto ALMA che vengono periodicamente organizzati dall'ESO e dagli altri partner ALMA.

2) Osservazioni di molecole organiche complesse con ALMAI membri del SWG sono gia` coinvolti in un grosso progetto internazionale di tipo osservativo avente lo scopo di studiare molecole rare e complesse nel mezzo interstellare. Questo tipo di studi e` gia` stato portato avanti da molti anni mediante gli strumenti di IRAM (vedi per es. il Large Program ASAI, una survey di righe spettrali), con l'Herschel Space Observatory (per es. la survey spettroscopica CHESS) e con ALMA stesso fin dall'inizio della fase di Science Verification ed Early Science (con osservazioni di specie deuterate e molecole organiche complesse in regioni di formazione stellare). La Banda 2 sara` utilizzata prevalentemente per osservazioni di transizioni allo stato fondamentale (J=1-0) di specie deuterate, come DCO+, DCN e N2D+, e per studi di molecole organiche complesse (COMs), che cominciano ad esser osservate in regioni di formazione stellare (per es. glicolaldeide e formamide) e costituiscono un elemento fondamentale per la formazione delle molecule metaboliche. Un primo confronto con le previsioni degli esperimenti di laboratorio puo` esser gia` effettuato mediante i programmi osservativi che il SWG sta attualmente portando avanti. Durante il terzo e quarto anno del progetto, quando gli esperimenti di laboratorio a Catania cominceranno a ottenere nuovi risultati sulle abbondanze di rare specie molecolari complesse, si potranno confrontare tali risultati direttamente con quelli delle osservazioni, in modo da porre dei vincoli al processo di formazione di queste molecole nel mezzo interstellare.

3) Sviluppo di un programma di test astronomico per la Banda 2 con Noto oppure SRTDurante il secondo e terzo anno del progetto, il SWG sviluppera` un programma di osservazioni astronomiche per provare sull'SRT il prototipo di ricevitore di Banda 2. Il programma consistera` di alcuni test base mediante osservazioni di sorgenti e righe gia` osservate, allo scopo di verificare le prestazioni del sistema. Se possibile il programma scientifico comprendera` anche osservazioni di specie deuterate e molecole organiche complesse di oggetti importanti per future osservazioni con ALMA.

Team del WP1: Il Gruppo di Lavoro Scientifico (SWG)



La forza lavoro del WP1 e` costituita dai membri del SWG. Questi rappresentano il miglior team possibile a livello nazionale grazie alla solida preparazione nel campo delle osservazioni astronomiche nel (sub)millimetrico e all'esperienza acquisita con le osservazioni interferometriche e lo studio dell'emissione di riga e continuo in regioni di formazione stellare galattiche ed estragalattiche. Vale la pena di sottolineare le conoscenze del gruppo in fatto di chimica e spettroscopia molecolare finalizzate allo studio della fase iniziale della formazione stellare, anche mediante l'osservazione di specie molecolari complesse (per es. glicolaldeide); quest'ultime sono strettamente legate alla formazione di molecole organiche (compreso l'RNA) e quindi alla nascita della vita. Nel suo insieme il SWG conta piu` di 680 pubblicazioni con referee, la maggior parte delle quali incentrate su studi osservativi a lunghezze d'onda (sub)millimetriche. I membri del gruppo sono tutti coinvolti in collaborazioni internazionali e giuocano un ruolo guida in alcune di queste. In particolare vale la pena di sottolineare che fra i membri del SWG ci sono i piu` attivi fruitori italiani di ALMA dato che fra di essi si annoverano tutti i PI italiani delle 6 proposte ALMA accettate nei Cicli 0 e 1. Cio` dimostra che il SWG non solo e` pesantemente coinvolto in progetti scientifici di frontiera, ma e` anche altamente qualificato per svolgere un ruolo di leadership in progetti nel campo dell'interferometria (sub)millimetrica. Va notato anche che due dei membri (MTB e LH) sono gia` coinvolti nel workpackage scientifico per lo studio di fattibilita` dei ricevitori ALMA di Banda 2, guidato da Gary Fuller dell'Universita` di Manchester, e sono membri dell'ALMA Time Allocation Committee (Ciclo 0 - Ciclo 2: 2011- 2013). Inoltre LT e` stato, e IP e` attualmente, membro dei piu` importanti science advisory committee per ALMA. LT e` anche l'European Programme Scientist di ALMA.

Ammontare previsto

FonteFOE 7%


Incidenza %

Personale strutturato58400 (1) 46700 (2)

11700 (3)42.2%

Personale Postdoc 40500(4) 35000 5500 28.9%Consulenze scientificheAltre prestazioni di terziAttrezzature, strumentazioni e prodotti software

10000 (5) 10000 7.2%



MaterialiInfrastruttureSpese generali 20000(6) 20000 14.5%Stages e missioni in Italia e all’estero

4000 (7) 30001000(8)

2.9%

Spese di pubblicizzazione 1000 (9) 1000 0.7%Altri costi funzionali al progetto

5000 (10) 30002000(11)

3.6%

TOTALE 138900 72000 66900 100%Tabella – Voci di costo per WP1 – Primo annoNote: 1) Il costo del personale strutturato e’ stato effettuato assumendo un costo medio di 70kE/anno (10 mesi uomo totali).

2) Costo del personale INAF: totale 8 mesi-uomo.

3) Costo del personale Universitario: totale 1 mese-uomo per l’Universita’ di Bologna e 1 mese uomo per l’Universita’ di Firenze. 4) Costo per il postdoc full-time che lavorera’ sul progetto piu’ 2 mesi-uomo di un postoc INAF. 5) Costo per computers necessari al progetto e la loro dotazione software (e.g. licenze MS Office, IDL, iWorks): 7kE per 1 workstation di alta fascia per l’analisi di dati ALMA e l’esecuzione delle simulazioni con il software CASA (es. MacPro 12processori ultima generazione 64Gb RAM e 4Tb fast i/o disk), 2kE per 1 laptop per il postdoc, 1kE per external storage e software. 6) Spese generali: calcolate assumendo ~20% dei costi (esclusi attrezzature e materiali).7) Costo per viaggi in Italia e all’Estero: il costo include ~1kE per viaggi in Italia tra le sedi coinvolte (Arcetri, Bologna e la sede centrale INAF a Roma), costo medio stimato per 4 viaggi con un pernottamento ciascuno; 3kE sono invece riservati ai viaggi internazionali per riunioni con i vari partners del consorzio ALMA-Band 2 (Francia-IRAM, UK-Manchester/Oxford, Germania-ESO), il costo stimato corrisponde a circa 3 viaggi con due notti di pernottamento ciascuno.8) Altre fonti di finanziamento per i viaggi connessi alle attivita’ del SWG (principalmente contratto ASI-Herschel, Radionet3, ESO).9) 1.0kE per costi di pubblicazione di lavori scientifici connessi ai lavori del SWG su riviste internazionali e costi di pubblicazione/stampa per i report del SWG.10) 4kE sono richiesti per altri costi: organizzazione di una riunione con i partners internazionali ad Arcetri per discutere dei risultati del SWG; invito di esperti stranieri ad Arcetri per discussioni relative ai lavori del SWG. 11) Altre fonti di finanziamento per la riunione con i partners del progetto (principalmente fondi interni degli altri partners ed ESO).

7.3 WP2. Advanced Training

Responsabile: L. GregoriniStruttura di appartenenza: Universita’ degli Studi di Bologna e INAF-Istituto di Radioastronomia



Personale esterno Universita’ di Bologna: L. Gregorini, D. Dallacasa (Dipartimento di Fisica e Astronomia)Personale esterno Universita’ di Firenze: A. Marconi (Dipartimento di Fisica e Astrofisica)Personale esterno Universita’ di Catania: G. Compagnini (Dipartimento di Chimica)Personale INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri: F. Fontani, L. Hunt, L. TestiPersonale INAF-Istituto di Radioastronomia: J. Brand, V. Casasola, M. Massardi, I. PrandoniPersonale INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania: M.E. Palumbo

Prodotti del WP21. Attivazione di 6 borse di dottorato di ricerca: 3 nel primo anno 3 nel terzo

(Year 1 e 3)2. Cicli di lezioni nell’ambito dei corsi di Laurea Specialistica su tematiche

inerenti a iALMA (Year 1-4)3. Organizzazione della giornata “Laboratori aperti” (Year 2)4. Corso per la Scuola Nazionale di Astrofisica F. Lucchin sulle tematiche di

iALMA (Year 3)

ObbiettiviiALMA si propone di svolgere attivita’ di ricerca, di trasferimento tecnologico e di formazione in modo da contribuire al rafforzamento della comunita’ nazionale e internazionale nell’ambito dell’astronomia millimetrica e sub-millimetrica. La presente iniziativa si avvale di competenze scientifiche e tecnologiche di alto livello che costituiscono una base imprescindibile per la formazione di profili professionali ad altissima specializzazione. ALMA, che sta iniziando ora a dare il suo contributo all’astrofisica millimetrica, sara’ una degli strumenti di punta dei prossimi decenni ed e’ necessario che la comunita’ astrofisica, con particolare riguardo a quella italiana, sia messa nelle condizioni che poter contribuire al suo sfruttamento scientifico e tecnologico. L’ampliamento della comunita’ millimetrica e il consolidamento delle competenze ora presenti puo’ avvenire solamente attraverso la formazione delle generazioni piu’ giovani. I laureandi e i dottorandi devono essere coinvolti e preparati in tutti gli aspetti del presente progetto. In particolare il dottorato di ricerca, che costituisce la fase piu’ alta della formazione, potra’ essere un importante elemento per lo sviluppo e il successo del progetto.



Gli Atenei di Bologna, Catania, e Firenze, hanno una lunga e consolidata esperienza nell’interazione e integrazione con le locali strutture INAF. Gli studenti hanno l’opportunita’, non solo di frequentare corsi di laboratorio, ma anche di svolgere la tesi per la Laurea Magistrale in strutture INAF ampliando quindi il panorama nel quale scegliere l’argomento di ricerca. Dall’istituzione del dottorato, diverse tesi sono state svolte in collaborazione tra Universita’ e strutture INAF permettendo quindi la formazione non solo di ricercatori che ora contribuiscono a progetti di punta sia in ambito universitario che in ambito INAF, ma anche di figure professionali con esperienza interdisciplinare che hanno trovato impiego nel tessuto produttivo italiano e in organizzazioni e centri di ricerca internazionali.

Nell’ambito del progetto iALMA ci proponiamo, nella prospettiva quadriennale del progetto, di intervenire sui seguenti fronti: istituzione di borse di dottorato in ciascun ateneo specifiche per le scienze e le tecnologie connesse ad osservazioni millimetriche, sviluppo di strumentazione a microonde o astrofisica di laboratorio; l’organizzazione di una scula tematica sulla scienza e la tecnologia di ALMA per dettorandi di ricerca; l’organizzazione di cicli di lezioni tematiche per studenti universitari; tesi di Laurea Magistrale su argomenti inerenti ad iALMA verranno proposte dai docenti universitari coinvolti nel progetto in ciascun ateneo; e l’organizzazione di giornate “laboratori aperti” mirate a studenti delle scuole superiori delle regioni Emilia-Romagna, Sicilia e Toscana.

Sviluppo temporaleNel primo anno del progetto saranno attivate le 3 borse di dottorato a carico di questo Progetto (presso UniBo: 1; presso UniCt: 1; presso UniFi: 1). Verranno organizzati cicli di lezioni specialistiche nell’ambito dei corsi di Laurea. Verra’ pianificata la scuola per dottorandi in collaborazione con la Scuola Nazionali di Astrofisica F. Lucchin, che promuove in Italia scuole di perfezionamento per dottorandi di ricerca fin dal 1991. L’effettiva organizzazione della scuola, considerando il calendario della Scuola Nazionale di Astrofisica, potra’ essere effettuata nel corso del secondo o terzo anno del progetto iALMA. Le giornate “Laboratori aperti” verranno organizzate nel corso del secondo o terzo anno quando i laboratori saranno nella piena fase operativa e sara’ possibile dare dimostrazioni pratiche ai giovani studenti. Un secondo ciclo di borse di dottorato verra’ attivato nel corso del terzo anno del progetto.

Ammontare Fonte COFIN Incidenza



previsto FOE 7% Altre fonti di copertura

%

Personale strutturato93400 46700(1)

46700(1)31.2%

Formazione 180000(2) 180000 60.1%Consulenze scientificheAltre prestazioni di terziAttrezzature, strumentazioni e prodotti software

6000(3) 6000 2.0%


3000(5) 3000 1.0%


TOTALE 299400 206000 93400 100%Tabella – Voci di costo per WP2 – Primo annoNote: 1) Il costo del personale strutturato e’ stato effettuato assumendo un costo medio di 70kE/anno e contando i mesi uomo necessari al progetto (8 mesi uomo totali per il personale INAF + 8 mesi uomo totali per il personale universitario).

2) Costo di tre borse di dottorato con inclusa la maggiorazione per periodi di soggiorno all’estero.

3) Costo per tre computer portatili, uno per ciascuno degli studenti di dottorato. 4) Costo per viaggi per gli studenti di dottorato per partecipare a scuole nazionali e conferenze.

7.4 WP3. The evolution and development of the Italian ARC node

Responsabile: M. MassardiStruttura di appartenenza: INAF-Istituto di Radioastronomia Personale INAF-Istituto di Radioastronomia: J. Brand, M. Massardi, A. Mignano, R. Paladino, E. Liuzzo

Prodotti del WP3



1) Sviluppo della expertise tecnico-scientifica specifica per osservazioni mm-VLBI (Year 1-4)

2) Sviluppo della capacita’ di fornire adeguato supporto agli utenti dei modi polarimetrici di ALMA (Year 1-4)

3) Contribuito allo sviluppo della modalita’ di osservazione in polarizzazione per ALMAmediante la partecipazione alle attivita’ di CSV (Year 1-2)

4) Supporto alle attivita’ di ALMA CSV connesse allo sviluppo della modalita’ VLBI per ALMA (Year 3-4)

ObbiettiviUno degli obbiettivi fondamentali del nodo italiano dell'ALMA Regional Center (ARC) e’ quello di fornire supporto ai potenziali utenti ALMA. Ora che ALMA ha operato per osservazioni (seppur in modo limitato) in due cicli di "Early Science", la comunita’ di utenti e’ maturata e il ruolo dei nodi ARC si appresta a cambiare. In aggiunta al semplice supporto ci verra’ richiesto da una comunita’ astronomica sempre piu’ esigente e preparata di focalizzare le nostre attivita’ e capacita’ su aree tecnologiche e scientifiche ben specifiche cosa’ che all'interno della rete europea dell'ARC ogni nodo abbia una precisa esperienza e contribuisca al funzionamento della rete non su una base puramente geografica, ma scientifica. Il nodo italiano dell'ARC intende sviluppare due aree di competenza nelle quali ha gia’ maturato una considerevole esperienza, e che coincidono con alcune delle aree sulle quali il progetto ALMA stesso sara’ sviluppato nei prossimi anni: polarimetria e VLBI millimetrico.

Obbiettivo 1: polarimetriaL'ARC italiano intende diventare l'esperto europeo per le osservazioni polarimetriche con ALMA. Misurare le proprieta’ in polarizzazione delle sorgenti astronomiche e’ un aspetto importante del programma scientifico di ALMA. Una frazione significativa delle sorgenti astronomiche nelle bande millimetriche producono emissione parzialmente polarizzata. La polarizzazione del segnale e generalmente causata da processi di scattering nelle sorgenti e/o per per effetto della presenza di campi magnetici. La misura dell'orientamento e dell'intensita’ del flusso polarizzato fornisce informazioni sui meccanismi di emissione, sulla geometria della sorgente e sull'allineamento e l'intensita’ dei campi magnetici, che si pensa giochino un ruolo cruciale nei processi di formazione stellare e di attivita’ nucleare galattica (AGN). Tipicamente la frazione di polarizzazione e’ piuttosto bassa, attorno all'1-2%, ma e’ necessario poterla misurare in modo accurato per poterne estrarre l'informazione



astronomica. Per questa ragione uno dei requisiti tecnici piu’ difficili ma anche piu’ importanti da ottenere per ALMA e’ quello di ottenere una precisione nella calibrazione delle misure di polarizzazione al di sotto di 0.1%. Attualmente e’ in corso la fase di verifica e calibrazione per questo modo osservativo e si prevede che osservazioni di tutti i parametri di Stokes saranno offerte, in modo parziale, gia’ a partire dal prossimo ciclo osservativo. Alcuni membri dell'ARC hanno esperienza in polarimetria e l'intero ARC e’ impegnato ad investigare il ruolo che le osservazioni polarimetriche possono svolgere per ciasuno dei campi della nostra esperienza scientifica. In pratica miriamo a migliorare la nostra conoscenza e le nostre capacita’ in polarimetria per poter fornire alla comunita’ ALMA il supporto necessario una volta che il telescopio sara’ operativo anche in modalita’ di polarizzazione completa. Per meglio prepararci e fare esperienza stiamo avanzando richieste per dati polarimetrici anche ad altri telescopi, stiamo riducendo dati esistenti in polarimetria ottenuti con altri interferometri e parteciperemo all'analisi dei dati ottenuti durante la fase di validazione della polarizzazione con ALMA. Allo stesso tempo il nostro gruppo sta svolgendo test del pacchetto di CASA per la riduzione di dati polarimetrici, sviluppando nuove task che possano facilitare le procedure. Il prossimo passo di questo piano di sviluppo per l'ARC italiano richiede l'assunzione di un'esperto in polarimetria da dedicare completamente alle attivita’ ARC connesse con la polarimetria, in modo da aumentare la nostra conoscenza in questo campo. Questo esperto collaborera’ anche con gli altri nodi dell’ARC europeo e con l’osservatorio stesso per portare ALMA alla completa operativita’ dei modi polarimetrici.

Obbiettivo 2: mm-VLBIIl piano di sviluppo delle capacita’ scientifiche di ALMA per i prossimi anni prevede tra i punti cruciali l'utilizzo dell'array di ALMA come stazione di un array globale per mm-VLBI. Osservazioni VLBI a lunghezze d'onda millimetriche permetteranno di studiare in dettaglio il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia e nei nuclei galattici attivi piu’ vicini, e, piu’ in generale, di risolvere le componenti radio compatte associate con i nuclei galattici attivi. Queste componenti sono otticamente spesse alle lunghezze d'onda piu’ lunghe, o oscurate da processi di scattering. Array VLBI in banda millimetrica distribuiti su basaseline di qualche migliaio di chilometri possono osservare a risoluzioni angolari dell'ordine di 20 microarcsec. Questo e’ sufficiente per risolvere l’orizzonte degli eventi del buco nero al centro della nostra Galassia e in M87, ed anche le strutture sulla scala del disco di accrescimento attorno al buco nero massiccio nel quasar piu’ vicino. Altri obiettivi scientifici del



VLBI millimetrico, specialmente a bassa frequenza (come ad esempio nella Banda 2 di ALMA), permetteranno di studiare con estremo dettaglio l’emissione maser da parte di molecole in regioni di formazione stellare e in stelle evolute. L'INAF-Istituto di Radioastronomia ha una lunga esperienza e numerose collaborazioni nella rete VLBI a frequenze radio, ed appare appropriato che l'ARC italiano diventi esperto nel supporto del mm-VLBI con ALMA. Il vantaggio scientifico del VLBI-millimetrico e’ straordinario, ma e’ una tecnica complessa, sia dal punto di vista scientifico che tecnologico a causa degli effetti dell'atmosfera sulle lunghezze d'onda relativamente corte coinvolte (che, ad esempio, richiedono altissima attenzione per la calibrazione delle osservazioni). Considerando l'esperienza con il VLBI nelle frequenze radio dell'istituto che ospita l'ARC italiano, siamo nell'eccellente condizione di poter dare contributi significativi all'inclusione di ALMA nella rete globale del mm-VLBI. Per raggiungere questo obbiettivo e’ importante essere coinvolti fin dal principio. Pertanto abbiamo la necessita’ di arricchire l'ARC con un esperto di mm-VLBI che possa lavorare con lo staff ALMA su questo punto del piano di sviluppo e che possa elevare la competenza dell'ARC in questo campo lavorando col resto dello staff a definire progetti scientifici per gli array VLBI millimetrici esistenti e futuri.

Ammontare previsto

FonteFOE 7%


Incidenza %

Personale strutturato 23333 23333(1) 14.7%Personale post-doc 92250 70000(2) 22250(3) 58.2%Consulenze scientifiche 5000(4) 5000 3.1%Altre prestazioni di terziAttrezzature, strumentazioni e prodotti software

4000(5) 4000 2.5%


9000(7) 70002000(8)

5.7%




TOTALE 158583 111000 47583 100%Tabella – Voci di costo per WP3 – Primo anno1) Il costo del personale strutturato (4 mesi uomo totali).

2) Costo per due unita’ di personale postdoc full-time 3) Costo del personale “postdoc” INAF (3; 3mesi-uomo ciascuno)4) Costo per invitare a Bologna esperti di polarimetria5) Costo per laptop per i due nuovi postocs (2kE ciascuno)6) Spese generali: calcolate assumendo ~20% degli altri costi , escluso il costo delle attrezzature7) Stima dei costi di viaggio per meeting con collaboratori ed esperti alla sede ESO e presso gli altri nodi ARC europei (5 viaggi, 1kE ciascuno soggiorno incluso), negli USA (1 viaggio, 2kE soggiorno incluso). Viaggio in Cile per partecipare alle osservazioni di commissioning (1 viaggio, 2kE). 8) I costi di viaggio saranno parzialmente pagati con altri fondi (ESO, RadioNet)

7.5 WP4. ALMA Band 2 passive components prototypes and testing

Responsabile: R. NestiStruttura di appartenenza: INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri Personale INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri: R. Nesti, D. PanellaIl WP4 ha come obiettivo lo sviluppo dei componenti passivi di front-end della cartridge di ALMA in banda 2, compresa la parte esterna inerente l’ottica di rifocalizzazione. Tale attività prevede lo studio, il progetto, la realizzazione ed il test elettromagnetico su ciascuno dei tre componenti in catena, nell’ordine: sistema di specchi di rifocalizzazione (MIRRORS), feed circolare corrugato (FEED) e trasduttore di modi ortogonali (OMT). Tale attività è da considerarsi, nell’ambito dell’intero progetto, propedeutica e complementare all’attività del WP5 che procederà al progetto della cartuccia ed alla caratterizzazione d’assieme con gli elementi del front-end, sia elettromagneticamente, sia con test di natura meccanica termica e criogenica.L’intero progetto è articolato su quattro anni, comprendendo, per la parte WP4+WP5, il progetto completo dell’intera cartuccia della banda 2 di ALMA, dal progetto elettromagnetico dei singoli componenti, alla loro caratterizzazione, al loro assemblaggio agli studi di sistema, fino alla caratterizzazione completa in ambiente operativo (criogenico).Per la parte WP4 le attività saranno così articolate sinteticamente: il I anno sarà dedicato al progetto dei passivi (FEED, OMT, MIRRORS), all’acquisto di strumentazione e dispositivi necessari e mancanti, alla preparazione della logistica, comprendente allestimento del laboratorio e della camera anecoica. Il tutto finalizzato alla caratterizzazione elettromagnetica dei singoli passivi. Il II anno sarà dedicato all’ingegnerizzazione ed alla realizzazione dei passivi, alla fase di messa a



punto di strumentazione e logistica per i test ed infine ai test stessi. Il III anno sarà focalizzato alla revisione critica del progetto, eventualmente una rivisitazione di parti non soddisfacenti, alla produzione di documentazione ed alla fase iniziale di un contributo più fattivo del WP4 ai lavori del WP5. Il IV ed ultimo anno vedrà essenzialmente la continuazione di questo ultimo punto.

In maggiore dettaglio, le varie attività sono suddivise nei quattro anni nel modo seguente. (1) I anno di attività

a. Definizione delle specifiche elettriche e meccaniche di FEED OMT e MIRRORS. Tale attività prosegue i risultati di uno studio, attualmente in progress e già finanziato da altri enti.

b. Strumentazione per caratterizzazione circuitale e radiativa dei passivi. Acquisizione e sviluppo di un apparato trasmettitore e ricevitore in banda W per misure di antenna. Acquisizione di analizzatore vettoriale operante fino alla banda W per misure a microonde di natura circuitale.

c. Adeguamento strutturale del laboratorio preesistente e della camera anecoica in realizzazione.

d. Design dei passivi FEED, OMT e MIRRORS.(2) II anno di attività

a. Ingegnerizzazione dei passivi FEED OMT e MIRRORSb. Realizzazione dei passivi FEED, OMT e MIRRORS.c. Messa a punto di componentistica ed ambienti per effettuare le misure.d. Sviluppo ed adeguamento di software per acquisizione ed elaborazione dei

dati.e. Test elettromagnetico sui passivi.

(3) III anno di attivitàa. Analisi dei risultati di test e revisione critica del progetto.b. Eventuale revisione e fabbricazione di componenti non soddisfacentic. Report di descrizione del progetto dei passivi: design elettromagnetico,

fabbricazione e test.d. Supporto logistico operativo e funzionale alle attività del WP5 per la

caratterizzazione del sistema cartuccia + specchi di rifocalizzazione.(4) IV anno di attività



a. Continuazione supporto logistico operativo e funzionale alle attività del WP5 per la caratterizzazione del sistema cartuccia + specchi di rifocalizzazione.

Per quanto concerne il I anno di attività, la tabella seguente fornisce una previsione di bilancio organizzato nelle voci opportune, come suggerite nel presente bando.

Ammontare previsto

FonteFOE 7%


Incidenza %

Personale strutturato 58333 58333 (1) 9.5%FormazioneConsulenze scientificheAltre prestazioni di terziAttrezzature, strumentazioni e prodotti software

475500 45000025500(2)

77.1%

MaterialiInfrastrutture 50000(3) 50000 8.1%Spese generali 23000(4) 23000 3.7%Stages e missioni in Italia e all’estero

10000 10000 1.6%


TOTALE 616833 533000 83833 100%Tabella – Voci di costo per WP4 – Primo anno1) Costo del personale strutturato INAF dedicato al progetto. 2) Software e strutture già presenti in OAA o già finanziate (licenze software commerciali, software proprietario, materiali per allestimento della camera anecoica)3) Costi di mantenimento e funzionamento del laboratorio4) Spese generali: calcolate assumendo ~20% del totale degli altri costi, esclusi i costi di acquisizione di attrezzature e strumentazioni

7.6 WP5. Band 2 cartridge prototyping and testing

Responsabile: F. VillaStruttura di appartenenza: INAF/IASF-Bologna



Personale INAF-IASF Bologna: M. Sandri, A. De RosaIl WP5 si prefigge di sviluppare e calibrare in quattro anni un prototipo funzionale di cartuccia per la banda 2 di ALMA. L’attività nel suo complesso prevede lo sviluppo, la costruzione e la verifica funzionale dapprima di un prototipo ingegneristico e poi della cartridge in banda 2. Il prototipo ingegneristico, sulla base dello schema nella figura WP5-a sarà funzionale da un punto di vista delle “performance”, permetterà di identificare le criticità e di consolidare la strumentazione e le procedure di test. Il ricevitore sarà composto da un’antenna e da un OMT (entrambi sviluppati nell’ambito dell’attività del WP4) alla cui uscita ci sono due segnali proporzionali alle due polarizzazioni ortogonali. I due segnali poi vengono amplificati tramite due LNA (Low Noise Amplifiers) che principalmente ne determinano le caratteristiche di rumore. Poi verranno filtrati e, tramite i due mixer, verranno miscelati ad un segnale di riferimento generato da un oscillatore locale (Local Oscillator) per essere convertiti in segnali IF nella banda 4-12 GHz compatibile con l’ingresso del Back-End di ALMA. Il prototipo di cartuccia (Figura WP5-b) sarà invece funzionale anche da un punto di vista termo – meccanico in accordo con le specifiche del criostato di piano focale di ALMA come da figura.

Il lavoro sarà svolto in sinergia con il WP1 ed il WP4. Da un punto di vista tecnologico la criticità più grossa è rappresentata dallo sviluppo degli amplificatori a basso rumore con tecnologia HEMT. Specialmente per quanto riguarda le fonderie per la costruzione dei wafer ed il processo di packaging l’Europa



è indietro rispetto agli Stati Uniti. Tuttavia negli ultimi cinque anni le ricerche in questo settore hanno portato notevoli progressi anche in Europa. Perciò è previsto, nell’ambito dell’attività del WP5, di cercare e selezionare il fornitore degli amplificatori sulla base delle collaborazioni già in atto nell’ambito di ALMA (studio di fattibilità della banda 2+3) ed anche all’interno di progetti italiani di R&D in questo settore.

Figura WP5-a: schema a blocchi del ricevitore per la banda 2

Figura WP5-b: Esempio di cartucce per il piano focale di ALMA. Viene mostrato qui in fotografia un set di quattro cartucce per la banda 3.

Nel dettaglio le attività sono divise in questo modo: (1) I anno di attività (sviluppo del modello ingegneristico)

a. Aggiornamento delle simulazioni elettromagnetiche e termo-meccaniche del ricevitore sulla base degli studi esistenti propedeutici a questa proposta, finanziati da altri enti. Conferma ed eventuale upgrade delle specifiche dei sottosistemi e del radiometro. Update dell’architettura del ricevitore e disegno meccanico dell’unità e delle interfacce termo-meccaniche ed elettriche

b. Disegno e costruzione delle parti meccaniche e del calibratorec. Procurement dell’amplificatore, progetto elettro-meccanico della scatola

relativa e costruzioned. Definizione del piano e delle procedure di integrazione e di test



e. Realizzazione dei lavori necessari per l’upgrade e l’adattamento della cryofacility di test e della strumentazione di laboratorio necessarie

f. sviluppo dell’elettronica e del software necessario per il controllo e l’acquisizione dati del modello ingegneristico

g. Simulazioni elettromagnetiche con l’ottica di ALMA e sviluppo del modello software del radiometro

(2) II anno di attività (Integrazione e calibrazione del modello ingegneristico e progetto iniziale della cartuccia)

a. Integrazione della scatola di amplificazioneb. Integrazione delle sotto unita di componenti passivi (ottica di re-

imaging, feed + OMT) sviluppate dal WP4 e integrazione con lo stadio di amplificazione

c. Campagna di test funzionalid. Campagna di calibrazionee. Identificazione delle criticitàf. Stesura report finali e linee guida per la costruzione della cartuccia g. Progetto preliminare del sistema cartuccia

(3) III anno di attività (costruzione del sistema cartuccia)a. Finalizzazione del progetto della cartuccia includendo gli studi termo-

meccanicib. Realizzazione del sistema cartuccia in banda 2c. Preparazione del piano di testd. Sviluppo della strumentazione di di test (back-end)e. Attività di integrazione e test

(4) IV anno di attività a. Completamento delle attività di testb. Completamento dei report finali e linee guida sulla pre-produzione c. Studio di un piano di ‘prima luce’ per il sistema cartuccia sulle strutture

INAF gia’ presenti (Radiotelescopio di Noto oppure Sardinia Radio Telescope)

La tabella riassuntiva sul fabbisogno finanziario riguarda solo il primo anno di attività che è limitato alla preparazione del modello ingegneristico ed alla preparazione delle facility per i test.

Ammontare Fonte COFIN Incidenza



previsto FOE 7% Altre fonti di copertura

%

Personale strutturato 245000 140000(1) 105000(2) 22.1%Formazione 35000 35000 0 3.1%Consulenze scientificheAltre prestazioni di terzi 125000 125000 0 11.3%Attrezzature, strumentazioni e prodotti software 565000 423000 142000 (3) 50.9%

Materiali 20000 15000 5000 (4) 1.8%Infrastrutture 10000 0 10000(5) 0.9%Spese generali 100000(6) 100000 0 9.0%Stages e missioni in Italia e all’estero 10000 10000 0 0.9%


TOTALE 1110000 848000 262000 100Tabella – Voci di costo per WP5 – Primo anno1) 1 contratto per 12 mesi Thermal engineer e 1 contratto per 12 mesi per AIV manager2) Cofinanziamento INAF con mesi uomo (totali 18) personale TI3) Cofinanziamento INAF con Attrezzature hardware e software già presenti in istituto (licenza software EM per antenne GRASP , Calibratore, strumentazione elettronica di laboratorio)4) Materiale grezzo per lavorazioni meccaniche ed utensileria già presenti in officina IASFBO5) Spese di mantenimento laboratorio incluse nel bilancio preventivo di Istituto.6) Spese generali: calcolate al rate di ~20% del totale dei costi (esclusi i costi di acquisizione delle attrezzature e strumentazioni)

7.7 WP6. Laboratory Astrophysics

Responsabile: M.E. PalumboStruttura di appartenenza: INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania Personale INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania: G. Baratta, R. Di Benedetto, V. Greco, M.E. Palumbo, G. StrazzullaPersonale INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri: J.R. BrucatoPersonale esterno Universita’ di Catania: G. Compagnini (Dipartimento di Chimica)



Prodotti del WP61. Acquisizione della camera a vuoto, dello spettrometro di massa, del laser e altre

apparecchiature (Year 1)2. Installazione dell’apparato speriementale in laboratorio (Year 2)3. Calibrazione e primi esperimenti di controllo sensibilita’ (Year 3)4. Esperimenti con ghiacci puri e irraggiati, e con miscele di interesse astrofisico

(Year 4)

Obiettivi del WP6L’obiettivo del WP6 è di costruire un apparato sperimentale nuovo ed originale per l’analisi con tecniche non convenzionali di ghiacci dopo l’irraggiamento con ioni veloci allo scopo di rivelare le specie meno abbondanti che non possono essere rivelate con le tecniche convenzionali (spettroscopia infrarossa e spettroscopia Raman). Sulla base della letteratura disponibile non risulta che un simile apparato sperimentale sia operativo in altri laboratori specializzati nello studio dei processi chimici che avvengono nello spazio. Il nuovo apparato sperimentale ci darà la possibilità di studiare “in situ” i processi chimici causati dall’irraggiamento con ioni veloci. Una rappresentazione schematica del nuovo apparato sperimentale è riportata di seguito. Durante il primo anno si procederà alla acquisizione della nuova strumentazione. Poiché la strumentazione richiesta verrà assemblata per la realizzazione di un apparato sperimentale nuovo ed originale sarà necessario realizzare alcune componenti ad hoc, montare e testare alcune parti dell’apparato prima dell’acquisto di altre. Questo richiederà un intensa attività che include adeguate indagini di mercato, contatti con ditte specializzate e test di laboratorio.



La procedura sperimentale prevista è la seguente: Deposito di un ghiaccio (puro o miscela) sul substrato freddo (T=10 K); Irraggiamento del campione con ioni ad energia 0.1-0-4 MeV; Ablazione del campione con un impulso laser; Trasporto delle molecole rimosse tramite un flusso di He in espansione

supersonica; Ionizzazione delle molecole tramite un secondo laser; Analisi con uno spettrometro di massa a tempo di volo (TOF-MS).

Strumentazione disponibile presso INAF – Osservatorio Astrofisico di Catania(http://web.ct.astro.it/weblab/)

Impiantatore 200 kV Danfysik + sistema per l’analisi “in situ” (tramite spettroscopia infrarossa, Raman, UV-Vis-NIR) degli effetti indotti da radiazione UV e ioni veloci a bassa temperatura su bersagli solidi (ghiacci, silicati, materiali carboniosi). L’analisi “in situ” è effettuata in condizioni di ultra alto


http://web.ct.astro.it/weblab/


vuoto (UHV) in una camera equipaggiata con un criostato a ciclo chiuso di elio (10-300 K)

Spettrometro UV-Vis-NIR Perkin-Elmer Lambda 19 + sfera integratrice (intervallo 190-2500 nm)

Mini-spettrometro UV-Vis-NIR Ocean Optics con fibre ottiche (intervallo 260-900 nm)

Spettrometro FTIR Bruker Equinox 55 (intervallo 400-12000 cm-1) + microscopio FTIR (intervallo 600-10000 cm-1)

Spettrometro FTIR Bruker Vertex 70 (intervallo 400-25000 cm-1) Lampada UV Lyman-alpha + sistema per la misura “in situ” del flusso di fotoni Laser Nd-YAG 266 nm UV (20 kHz, 30 mW) Spettrometro Raman Triplemate 1877E SPEX equipaggiato con rivelatore CCD

+ illuminatore confocale DILOR (macro + microscopio) + laser multiriga a ioni di Ar

Mini-spettrometro Raman HORIBA (200-3300 cm-1) equipaggiato con rivelatore CCD + testa di misura a fibre ottiche e laser a diodi 300 mW, 785 nm

Strumentazione richiestaNoi proponiamo di modificare l’apparato sperimentale esistente al fine di studiare la formazione di molecole complesse in seguito a irraggiamento di ghiacci di interesse per l’astrofisica usando un metodo interdisciplinare e non convenzionale. Tuttavia è nostra intenzione mantenere operative tutte le tecniche di analisi già esistenti. La nuova strumentazione verrà sistemata nei locali disponibili all’Osservatorio Astrofisico di Catania. La strumentazione richiesta è descritta di seguito e una stima dei costi è riportata in parentesi.

Spettrometro di massa a tempo di volo con specchio ionico (reflectron) (350000 EUR)

Laser per l’ablazione del campione (200000 EUR) Laser sintonizzabile per la ionizzazione delle molecole (350000 EUR) Componenti da vuoto (camere, flange, valvole, linee, ecc.) (200000 EUR) Pompe da vuoto (pompa ionica, pompe turbo molecolari, misuratori di

pressione, ecc.) (300000 EUR) Criostato a ciclo chiuso di elio (T=10-300 K) + sistema micrometrico di

posizionamento xyz (100000 EUR) Sistema per la generazione di un flusso supersonico di elio (100000 EUR)



Risultati attesiPrimo anno:Acquisizione della nuova strumentazione con le seguenti priorità:

1. Camera da vuoto e sistema per raggiungere le basse temperature2. Spettrometro di massa a tempo di volo e laser

Secondo anno:Installazione della nuova strumentazione

Terzo anno:Prove e test della strumentazione e publicizzazione dei risultati più rilevanti dal punto di vista tecnologico. In particolare si verificherà qual è il limite minimo per la rivelazione di specie molecolari effettuando dei test con piccole quantità note di una data specie in ghiacci puri ed in miscele. Inoltre si valuteranno eventuali effetti dovuti alla matrice. Quarto anno (ed anni successivi)Completata l’installazione ed i test si procederà a realizzare gli esperimenti con le seguenti priorità:

1. Esperimenti con la nuova strumentazione con ghiacci puri (per es. H2O, CO, CH4, NH3, CH3OH, ecc.) ed analisi “in situ” del campione irraggiato

2. Esperimenti con miscele di interesse per l’astrofisica ed analisi “in situ” del campione irraggiato

Sviluppo temporale primo anno di attivitàNei primi mesi di procederà alla pubblicazione del bando e alla selezione di un collaboratore di ricerca; si effettuerà un’indagine di mercato e si prenderanno contatti con ditte specializzate per l’acquisizione della strumentazione richiesta. Nei mesi successivi si procederà all’acquisizione della nuova strumentazione con le seguenti priorità temporali:

1. Camera da vuoto, pompe da vuoto e sistema per raggiungere le basse temperature

2. Sistema per la generazione di un flusso supersonico di elio3. Spettrometro di massa a tempo di volo e due laser



Ammontare previsto

FonteFOE 7%

COFINAltre fonti

di copertura

Incidenza %

Personale strutturato 2040001) 1865002)

175003) 10.8%Formazione 350004) 35000 1.8%Consulenze scientificheAltre prestazioni di terziAttrezzature, strumentazioni e prodotti software 1600000 1600000 84.3%Materiali 10000 10000 0.5%InfrastruttureSpese generali 480005) 48000 2.5%Stages e missioni in Italia e all’estero 2500 2500 0.1%Spese di pubblicizzazioneAltri costi funzionali al progetto

TOTALE 1899500 1695500 204000Tabella – Voci di costo per WP6 – Primo anno1) Il costo del personale strutturato è stato effettuato assumendo un costo medio di 70 kE/anno e contando i mesi uomo necessari per il primo anno del progetto (35 mesi uomo)2) Costo del personale INAF (32 mesi uomo)3) Costo del personale universitario (3 mesi uomo)4) Costo per un postdoc per 1 anno dedicato al progetto5) Spese generali: calcolate assumendo ~20% dei costi, escluse strumentazioni, attrezature, e materiali

7.8 WP7. Options for a Green-ALMA

Responsabile: L. Testi Struttura di appartenenza: INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri

Prodotti del WP71. Affidamento ad una azienda specializzata dell’incarico per esecuzione dello

studio di fattibilita’ per la produzione di energia pulita per ALMA (Year 1)2. Acettazione dello studio di fattibilita’ completo (Year 1)3. Presentazione dello studio di fattibilita’ nelle sedi competenti (Year 2)

Goals of WP7Obiettivo di questo workpackage e’ di commissionare ad una azienda specializzata italiana un’analisi delle opzioni per la parziale sostituzione della attuale produzione da combustibile fossile del fabbisogno energetico di ALMA a fonti di energia rinnovabile.



Verra’ eseguita una gara per assegnare il servizio di consulenza, saranno predisposte le informazioni necessarie e si seguira’ lo svolgimento del lavoro da parte dell’azienda esterna. Lo scopo sara’ quello di ottenere un rapporto sulla fattibilita’ tecnico-economica per la produzione e l’accumulo di energia da fonti rinnovabili per ALMA. Lo studio considerera’ la situazione geografica dell’osservatorio nel nord del Cile, inclusa la necessita’ di servire i due siti a quota 2900 e 5000m. Verra’ prodotto un piano economico finanziario e un piano progettuale per definire le fasi principali, le tempistiche e i costi della realizzazione finale. L’esito finale dello studio sara’ trasmesso alle sedi competenti di ESO/ALMA e, se praticabile, nel corso del secondo e terzo anno di iALMA si cercheranno di attivare i canali di finanziamento per portare alla fase di progettazione esecutiva e realizzazione, anche mediante il tentativo di ricorso a fondi infrastrutturali europei.

Lo sviluppo temporale e’ quello di assegnare la commessa entro il primo trimestre del progetto con lo scopo di completare lo studio nei nove mesi successivi e comunque entro il primo anno del progetto.

Ammontare previsto

FonteFOE 7%


Incidenza %

Personale strutturato 5800 5800(1) 6.1%FormazioneConsulenze scientificheAltre prestazioni di terzi 70000(2) 70000 73.9%Attrezzature, strumentazioni e prodotti softwareMaterialiInfrastruttureSpese generali 4000(3) 4000 4.2%Stages e missioni in Italia e all’estero

15000(4) 15000 15.8%




TOTALE 94800 89000 5800Tabella – Voci di costo per WP7 – Primo anno1) Il costo del personale strutturato INAF per seguire l’esecuzione dello studio di fattibilita’, il calcolo è stato effettuato assumendo un costo medio di 70 kE/anno e contando i mesi uomo necessari per il primo anno del progetto (1 mese uomo)2) Costo atteso dello studio di fattibilita’, basato su richiesta informale a aziende specializzate per il costo di uno studio del tipo richiesto nella situazione geografica di ALMA e uno sviluppo temporale di 9 mesi3) Spese generali: calcolate assumendo ~20% dei costi, escluso il contratto di consulenza4) Costo per viaggi del personale INAF e dei consulenti in Italia, Europa e Cile.

7.9 WP8. iALMA Outreach

Responsabile: F. Rea Struttura di appartenenza: INAF-Sede Centrale

Obiettivo di questo workpackage e’ di predisporre una attivita’ di produzione di materiale didattico-divulgativo-informativo sul progetto iALMA, in sintonia con le normali attivita’ del’’Ufficio Comunicazione INAF e del dipartimento ePOD di ESO.

Ci proponiamo di predisporre materiale informativo sugli obiettivi scientifici e tecnologici di iALMA, ad esempio sotto forma di opuscoli informativi e “flyers” in italiano e inglese da distribuire in varie sedi (conferenze pubbliche, scuole superiori, mostre INAF, conferenze internazionali) al fine di promuovere il progetto nel pubblico e tra gli scienziati a livello internazionale. Verra’ predisposto del materiale audio-visivo di supporto per conferenze pubbliche e per promuovere nel pubblico gli scopi e i risultati del progetto. Il WP8 sara’ anche responsabile per pubblicare i risultati del progetto (report scientifici e tecnologici e i risultati dello studio di fattibilita’ per la produzione di energia alternativa) in forma adeguata al loro utilizzo nelle sedi competenti al finanziamento e il “policy making” (italiano, europeo e di ALMA).

Pensiamo che il progetto iALMA abbia un grande potenziale sia nell’ambito dell’attività di divulgazione scientifica che di marketing per INAF e le aziende italiane. Per questo motivo abbiamo preparato un pacchetto dedicato da inserire nelle attività consuete di comunicazione e divulgazione di ESO e INAF.

INAF ha una struttura centrale di comunicazione che coordina un web magazine (Media INAF, il più seguito nel campo astronomico in Italia) e una WebTV (INAFTV).



Naturalmente questa struttura copre anche le normali attività di un ufficio centrale di comunicazione: relazioni con i media, relazioni pubbliche e istituzionali, eventi, laboratori ecc... Inoltre INAF ha 17 strutture territoriali (osservatori e centri di ricerca) su tutto il territorio italiano. Ogni osservatorio e ogni centro di ricerca ha un ufficio didattica e divulgazione che ha uno stretto legame con le scuole del suo territorio.

In questo contesto vorremmo realizzare un video documentario (circa 30 ') che descriverà tutto lo sviluppo del progetto iALMA. Per questo abbiamo in programma di girare filmati in Cile, in Europa e in Italia. Lo stesso video può essere utilizzato sia per le attività didattiche che per il marketing e/o comunicazione multimediale. Si realizzerà una versione breve (3 minuti) quale video pubblicitario.

Inoltre si realizzerà una brochure sul progetto iALMA (4 o 8 pagine) che descrivono il progetto e i possibili spin off derivanti da esso. Inoltre realizzeremo un dvd con una versione flash della brochure, i video e una versione interattiva della brochure e/o una chiave usb con i prodotti stessi. Infine, vorremmo realizzare una borsa con il marchio iALMA per presentare tutti questi prodotti.

Riteniamo che questi prodotti multimediali possano effettivamente comunicare i punti di forza di iALMA ad un pubblico ampio e diversificato.

Ammontare previsto

FonteFOE 7%


Incidenza %

Personale strutturato 70000 70000(1) 43.0%FormazioneConsulenze scientificheAltre prestazioni di terzi 42000 42000 25.8%Attrezzature, strumentazioni e prodotti softwareMaterialiInfrastruttureSpese generali 16000 16000 9.8%Stages e missioni in Italia e 10000 10000 6.1%



all’esteroSpese di pubblicizzazioneAltri costi funzionali al progetto 25000 25000 15.3%

TOTALE 163000 93000 70000 100%Tabella – Voci di costo per WP7 – Primo anno1) Il costo del personale strutturato INAF, il calcolo è stato effettuato assumendo un costo medio di 70 kE/anno e contando i mesi uomo necessari per il primo anno del progetto (12 mesi uomo).

8 Costo del progetto

Il progetto iALMA si sviluppa su un periodo quadriennale, date le necessita’ di investimento nelle attrezzature di laboratorio e nell’acquisizione dei componenti per il protipo di ricevitore, la maggior parte del costo e’ concentrata nel primo anno, quando verranno effettuati la maggior parte degli investimenti. Negli anni successivi i costi saranno prevalentemente di personale e funzionamento. Fa eccezione il terzo anno che racchiude anche i costi importanti per la fabbricazione del prototipo di cartridge in banda 2, e un secondo ciclo di tre borse di dottorato. La tabella riporta i costi stimati per ciascun anno di attivita’ in kEuro. Una significativa frazione dei fondi per gli anni 2, 3 e 4 dovranno essere ottenuti in modo competitivo da altre fonti. Al momento ci aspettiamo di sottomettere un proposal a ESO per la prosecuzione dello studio del ricevitore ALMA Band 2 in collaborazione con il consorzio internazionale, che potrebbe coprire una parte del fabbisogno del progetto, in parallelo porteremo avanti altre iniziative di finanziamento a livello italiano ed europeo (inclusi possibili richieste di prosecuzione di questo finanziamento al MIUR).

2014 2015 2016 2017INAF 817 652 631 576MIUR 3852 -- -- --Altri fonti di finanziamento 86 80

(1)+722(2)80(1)+1509(2)

80(1)+571(2)

TOTALE 4755 1374 2140 1147

Tabella – Riepilogo costo totale di progetto (in KEuro)

NOTE.



(1) 80 kE/anno da partecipazione a iALMA delle Universita’ di Bologna, Cagliari e Firenze

(2) 722kE, 1509kE, and 571kE per gli anni 2, 3 e 4, sono da reperire attraverso altre fonti di finanziamento.

Nel primo anno, le spese risultano così suddivise (tabella riassuntiva dei WP)Ammontare previsto

FonteFOE 7%


Incidenza %

Personale strutturato 828266 140000 688266 17.4%Formazione 382750 355000 27750 8.0%Consulenze scientifiche 5000 5000 0.1%Altre prestazioni di terzi 237000 237000 5.0%Attrezzature, strumentazioni e prodotti software

2670500 2503000 167500 56.2%

Materiali 30000 25000 5000 0.6%Infrastrutture 60000 50000 10000 1.3%Spese generali 265000 265000 5.6%Stages e missioni in Italia e all’estero

95500 92500 3000 2.0%

Spese di pubblicizzazione 1000 1000 <1%Altri costi funzionali al progetto

180000 178000 2000 3.8%

TOTALE 4755016 3851500 903516 100%Tabella – Riepilogo costi per il primo anno

8.1 Ritorni economici

iALMA e’ fortemente connesso al tessuto produttivo delle imprese italiane. L’acquisizione della strumentazione e dei prodotti software per i laboratori avverra’ facendo uso delle possibilita’ offerte dalle aziende italiane o multinazionali a partecipazione italiana, ove possibile. La produzione dele componenti per il prototipo di ricevitore in Banda 2 verra’ eseguita da aziende italiane. L’obiettivo primario di questa stretta collaborazione con le aziende italiane e’ di sviluppare in Italia la capacita’ di produrre la componentistica necessaria al ricevitore. Quando l’ALMA Band 2 entrera’ nella fase di produzione di serie dei 73 ricevitori, per equipaggiare



tutte le 66 antenne piu’ i ricambi, il lavoro sui prototipi eseguito per iALMA mettera’ le aziende italiane in una posizione ottimale per poter accedere in modo competitivo alle commesse per la produzione di serie. Il costo complessivo di una produzione in serie di ricevitori ALMA oscilla tra 30ME e 40ME, a seconda della banda e della tecnologia utilizzata, e’ chiaro quindi che il ritorno di commesse in Italia pari a una frazione del 33% del totale renderebbe l’investimento di iALMA vantaggioso dal punto di vista puramente economico, senza contare i benefici nella ricerca scientifica e tecnologica.Nel dettaglio, per quanto riguarda il WP4 si pensa di:

sviluppare i prototipi dei componenti passivi (FEED , OMT, MIRRORS) in collegamento con le aziende italiane.

Consolidare un rapporto di lavoro / collaborazione con i rappresentanti italiani delle ditte multinazionali potenziali fornitori del VNA (Vectorial Network Analyser). Questo punto è importante per instaurare una sinergia tra fornitori di strumentazione di laboratorio di precisione e gli enti di ricerca italiani in vista dell’ottimizzazione delle risorse.

Cercare di creare una competenza italiana per la progettazione di camere anecoiche e relativa fornitura di materiale assorbente alle microonde.

Riguardo al WP5 si prevedono subito nel arco del primo anno di attività i seguenti vantaggi:

verranno commissionati all’industria i lavori di aggiornamento della criofacility e del laboratorio di test del ricevitore in banda 2.

Verrà commissionata all’industria la lavorazione di alta precisione e tecnologia per la scatola che conterrà gli amplificatori.

L’aggiornamento del laboratorio e della criofacility permetterà di avere a disposizione una facility d’avanguardia che potrà in futuro essere messa a disposizione sia all’industria che al altri enti di ricerca. In questo contesto, unitamente all’esperienza in più acquisita del personale IASF-BO, si penserà ad un aggiornamento della criofacility il più possibile modulare ed adattabile a futuri progetti in modo da renderla utilizzabile il più possibile.

L’adattamento del calibratore presente nei laboratori dello IASF-BO verrà affidato ad un industria meccanica. L’esperienza acquisita negli anni dai ricercatori dell’IASF-BO verrà resa disponibile all’industria in modo da essere competitiva a livello europeo.



Lo sviluppo di un radiometro come quello proposto qui è sicuramente un passo importante sia per la ricerca sperimentale e tecnologica italiana sia per l’industria in quanto permette di prevedere una roadmap per allinearsi nel corso degli anni a venire con gli altri paesi prima Europei e poi Extraeuropei nel campo dello sviluppo delle tecnologie millimetriche.

E’ ovvio che la capacità dell’industria italiana di costruire sottosistemi ad alte prestazioni alle microonde e onde millimetriche quale quelli del ricevitore in banda 2 per ALMA può ulteriormente essere sfruttata per lo sviluppo di altri sistemi sia dedicati alla radioastronomia che ad applicazioni di altro genere quali ad esempio l’osservazione della terra dallo spazio, lo studio dell’atmosfera, e più in generale strumentazione radiometrica (ad esempio radar o imaging passivo). Infatti lo sviluppo di tecnologie nelle microonde ha importanti ricadute applicative, in generale per lo sviluppo dei Radar, ma anche per dispositivi specifici per la sicurezza negli aeroporti, e.g. TADAR (vedi ad esempio http://www.esa.int/ita/ESA_in_your_country/Italy/Lo_spazio_per_la_sicurezza_negli_aeroporti/(print). Le stesse tecnologie vengono utilizzate per lo sviluppo di ponti radio a corto raggio e per la sensoristica a microonde di corto e medio-corto raggio.

9 Stato dell’arte e risultati attesi

9.1 Stato dell’arte

L’osservatorio ALMA e il contributo italianoALMA e’ attualmente la piu’ importante collaborazione internazionale per un osservatorio terrestre per lo studio dell’Universo. Fin dalla seconda meta’ degli anni ottanta, la costruzione di un grande osservatorio per le microonde e’ stata una priorita’ per l’Europa, il Nord America e il Giappone. Il raggiungimento degli obiettivi scientifici di ALMA e’ una priorita’ nei piani a lungo termine di tutti questi paesi, in particolare, per l’Europa, la Science Vision di Astronet e i piani a lungo termine di tutti i principali paesi (incluso il Piano a Lungo Termine dell’INAF). L'obiettivo principale di ALMA e' lo studio delle nostre origini cosmiche mediante l'osservazione della formazione ed evoluzione di stelle e galassie e, soprattutto, della chimica delle molecole organiche complesse in regioni di formazione planetaria. Alcuni degli obiettivi scientifici specifici includono: lo studio della formazione ed evoluzione delle galassie dalle origini dell’Universo ad oggi, lo studio della formazione di stelle e sistemi planetari nella nostra Galassia e nei dintorni del nostro Sistema Solare, lo


http://www.esa.int/ita/ESA_in_your_country/Italy/Lo_spazio_per_la_sicurezza_negli_aeroporti/(print

http://www.esa.int/ita/ESA_in_your_country/Italy/Lo_spazio_per_la_sicurezza_negli_aeroporti/(print


studio della chimica delle molecole complesse e pre-biotiche nello spazio interstellare e nelle regioni di formazione dei sistemi planetari.

L’Europa partecipa per una quota complessiva del 37,5% alla costruzione e gestione di ALMA tramite l’organizzazione intergovernativa ESO, di cui l’Italia e’ Stato Membro dal 1982. Gli altri partner internazionali di ALMA sono il Nord America (37,5%, Stati Uniti e Canada), l’Asia dell’Est (25%, Giappone e Taiwan) e il Cile, stato che ospita l’osservatorio. L’osservatorio sta completando la prima fase di costruzione ad una quota di 5000m nella regione del deserto di Atacama nel nord del Cile. Questa prima fase prevede il completamento dei 66 telescopi che compongono ALMA ed una parte della strumentazione per l’analisi della radiazione. L’Italia ha dato un contributo di primo piano a questa fase di costruzione dell’osservatorio tramite la partecipazione a ESO: diversi centri di ricerca di INAF sono stati coinvolti nella progettazione di componenti di elettronica digitale di correlazione e dispositivi a microonde di ricezione del segnale (Arcetri), sviluppo del software di controllo (Trieste) e ovviamente alla definizione degli obiettivi e delle specifiche scientifiche tramite la partecipazione a vari gruppi di lavoro. All’attiva partecipazione scientifica e tecnologica al progetto e’ corrisposto anche un notevole ritorno di commesse industriali per le imprese italiane di alta tecnologia: gruppi di imprese italiane hanno ricevuto importanti commesse (in termini della frazione del valore complessivo del contributo europeo al progetto), ad esempio per lo sviluppo e costruzione del prototipo delle antenne, per la progettazione e produzione di antenne prodotte in Europa, la progettazione di una grossa frazione delle stazioni per le antenne a 5000m di quota.

Una tra le voci piu’ importanti del bilancio annuale del funzionamento di ALMA e’ il costo del combustibile fossile per la produzione di energia. ALMA ha attualmente un impianto di tre turbine multi-fuel per produrre fino ad un massimo di 14MW mediante combustione di LPG piu’ alcuni generatori secondari Diesel. Il fabbisogno medio continuo di ALMA nella fase di operazioni e’ stimato in quasi 5MW, con picchi significativamente piu’ alti nei cosiddetti modi di osservazione “fast switching” (durante i queli le antenne sono sottoposte a sontine accelerazioni per puntare sorgenti diverse in cielo ogni pochi secondi). Il sito di ALMA offre notevoli potenzialita’ per la produzione di energia pulita da fonti rinnovabili (solare, eolico e geotermico), l’osservatorio e’ intenzionato ad esplorare la possibilita’ di sostituire parte della produzione a forte impatto ambientale con una di queste fonti nel futuro.



Un intervento di questo tipo ha la possibilita’ di abbattere significativamente i costi di produzione energetica a lungo termine e quindi permettere l’investimento di una maggiore parte del budget di funzionamento allo sviluppo delle capacita’ scientifiche. Per questo motivo l’ALMA Science Advisory Committee raccomanda ormai da diversi anni che vengano eseguiti degli studi di fattibilita’ per l’utilizzo di energie rinnovabili.

I primi risultati scientifici e la fase di sviluppo di ALMASeppure la prima fase di costruzione non sia ancora completata, ALMA ha gia' cominciato una prima serie di osservazioni scientifiche utilizzando una frazione di circa il 30% delle sue potenzialita’ nella seconda meta’ del 2011. La risposta della comunita’ internazionale e’ stata sorprendentemente elevata, a dimostrazione del livello di eccellenza scientifica dell’osservatorio: sono state presentate proposte per l’utilizzo di ALMA almeno un fattore 10 superiori al tempo disponibile. La dura selezione dei progetti prioritari e’ stata eseguita da un comitato di 50 esperti internazionali, e ricercatori italiani sono alla guida di vari progetti di altissimo profilo scientifico (circa il 10% dei progetti Europei). I primi risultati di ALMA includono la scoperta di molecole fondamentali per lo sviluppo della vita in un giovane sistema proto-planetario (ESO PR eso1234, http://www.eso.org/public/news/eso1234/), nuove indicazioni sul meccanismo di formazione dei sistemi planetari (ESO PR eso1216/eso1248/eso1301, http://www.eso.org/public/news/eso1216/ , http://www.eso.org/public/news/eso1248/, http://www.eso.org/public/news/eso1301/ , vedere anche PR INAF del 30/11/2012: http://www.media.inaf.it/2012/11/30/un-disco-inedito-per-alma/) e l’arricchimento del mezzo interstellare di molecole complesse e polvere durante le fasi finali dell’evoluzione stellare (ESO PR eso1239, http://www.eso.org/public/news/eso1239/). I ricercatori italiani hanno gia’ cominciato ad ottenere risultati di assoluta eccellenza in particolare nelle aree scientifiche di piu’ stretta pertinenza del progetto iALMA: lo studio delle molecole organiche complesse e l’evoluzione della polvere nelle regioni determinanti per la formazione dei sistemi planetari, alcuni risultati sono mostrati in figura. Altri programmi a guida italiana approvati nelle aree dello studio della chimica delle molecole complesse e deuterate e dell’evoluzione della componente solida dei dischi protoplanetari sono pianificati per l’osservazione in alta priorita’ nel corso del 2013.


http://www.eso.org/public/news/eso1239/

http://www.media.inaf.it/2012/11/30/un-disco-inedito-per-alma/

http://www.media.inaf.it/2012/11/30/un-disco-inedito-per-alma/




Figure 1. Esempi di alcuni dei risultati scientifici di ALMA piu’ pertinenti alle tematicche scientifiche di iALMA e ottenuti nello scorso anno dai ricercatori italiani coinvolti nella proposta. In alto: metanolo (CH3OH), metyl cianide (CH3CN), cianoacetylene (HC3N), osservate in un disco attorno a una (proto-)stella massiccia; in basso a destra: methyl formate (CH3OCHO) e ketene (H2CCO) osservate in un sistema analogo al Sistema Solare in formazione; in basso a sinistra: evidenza di aggregazione di grani in agglomerati solidi di grandi dimensioni (primo passo per la formazione di pianeti rocciosi come la Terra) nei dischi protoplanetari attorno alle nane brune giovani.

Questi primi risultati hanno gia’ evidenziato l’enorme potenziale di ALMA per lo studio della formazione delle molecole complesse nelle nubi interstellari e nelle regioni di formazione planetaria, aprendo la strada allo studio della chimica delle molecole essenziali per lo sviluppo della vita sui pianeti. La grande sensibilita' di ALMA sta finalmente permettendo l'osservazione di molecole complesse poco abbondanti, ma essenziali per la chimica delle molecole biologiche. Le catene chimiche ed i processi di produzione di queste molecole sono ancora non chiari e devono essere studiati in laboratorio. L'analisi della produzione di molecole cosi' poco abbondanti in laboratorio richiede un salto di qualita' dalla spettroscopia Raman o



infrarossa alla spettroscopia di massa per misurare direttamente le molecole prodotte, invece di rivelarle indirettamente dalla loro emissione elettromagnetica.

L’utilizzo scientifico di ALMA da parte degli astronomi e’ facilitato dal ruolo essenziale dell’ALMA Regional Centre (ARC) Europeo e dai suoi sette nodi distribuiti in altrettanti stati e coordinati da un nodo centrale situato ad ESO-Garching. Al fine di garantire il dovuto ritorno scientifico per la comunita’ italiana, INAF ha creato e sviluppato fin dal 2005 un ARC-node presso la struttura Istituto di Radioastronomia a Bologna. I nodi operano in stretta collaborazione tra loro e col nodo centrale a ESO. Ogni nodo contribuisce con la propria esperienza in modo da garantire che sia sfruttata al massimo la competenza europea nel campo dell'astronomia millimetrica e dell'interferometria. Il nodo italiano dell'ARC ha uffici all’interno dell’INAF-IRA per lo staff e gli utenti, e si e’ dotato di potenti mezzi di calcolo e per l’archiviazione di dati; attualmente l’ARC node da impiego a 2 membri dello staff e a 5 post-doc (incluso un ESO EC-FP7-Cofund fellow) esperti in astronomia millimetrica e/o interferometria, e un system manager. Uno dei principali obbiettivi dell'ARC e’ quello di supportare i potenziali utenti ALMA nella preparazione e nell'invio delle proposte osservative, nel seguire i progetti ALMA accettati (come Contact Scientist), dino alla fase di accertamento della qualita’ dei dati, per fornire assistenza con la riduzione dati con il Common Analysis Software Applications (CASA), con l'estrazione dei dati dall'archivio ALMA, e con la gestione di grandi pacchetti di dati. L'ARC italiano sviluppa anche nuove task CASA, investiga nuove tecniche di riduzione e gestione dati (anche provando l'utilizzo di tecnologie GRID), e istruisce la comunia’ italiana che opera nelle bande millimetrica e submillimetrica, e stimola la discussione e la collaborazione scientifica attraverso l'organizzazione di workshop e scuole.

Adesso che la prima fase di costruzione volge al termine, sono in fase di definizione le priorita’ scientifiche e gli sviluppi strumentali e le nuove capacita’ di ALMA nel medio-lungo periodo (5-10 anni). Tra le priorita’ scientifiche gia’ individuate ci sono: lo sviluppo completo delle capacita’ polarimetriche per ALMA, queste verranno sviluppate nell’immediato futuro con l’obiettivo di eseguire osservazioni scientifiche entro 1-2 anni; lo sviluppo delle capacita’ di usare ALMA come stazione della rete mondiale di mmVLBI, l’INAF e’ attualmente coinvolto, in collaborazione con altri istituti europei ed extra-europei, all’ ALMA Phasing Project, che si propone di arrivare entro il 2014 ad avere le prime osservazioni con la rete globale mmVLBI; in parallelo viene incoraggiato lo sviluppo di ricevitori di nuova concezione per le



regione spettrali attualmente non coperte da ALMA, in particolare, per lo studio delle molecole organiche complesse, delle molecole deuterate e della polvere cosmica viene incoraggiato lo sviluppo di un ricevitore per la banda di frequenza 67-90GHz (Banda 2). INAF e’ coinvolto in uno studio preliminare portato avanti da un consorzio internazionale guidato da Manchester University nel Regno Unito e che include, oltre a INAF, i partners STFC, Oxford University e IRAM. Cosi’ come nella prima fase di costruzione di ALMA, la costruzione vera e propria di nuova strumentazione potra’ essere finanziata direttamente da ESO (per l’Europa) con commesse dirette a imprese o istituti di ricerca. Tuttavia, l’essenziale fase di R&D per preparare le tecnologie necessarie e la fase di test dei prototipi per la produzione di strumenti di nuova concezione, lo sviluppo delle competenze necessarie presso l’ARC node italiano, ed il lavoro preparatorio scientifico astrofisico e di laboratorio debbono essere principalmente finanziate a livello delle singole nazioni. Tutti questi sono aspetti fondamentali e strategici per l’INAF e la comunita’ scientifico-tecnologica italiana per poter partecipare da protagonisti alla costruzione degli sviluppi strumentali di ALMA e sfruttarne appieno le potenzialita’ scientifiche.

9.2 Risultati attesi

Obiettivi scientifici di questo progettoL’obiettivo scientifico principale di iALMA e’ di attuare una strategia di sviluppo tecnologico/strumentale e scientifico per permettere ai ricercatori italiani di affrontare compiutamente con ALMA lo studio della chimica delle molecole complesse nelle fasi iniziali della formazione di stelle e pianeti e lo studio dell’evoluzione delle galassie nell’Universo. Per questo scopo e’ necessario procedere su tre fronti distinti ma strettamente connessi: lo sviluppo del supporto all’utilizzo scientifico di ALMA da parte della comunita’ italiana, lo sviluppo della partecipazione italiana alle potenzialita’ strumentali di ALMA con ricevitori di nuova generazione, e lo sviluppo in Italia di esperimenti di laboratorio di nuova generazione in grado di riprodurre e studiare in laboratorio i processi chimici attesi nei ghiacci interstellari, misurando anche i tassi di produzione di molecole complesse molto rare.

Sviluppo del supporto all’utilizzo scientifico da parte della comunita’ italiana . Le nuove capacita’ scientifiche offerte da ALMA implicheranno la necessita’ di sviluppare nuove competenze nell’ARC node italiano, in modo da permettere che l’utilizzo scientifico di ALMA da parte della comunita’ italiana resti di altissimo livello. In particolare, in questo progetto ci proponiamo di sviluppare



le competenze dell’ARC node nell’area delle osservazioni polarimetriche e VLBI. L'ARC italiano intende diventare l'esperto europeo per le osservazioni polarimetriche con ALMA. Misurare le proprieta’ in polarizzazione delle sorgenti astronomiche e’ un aspetto importante del programma scientifico di ALMA, ad esempio come strumento per la misura dei campi magnetici e del loro ruolo nella formazione di stelle, pianeti e attivita’ AGN. Tipicamente la frazione di polarizzazione e’ piuttosto bassa, attorno all'1-2%, ma e’ necessario poterla misurare in modo accurato. Per questa ragione uno dei requisiti tecnici piu’ difficili ma anche piu’ importanti per ALMA e’ quello di ottenere che, dopo la calibrazione, l'osservazione di una sorgente non polarizzata mostri una polarizzazione residua strumentale non superiore al 0.1%. E' in corso la fase di validazione per questo modo osservativo e si prevede che osservazioni di tutti i parametri di Stokes saranno offerte in via preliminare a partire dal prossimo ciclo osservativo. Alcuni membri dell'ARC hanno esperienza in polarimetria, ma per preparare compiutamente l'ARC e per ottenere esperienza col sistema di ALMA e supportare gli utenti in polarimetria e’ necessario prendere parte all'analisi dei dati della fase di validazione per ALMA. Per questo scopo l'ARC necessita di avere un esperto completamente dedicato alle attivita’ connesse alla polarimetria, che lavori con gli altri nodi ARC e con il progetto ALMA per portare ALMA alla completa operativita’ anche in polarizzazione. Un'altra area di competenza che abbiamo intenzione di sviluppare al nodo ARC e’ il supporto alle osservazioni di VLBI millimetrico. L'INAF-Istituto di Radioastronomia ha una lunga esperienza e collaborazioni nella rete VLBI a frequenze radio, e alcuni membri dello staff dell'ARC italiano sono coinvolti in osservazioni VLBI. Il nodo ARC e’ pertanto in un'ottima posizione per contribuire al mm-VLBI con ALMA. E' necessario aggiungere allo staff ARC un esperto che sia dedicato alle attivita’ connesse al VLBI con ALMA.

Sviluppo di un prototipo di ricevitore in Banda 2 per ALMA . Lo sviluppo dei ricevitori per la Banda 2 di ALMA e’ essenziale per lo studio delle molecole complesse nelle regioni di formazione stellare e planetaria e per lo studio del gas molecolare di bassa eccitazione a redshift moderato (z<2). Lo sviluppo dettagliato dei programmi scientifici e delle conseguenti specifiche tecniche sono di competenza del Science Working Group (SWG, WP1). Una fase di R&D iniziale per lo sviluppo di componentistica per una Banda 2 di concezione innovativa per ALMA e’ nelle fasi finali di sviluppo nell’ambito di uno studio di fattibilita’ portato avanti da un consorzio internazionale composto da STFC



(UK), INAF (I) e IRAM (F) sotto contratto con ESO. Con iALMA proponiamo di far fare un salto di qualita’ a questo studio passando alla fase di realizzazione di prototipi integrati e di testarli nei laboratori INAF di Arcetri e Bologna. Lo sviluppo e i test della componentistica e del ricevitore (WP4 e WP5) saranno effettuati in stretto contatto con il WP1 per le specifiche scientifiche e con lo scopo di consolidare e rafforzare la posizione italiana nell’ambito del consorzio internazionale per la costruzione della Banda 2 per ALMA. Nel corso del primo anno di iALMA procederemo all’acquisizione della strumentazione di laboratorio e alla produzione da parte di aziende italiane della componentistica per il prototipo del ricevitore. Nel corso del secondo e terzo anno il prototipo verra’ assemblato e testato nelle sue componenti e come sistema complessivo nei laboratori di Arcetri e Bologna. Nella fase finale di iALMA (terzo-quarto anno) sara’ valutata con INAF la possibilita’ di eseguire dei test funzionali “on-sky” del prototipo di ricevitore utilizzando una dei radiotelescopi italiani piu’ adeguati alla banda di frequenza del ricevitore: Noto oppure SRT. I risultati della costruzione e test del prototipo saranno il determinante contributo italiano alla definizione del disegno dettagliato e del piano di costruzione del ricevitore ALMA Band 2 che verra’ presentato dal consorzio internazionale a ESO/ALMA per l’approvazione della produzione in serie come parte dell’ALMA Development Plan (probabilmente a partire dal 2018).

Studio della chimica delle molecole organiche complesse nello spazio interstellare. Più di 160 specie molecolari sono state rivelate nello spazio (una lista aggiornata è disponibile sul sito: http://www.astrochymist.org/astrochymist_ism.html). Molecole sono osservate nelle atmosfere dei pianeti e satelliti, sulla superficie dei corpi ghiacciati, nelle comete, nelle atmosfere dei pianeti extra-solari, nelle stelle evolute e nel mezzo interstellare. Il mezzo interstellare è lo spazio apparentemente vuoto fra le stelle. Vi sono regioni, note come nubi molecolari, dove la densità è relativamente alta e le molecole si formano e sono preservate. Nelle nubi molecolari, le molecole presenti in fase gassosa possono condensare sulla superficie dei grani formando un rivestimento detto “mantello ghiacciato”. Le nubi molecolari sono il luogo dove si formano le stelle e le molecole organiche complesse originate in queste regioni vengono incorporate nei pianeti, nei satelliti e nelle comete che eventualmente si formano insieme alla stella. Si crede che la maggior parte delle molecole organiche complesse si formino nei mantelli ghiacciati in seguito a reazioni chimiche superficiali e a causa delle



modificazioni indotte da fotoni UV e dai raggi cosmici di bassa energia. Le nostre conoscenze sulla formazione ed evoluzione delle molecole nello spazio è principalmente basata su esperimenti di laboratorio. I risultati sperimentali mostrano che molecole complesse possono formarsi in seguito a radiolisi e fotolisi di ghiacci di interesse per l’astrofisica. La maggior parte di questi risultati è basata sulla spettroscopia infrarossa (IR) e spettroscopia Raman. Queste sono tecniche sperimentali ben note che tuttavia hanno sensibilità limitata. ALMA raggiunge valori di sensibilità e risoluzione mai raggiunti in precedenza. Questo sta già fornendo importanti informazioni sulla composizione chimica del gas nelle nubi molecolari permettendo di stabilire il ruolo dei mantelli ghiacciati nella formazione di molecole in seguito ai processi descritti sopra che arricchiscono la fase gassosa in seguito alla sublimazione del mantello stesso. Nell’ambito di questo progetto noi proponiamo di costruire un apparato sperimentale nuovo ed originale per l’analisi con tecniche non convenzionali di ghiacci dopo radiolisi allo scopo di rivelare le specie meno abbondanti che non possono essere rivelate con le tecniche convenzionali. Sulla base della letteratura disponibile non risulta che un simile apparato sperimentale sia operativo in altri laboratori specializzati nello studio dei processi chimici che avvengono nello spazio. Il nuovo apparato sperimentale ci darà la possibilità di studiare “in situ” i processi chimici causati dall’irraggiamento con ioni veloci. I risultati ottenuti daranno un importante contributo alla comprensione dell’origine delle molecole complesse che sono state incorporate nei pianeti, satelliti e comete al momento della formazione del Sistema Solare e che si crede siano i semi che hanno permesso lo sviluppo della vita sulla Terra. La spettroscopia IR e la spettroscopia Raman hanno una sensibilità che permette di rivelare molecole con abbondanza dell’ordine di 10 -3

rispetto alle specie iniziali. Per confronto le tecniche di analisi che qui si propongono permettono di analizzare materiali in quantità dell’ordine del femto grammo (cioè 10-15 grammi). Assumendo un limite peggiore anche di tre ordini di grandezza (cioè 10-12 grammi) la nuova strumentazione permetterebbe di rivelare molecole con abbondanza dell’ordine di 10-7 rispetto alle specie originali. Questa sensibilità permetterà un confronto quantitativo con i valori delle nubi molecolari ottenuti con ALMA. Una descrizione dettagliata della strumentazione proposta è data nel WP6.

Studio di fattibilita’ per la produzione di energia pulita per ALMA . Uno degli obiettivi di iALMA e’ quello di coinvolgere le imprese nazionali che lavorano



nel settore delle energie rinnovabili in uno studio per la produzione di energia pulita per ALMA. Nell’ambito di questo progetto, nel primo anno sara’ commissionato ad una azienda italiana con adeguata competenza del settore uno studio di fattibilita’ dettagliato che includa un’analisi delle possibili soluzioni tecniche, i costi e le tempistiche nonche’ le macro-fasi di realizzazione di un impianto di produzione e accumulo adeguato alla situazione geografica e di utilizzo dell’osservatorio. In base all’esito dello studio di fattibilita’, nel corso del secondo e terzo anno di iALMA verranno investigate le possibilita’ di procedere nelle sedi competenti di ESO ed ALMA ad una fase di disegno dettagliato e realizzazione, anche mediante una indagine delle possibili fonti di finanziamento aggiuntivo per la progettazione e costruzione, ad esempio a livello europeo.

Strettamente connessi agli obiettivi scientifici e tecnologici di iALMA sono: l’alta formazione, la disseminazione dei risultati nella comunita’ scientifica e nel grande pubblico, e lo stretto rapporto con le aziende italiane. L’alta formazione e’ assicurata dallo stretto rapporto tra le sedi INAF afferenti al progetto e gli atenei di Bologna, Catania e Firenze, e dall’attiva partecipazione di docenti al progetto. La disseminazione dei risultati tecnici e scientifici di iALMA nella comunita’ scientifica e tecnologica di riferimento avverra’ con le modalita’ consolidate nel campo astrofisico di pubblicazione dei risultati su riviste internazionali con “referee” e mediante la presentazione dei risultati a convegni internazionali. I partecipanti al progetto iALMA hanno una pluriennale e riconosciuta esperienza e statura internazionale nella pubblicazione e presentazione dei risultati delle proprie ricerche, testimoniati non solo dalle numerose pubblicazioni ad elevato impact factor, ma anche dai numerosi inviti per presentazioni a congressi e presso istituti internazionali. Le attivita’ di formazione previste sono discusse in dettaglio nella parte delle attivita’ del WP2 e riguardano principalmente: l’attivazione di borse per Dottorandi di Ricerca in ciascuna delle sedi universitarie, lo sviluppo in collaborazione con i docenti universitari di cicli di lezioni per gli studenti di Laurea Specialistica, l’organizzazione di una Scuola Nazionale di Astrofisica sulle tematiche di iALMA, e una serie di iniziative indirizzate alla promozione delle tematiche tecnico-scientifiche negli studenti delle scuole superiori. La forte sinergia tra iALMA e l’Ufficio di Comunicazione INAF (WP8) ha come scopo principale quello di predisporre e diffondere materiale didattico-informativo sul progetto e di produrre materiale di



adeguata qualita’ per diffondere e promuovere i risultati di iALMA anche nelle sedi competenti al finanziamento e il “policy making” (e.g. Ministeri, Comunita’ Europea, ESO/ALMA).

10 Elementi e criteri di verifica dei risultati raggiunti.

iALMA prevede la redazione annuale di report dettagliati sullo stato di avanzamento del progratto che saranno posti al vaglio dell’External Advisory Board come parte del materiale per la valutazione dei risultati raggiunti e dello stato di avanzamento del progetto. L’EAB produrra’ un rapporto in seguito ad ogni review annuale, il contenuto di tale rapporto costituira’, sia per INAF che per il Ministero vigilante, uno dei principali, ed indipendente metodo di valutazione dello stato di avanzamento del progetto e dei risultati intermedi e finali raggiunti.

iALMA prevede di produrre una serie di documenti, attrezzature e risultati di laboratorio che potranno essere valutati in modo diretto. Di seguito elenchiamo in modo analitico tali prodotti per ciascuna macro-area del progetto nel loro sviluppo temporale.Per i workpackages relativi all’area Science, Training and Support (WP1, WP2 e WP3) la tabella sottostante riporta gli obiettivi e i prodotti previsti sullo sviluppo quadriennale del progetto.

Elementi e criteri di valutazione

WP1 WP2 WP3

Anno 1 1. Documento : caso scientifico italiano per l’ALMA Band 2 (incluse simulazioni delle osservazioni)

2. Documento : lista delle specifiche scientifiche dell’ALMA Band 2 per poter soddisfare il caso scientifico

3. Pubblicazione delle analisi di osservazioni Herschel e ALMA (e di altri strumenti millimetrici) su osservazioni di molecole complesse e deuterate, nonche’ sull’evoluzione della polvere interstellare

4. Organizzazione incontro del SWG ad Arcetri con i partners

1. Attivazione di una borsa di Dottorato di Ricerca in ciscuna delle sedi universitarie coinvolte in iALMA

2. Cicli di lezioni nell’ambito dei corsi di Laurea Specialistica su tematiche inerenti a iALMA

1. Acquisizione esperienza mm-VLBI mediante assunzione di personale postdoc qualificato e sviluppo di programmi osservativi

2. Espansione competenze polarimetriche mediante partecipazione ad ALMA CSV; organizzazione workshop con esperti; riduzione dati polarimetrici; assunzione di personale postdoc qualificato



internazionali del progetto

Anno 2 1. Pubblicazione delle analisi dei dati scientifici e uso di ALMA; confronti con i risultati di laboratorio.

1. Organizzazione di giornata “Laboratori aperti”


1. Consolidamento esperienza di calibrazione e supporto mmVLBI mediante sviluppo di programmi osservativi

2. Consolidamento competenze polarimetriche ALMA mediante partecipazione ad ALMA CSV e sviluppo di programmi osservativi

3. Sviluppo e testing procedure di CASA per riduzione dati polarimetrici ALMA

Anno 3 1. Documento : piano di valutazione scientifica “on-sky” utilizzando i radiotelescopi di Noto o SRT del prototipo di ricevitore in ALMA Band 2.

2. Pubblicazione dei primi risultati del confronto tra le osservazioni ed i primi risultati degli esperimenti di laboratorio

1. Organizzazione di un corso per la Scuola Nazionale di Astrofisica sulle tematiche di iALMA

2. Attivazione di Borse di Dottorato su tematiche iALMA


1. Sviluppo delle competenze mmVLBI con ALMA mediante partecipazione ad attivita’ ALMA CSV

2. Consolidamento competenza di calibrazione e supporto mmVLBI e polarimetrico mediante sviluppo di programmi osservativi

3. Attivita' di supporto utenti italiani ed europei di ALMA per programmi di polarimetria con ALMA

Anno 4 1. Documento : piano dettagliato per l’utilizzo scientifico del ricevitore ALMA Band 2 (ALMA Band 2 Use Cases and Design Reference Science Plan projects)

2. Organizzazione di una conferenza internazionale per disseminare i risultati scientifici di iALMA


1. Attivita’ di supporto utenti italiani ed europei di ALMA per le modalita’ mmVLBI e Polarimetriche

Per il WP4 e WP5 lo stato di avanzamento delle attività vengono tracciate sulla base delle review relative alle milestones. Essendo un’attività prettamente sperimentale, gli elementi di verifica sono legati strettamente al funzionamento dei prototipi previsti ed i criteri sono principalmente dettati dal funzionamento degli stessi. In aggiunta vanno considerate tutte le attività di design e di ‘servizio’ ossia di



aggiornamento dei laboratori. Sono percio’ delineati i seguenti elementi e criteri, specificati per ogni anno di attività:


WP4 WP5

Anno 1 1. Valutazione dei disegni dei componenti passivi in relazione alle specifiche

2. Stato di avanzamento ed eventuale completamento dei lavori di adattamento della camera anecoica e relativa strumentazione di laboratorio

1. Stato di avanzamento costruzione del Calibratore

2. Stesura delle Procedure di integrazione e test del modello ingegneristico

3. Stato dell’elettronica di controllo ed acquisizione del modello ingegneristico

4. Stato di avanzamento per l’adattamento della criofacility e relativo laboratorio di supporto.

Anno 2 1. Realizzazione dei componenti passivi e relativo rapporto di misura

1. Assemblaggio del modello ingegneristico e relativo rapporto di misura

Anno 3 1. Rapporto finale dell’attività di sviluppo e realizzazione dei componenti passivi

1. Stato di avanzamento della realizzazione della Cartuccia in banda 2

Anno 4 Rapporto finale di attività di sviluppo della cartuccia 2 ed eventuale implementazione della sua ‘prima luce’ su radiotelescopi INAF

Per il WP6, gli obiettivi valutabili sono riassumibili in:Elementi e criteri di valutazione

WP6

Anno 1 1. Acquisizione della camera a vuoto a bassa temperatura2. Integrazione del TOF spectrometer con gli strumenti per la

ionizzazione e il laser desorption

Anno 2 1. Completamento del setup sperimentale complessivo

Anno 3 1. Test del sistema di laboratorio integrato integrato2. Calibrazione del sistema TOF spectrometer con ghiacci semplici e

ghiacci con una abbondanca nota di impurita’3. Pubblicazione dei piu’ innovativi risultati tecnici

Anno 4 1. Esperimenti con i ghiacci piu’ semplici (H2O, CO, CH4, NH3, CH3OH, etc.)

2. Analisi “in situ” delle miscele di ghiacci di rilevanza astrofisica

Per il WP7-Green ALMA, un importante criterio di valutazione sara’ la produzione di un rapporto sullo studio di fattibilita’ per la produzione di energia pulita al sito di ALMA alla fine del primo anno di iALMA. In base ai risultati dello studio, il WP7 continuera’ i suoi lavori negli anni successivi oppure sara’ terminato.



A livello complessivo di progetto, i prodotti principali sono riassumibili come da tabella:


iALMA

Anno 1 1. Arruolamento di tutto il personale previsto per il progetto e selezione di tre dottorandi di ricerca

2. Acquisizione della strumentazione nei laboratori e dei componenti per il prototipo di ricevitore

3. Completamento della documentazione sugli obiettivi e le specifiche scientifiche di ALMA Band 2

4. Completamento dello studio di fattibilita’ per la produzione di energia pulita per ALMA

5. Organizzazione workshop polarimetria con ALMA6. Partecipazione al CSV e collaborazione per mm-VLBI

Anno 2 1. Completamento del setup sperimentale complessivo nel laboratorio di Catania2. Realizzazione e test delle componenti del prototipo ingegneristico del ricevitore

in banda 23. Organizzazione della giornata “Laboratori aperti”

Anno 3 1. Calibrazioni e primi esperimenti nel laboratorio di Catania2. Assemblaggio e test delle componenti del prototipo di cartuccia in Banda 23. Organizzazione di una Scuola Nazionale di Astrofisica sui temi di iALMA4. Selezione di tre dottorandi di ricerca nelle aree tecnico-scientifiche di iALMA

Anno 4 1. Esperimenti ed analisi “in situ” delle miscele di ghiacci di rilevanza astrofisica nel laboratorio di Catania

2. Possibili test “on sky” del prototipo di ricevitore utilizzando uno dei radiotelescopi italiani

3. Organizzazione di una conferenza internazionale sulle tematiche di iALMA

11 Liste delle pubblicazioni scientifiche dei partecipanti

Di seguito riportiamo le liste delle principali pubblicazioni scientifiche dei partecipanti principali del progetto (coordinatore e responsabili di workpackage).

TESTI Leonardo – Refereed Journals publication list 2010-2013

1. Longmore, S. N., Bally, J., Testi, L., Purcell, C. R., Walsh, A. J., Bressert, E., Pestalozzi, M., Molinari, S., Ott, J., Cortese, L., Battersby, C., Murray, N., Lee, E., Kruijssen, J. M. D., Schisano, E., & Elia, D. 2013, Variations in the Galactic star formation rate and density thresholds for star formation, MNRAS 429, 987

2. Ricci, L., Isella, A., Carpenter, J. M., & Testi, L. 2013, CARMA Interferometric Observations of 2MASS J044427+2512: The First Spatially Resolved Observations of Thermal Emission of a Brown Dwarf Disk, ApJL 764, L27



3. Sánchez-Monge, Á., Beltrán, M. T., Cesaroni, R., Fontani, F., Brand, J., Molinari, S., Testi, L., & Burton, M. 2013, Different evolutionary stages in massive star formation. Centimeter continuum and H<SUB>2</SUB>O maser emission with ATCA, A&A 550, A21

4. Roy, A., Martin, P. G., Polychroni, D., Bontemps, S., Abergel, A., André, P., Arzoumanian, D., Di Francesco, J., Hill, T., Konyves, V., Nguyen-Luong, Q., Pezzuto, S., Schneider, N., Testi, L., & White, G. 2013, Changes of Dust Opacity with Density in the Orion A Molecular Cloud, ApJ 763, 55

5. Rygl, K. L. J., Benedettini, M., Schisano, E., Elia, D., Molinari, S., Pezzuto, S., André, Ph., Bernard, J. P., White, G. J., Polychroni, D., Bontemps, S., Cox, N. L. J., Di Francesco, J., Facchini, A., Fallscheer, C., di Giorgio, A. M., Hennemann, M., Hill, T., Könyves, V., Minier, V., Motte, F., Nguyen-Luong, Q., Peretto, N., Pestalozzi, M., Sadavoy, S., Schneider, N., Spinoglio, L., Testi, L., & Ward-Thompson, D. 2013, Recent star formation in the Lupus clouds as seen by Herschel, A&A 549, L1

6. Ricci, L., Testi, L., Natta, A., Scholz, A., & de Gregorio-Monsalvo, I. 2012, ALMA Observations of ρ-Oph 102: Grain Growth and Molecular Gas in the Disk around a Young Brown Dwarf, ApJL 761, L20

7. Rigliaco, E., Natta, A., Testi, L., Randich, S., Alcalà, J. M., Covino, E., & Stelzer, B. 2012, X-shooter spectroscopy of young stellar objects. I. Mass accretion rates of low-mass T Tauri stars in σ Orionis, A&A 548, A56

8. Pérez, L. M., Carpenter, J. M., Chandler, C. J., Isella, Andrea, Andrews, S. M., Ricci, L., Calvet, N., Corder, S. A., Deller, A. T., Dullemond, C. P., Greaves, J. S., Harris, R. J., Henning, Th., Kwon, W., Lazio, J., Linz, H., Mundy, L. G., Sargent, A. I., Storm, S., Testi, L., & Wilner, D. J. 2012, Constraints on the Radial Variation of Grain Growth in the AS 209 Circumstellar Disk, ApJL 760, L17

9. Pezzuto, S., Elia, D., Schisano, E., Strafella, F., Di Francesco, J., Sadavoy, S., André, P., Benedettini, M., Bernard, J. P., di Giorgio, A. M., Facchini, A., Hennemann, M., Hill, T., Könyves, V., Molinari, S., Motte, F., Nguyen-Luong, Q., Peretto, N., Pestalozzi, M., Polychroni, D., Rygl, K. L. J., Saraceno, P., Schneider, N., Spinoglio, L., Testi, L., Ward-Thompson, D., & White, G. J. 2012, Herschel observations of B1-bS and B1-bN: two first hydrostatic core candidates in the Perseus star-forming cloud, A&A 547, A54

10.Bressert, E., Ginsburg, A., Bally, J., Battersby, C., Longmore, S., & Testi, L. 2012, How to Find Young Massive Cluster Progenitors, ApJL 758, L28

11.de Juan Ovelar, M., Kruijssen, J. M. D., Bressert, E., Testi, L., Bastian, N., & Cánovas, H. 2012, Can habitable planets form in clustered environments?, A&A 546, L1

12.Robberto, M., Spina, L., Da Rio, N., Apai, D., Pascucci, I., Ricci, L., Goddi, C., Testi, L., Palla, F., & Bacciotti, F. 2012, An HST Imaging Survey of Low-mass



Stars in the Chamaeleon I Star-forming Region, AJ 144, 83

13.Pineda, J. E., Maury, A. J., Fuller, G. A., Testi, L., García-Appadoo, D., Peck, A. B., Villard, E., Corder, S. A., van Kempen, T. A., Turner, J. L., Tachihara, K., & Dent, W. 2012, The first ALMA view of IRAS 16293-2422. Direct detection of infall onto source B and high-resolution kinematics of source A, A&A 544, L7

14.Hill, T., Motte, F., Didelon, P., White, G. J., Marston, A. P., Nguyên Luong, Q., Bontemps, S., André, Ph., Schneider, N., Hennemann, M., Sauvage, M., Di Francesco, J., Minier, V., Anderson, L. D., Bernard, J. P., Elia, D., Griffin, M. J., Li, J. Z., Peretto, N., Pezzuto, S., Polychroni, D., Roussel, H., Rygl, K. L. J., Schisano, E., Sousbie, T., Testi, L., Thompson, D. Ward, & Zavagno, A. 2012, The M 16 molecular complex under the influence of NGC 6611. Herschel's perspective of the heating effect on the Eagle Nebula, A&A 542, A114

15.Peretto, N., André, Ph., Könyves, V., Schneider, N., Arzoumanian, D., Palmeirim, P., Didelon, P., Attard, M., Bernard, J. P., Di Francesco, J., Elia, D., Hennemann, M., Hill, T., Kirk, J., Men'shchikov, A., Motte, F., Nguyen Luong, Q., Roussel, H., Sousbie, T., Testi, L., Ward-Thompson, D., White, G. J., & Zavagno, A. 2012, The Pipe Nebula as seen with Herschel: formation of filamentary structures by large-scale compression?, A&A 541, A63

16.Schneider, N., Csengeri, T., Hennemann, M., Motte, F., Didelon, P., Federrath, C., Bontemps, S., Di Francesco, J., Arzoumanian, D., Minier, V., André, Ph., Hill, T., Zavagno, A., Nguyen-Luong, Q., Attard, M., Bernard, J.-Ph., Elia, D., Fallscheer, C., Griffin, M., Kirk, J., Klessen, R., Könyves, V., Martin, P., Men'shchikov, A., Palmeirim, P., Peretto, N., Pestalozzi, M., Russeil, D., Sadavoy, S., Sousbie, T., Testi, L., Tremblin, P., Ward-Thompson, D., & White, G. 2012, Cluster-formation in the Rosette molecular cloud at the junctions of filaments, A&A 540, L11

17.Tackenberg, J., Beuther, H., Henning, T., Schuller, F., Wienen, M., Motte, F., Wyrowski, F., Bontemps, S., Bronfman, L., Menten, K., Testi, L., & Lefloch, B. 2012, Search for starless clumps in the ATLASGAL survey, A&A 540, A113

18.Sadavoy, S. I., di Francesco, J., André, Ph., Pezzuto, S., Bernard, J.-P., Bontemps, S., Bressert, E., Chitsazzadeh, S., Fallscheer, C., Hennemann, M., Hill, T., Martin, P., Motte, F., Nguyen Luong, Q., Peretto, N., Reid, M., Schneider, N., Testi, L., White, G. J., & Wilson, C. 2012, Herschel observations of a potential core-forming clump: Perseus B1-E, A&A 540, A10

19.Ricci, L., Trotta, F., Testi, L., Natta, A., Isella, A., & Wilner, D. J. 2012, The effect of local optically thick regions in the long-wave emission of young circumstellar disks, A&A 540, A6

20.Wolf, S., Malbet, F., Alexander, R., Berger, J.-P., Creech-Eakman, M., Duchêne, G., Dutrey, A., Mordasini, C., Pantin, E., Pont, F., Pott, J.-U., Tatulli, E., & Testi, L. 2012, Circumstellar disks and planets. Science cases for next-generation optical/infrared long-baseline interferometers, A&AR 20, 52



21.Ricci, L., Testi, L., Maddison, S. T., & Wilner, D. J. 2012, Fomalhaut debris disk emission at 7 millimeters: constraints on the collisional models of planetesimals, A&A 539, L6

22.Giannini, T., Elia, D., Lorenzetti, D., Molinari, S., Motte, F., Schisano, E., Pezzuto, S., Pestalozzi, M., di Giorgio, A. M., André, P., Hill, T., Benedettini, M., Bontemps, S., di Francesco, J., Fallscheer, C., Hennemann, M., Kirk, J., Minier, V., Nguyen Luong, Q., Polychroni, D., Rygl, K. L. J., Saraceno, P., Schneider, N., Spinoglio, L., Testi, L., Ward-Thompson, D., & White, G. J. 2012, The Herschel view of the on-going star formation in the Vela-C molecular cloud, A&A 539, A156

23.Longmore, S. N., Rathborne, J., Bastian, N., Alves, J., Ascenso, J., Bally, J., Testi, L., Longmore, A., Battersby, C., Bressert, E., Purcell, C., Walsh, A., Jackson, J., Foster, J., Molinari, S., Meingast, S., Amorim, A., Lima, J., Marques, R., Moitinho, A., Pinhao, J., Rebordao, J., & Santos, F. D. 2012, G0.253 + 0.016: A Molecular Cloud Progenitor of an Arches-like Cluster, ApJ 746, 117

24.Klaassen, P. D., Testi, L., & Beuther, H. 2012, Looking for outflow and infall signatures in high-mass star-forming regions, A&A 538, A140

25.Pinilla, P., Birnstiel, T., Ricci, L., Dullemond, C. P., Uribe, A. L., Testi, L., & Natta, A. 2012, Trapping dust particles in the outer regions of protoplanetary disks, A&A 538, A114

26.Benedettini, M., Pezzuto, S., Burton, M. G., Viti, S., Molinari, S., Caselli, P., & Testi, L. 2012, Multiline spectral imaging of dense cores in the Lupus molecular cloud, MNRAS 419, 238

27.Battersby, C., Bally, J., Ginsburg, A., Bernard, J.-P., Brunt, C., Fuller, G. A., Martin, P., Molinari, S., Mottram, J., Peretto, N., Testi, L., & Thompson, M. A. 2011, Characterizing precursors to stellar clusters with Herschel, A&A 535, A128

28.Nguyen Luong, Q., Motte, F., Hennemann, M., Hill, T., Rygl, K. L. J., Schneider, N., Bontemps, S., Men'shchikov, A., André, Ph., Peretto, N., Anderson, L. D., Arzoumanian, D., Deharveng, L., Didelon, P., di Francesco, J., Griffin, M. J., Kirk, J. M., Könyves, V., Martin, P. G., Maury, A., Minier, V., Molinari, S., Pestalozzi, M., Pezzuto, S., Reid, M., Roussel, H., Sauvage, M., Schuller, F., Testi, L., Ward-Thompson, D., White, G. J., & Zavagno, A. 2011, The Herschel view of massive star formation in G035.39-00.33: dense and cold filament of W48 undergoing a mini-starburst, A&A 535, A76

29.Ricci, L., Testi, L., Williams, J. P., Mann, R. K., & Birnstiel, T. 2011, The mm-colors of a Young Binary Disk System in the Orion Nebula Cluster, ApJL 739, L8

30.Hill, T., Motte, F., Didelon, P., Bontemps, S., Minier, V., Hennemann, M., Schneider, N., André, Ph., Men'shchikov, A., Anderson, L. D., Arzoumanian, D., Bernard, J.-P., di Francesco, J., Elia, D., Giannini, T., Griffin, M. J., Könyves, V.,



Kirk, J., Marston, A. P., Martin, P. G., Molinari, S., Nguyen Luong, Q., Peretto, N., Pezzuto, S., Roussel, H., Sauvage, M., Sousbie, T., Testi, L., Ward-Thompson, D., White, G. J., Wilson, C. D., & Zavagno, A. 2011, Filaments and ridges in Vela C revealed by Herschel: from low-mass to high-mass star-forming sites, A&A 533, A94

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49.Könyves, V., André, Ph., Men'shchikov, A., Schneider, N., Arzoumanian, D., Bontemps, S., Attard, M., Motte, F., Didelon, P., Maury, A., Abergel, A., Ali, B., Baluteau, J.-P., Bernard, J.-Ph., Cambrésy, L., Cox, P., di Francesco, J., di Giorgio, A. M., Griffin, M. J., Hargrave, P., Huang, M., Kirk, J., Li, J. Z., Martin, P., Minier, V., Molinari, S., Olofsson, G., Pezzuto, S., Russeil, D., Roussel, H., Saraceno, P., Sauvage, M., Sibthorpe, B., Spinoglio, L., Testi, L., Ward-Thompson, D., White, G., Wilson, C. D., Woodcraft, A., & Zavagno, A. 2010, The Aquila prestellar core population revealed by Herschel, A&A 518, L106

50.Men'shchikov, A., André, Ph., Didelon, P., Könyves, V., Schneider, N., Motte, F., Bontemps, S., Arzoumanian, D., Attard, M., Abergel, A., Baluteau, J.-P., Bernard, J.-Ph., Cambrésy, L., Cox, P., di Francesco, J., di Giorgio, A. M.,



Griffin, M., Hargrave, P., Huang, M., Kirk, J., Li, J. Z., Martin, P., Minier, V., Miville-Deschênes, M.-A., Molinari, S., Olofsson, G., Pezzuto, S., Roussel, H., Russeil, D., Saraceno, P., Sauvage, M., Sibthorpe, B., Spinoglio, L., Testi, L., Ward-Thompson, D., White, G., Wilson, C. D., Woodcraft, A., & Zavagno, A. 2010, Filamentary structures and compact objects in the Aquila and Polaris clouds observed by Herschel, A&A 518, L103

51.André, Ph., Men'shchikov, A., Bontemps, S., Könyves, V., Motte, F., Schneider, N., Didelon, P., Minier, V., Saraceno, P., Ward-Thompson, D., di Francesco, J., White, G., Molinari, S., Testi, L., Abergel, A., Griffin, M., Henning, Th., Royer, P., Merín, B., Vavrek, R., Attard, M., Arzoumanian, D., Wilson, C. D., Ade, P., Aussel, H., Baluteau, J.-P., Benedettini, M., Bernard, J.-Ph., Blommaert, J. A. D. L., Cambrésy, L., Cox, P., di Giorgio, A., Hargrave, P., Hennemann, M., Huang, M., Kirk, J., Krause, O., Launhardt, R., Leeks, S., Le Pennec, J., Li, J. Z., Martin, P. G., Maury, A., Olofsson, G., Omont, A., Peretto, N., Pezzuto, S., Prusti, T., Roussel, H., Russeil, D., Sauvage, M., Sibthorpe, B., Sicilia-Aguilar, A., Spinoglio, L., Waelkens, C., Woodcraft, A., & Zavagno, A. 2010, From filamentary clouds to prestellar cores to the stellar IMF: Initial highlights from the Herschel Gould Belt Survey, A&A 518, L102

52.Zavagno, A., Anderson, L. D., Russeil, D., Morgan, L., Stringfellow, G. S., Deharveng, L., Rodón, J. A., Robitaille, T. P., Mottram, J. C., Schuller, F., Testi, L., Billot, N., Molinari, S., di Gorgio, A., Kirk, J. M., Brunt, C., Ward-Thompson, D., Traficante, A., Veneziani, M., Faustini, F., & Calzoletti, L. 2010, Star formation triggered by H II regions in our Galaxy. First results for N49 from the Herschel infrared survey of the Galactic plane, A&A 518, L101

53.Molinari, S., Swinyard, B., Bally, J., Barlow, M., Bernard, J.-P., Martin, P., Moore, T., Noriega-Crespo, A., Plume, R., Testi, L., Zavagno, A., Abergel, A., Ali, B., Anderson, L., André, P., Baluteau, J.-P., Battersby, C., Beltrán, M. T., Benedettini, M., Billot, N., Blommaert, J., Bontemps, S., Boulanger, F., Brand, J., Brunt, C., Burton, M., Calzoletti, L., Carey, S., Caselli, P., Cesaroni, R., Cernicharo, J., Chakrabarti, S., Chrysostomou, A., Cohen, M., Compiegne, M., de Bernardis, P., de Gasperis, G., di Giorgio, A. M., Elia, D., Faustini, F., Flagey, N., Fukui, Y., Fuller, G. A., Ganga, K., Garcia-Lario, P., Glenn, J., Goldsmith, P. F., Griffin, M., Hoare, M., Huang, M., Ikhenaode, D., Joblin, C., Joncas, G., Juvela, M., Kirk, J. M., Lagache, G., Li, J. Z., Lim, T. L., Lord, S. D., Marengo, M., Marshall, D. J., Masi, S., Massi, F., Matsuura, M., Minier, V., Miville-Deschênes, M.-A., Montier, L. A., Morgan, L., Motte, F., Mottram, J. C., Müller, T. G., Natoli, P., Neves, J., Olmi, L., Paladini, R., Paradis, D., Parsons, H., Peretto, N., Pestalozzi, M., Pezzuto, S., Piacentini, F., Piazzo, L., Polychroni, D., Pomarès, M., Popescu, C. C., Reach, W. T., Ristorcelli, I., Robitaille, J.-F., Robitaille, T., Rodón, J. A., Roy, A., Royer, P., Russeil, D., Saraceno, P., Sauvage, M., Schilke, P., Schisano, E., Schneider, N., Schuller, F., Schulz, B., Sibthorpe, B., Smith, H. A., Smith, M. D., Spinoglio, L., Stamatellos, D., Strafella, F., Stringfellow, G. S., Sturm, E., Taylor, R., Thompson, M. A., Traficante, A., Tuffs, R. J., Umana, G., Valenziano, L., Vavrek, R., Veneziani, M., Viti, S., Waelkens, C., Ward-Thompson, D., White, G., Wilcock, L. A., Wyrowski, F., Yorke, H. W., & Zhang, Q. 2010, Clouds, filaments, and protostars: The Herschel Hi-GAL Milky Way, A&A 518, L100

54.Elia, D., Schisano, E., Molinari, S., Robitaille, T., Anglés-Alcázar, D., Bally, J.,



Battersby, C., Benedettini, M., Billot, N., Calzoletti, L., di Giorgio, A. M., Faustini, F., Li, J. Z., Martin, P., Morgan, L., Motte, F., Mottram, J. C., Natoli, P., Olmi, L., Paladini, R., Piacentini, F., Pestalozzi, M., Pezzuto, S., Polychroni, D., Smith, M. D., Strafella, F., Stringfellow, G. S., Testi, L., Thompson, M. A., Traficante, A., & Veneziani, M. 2010, A Herschel study of YSO evolutionary stages and formation timelines in two fields of the Hi-GAL survey, A&A 518, L97

55.Ward-Thompson, D., Kirk, J. M., André, P., Saraceno, P., Didelon, P., Könyves, V., Schneider, N., Abergel, A., Baluteau, J.-P., Bernard, J.-Ph., Bontemps, S., Cambrésy, L., Cox, P., di Francesco, J., di Giorgio, A. M., Griffin, M., Hargrave, P., Huang, M., Li, J. Z., Martin, P., Men'shchikov, A., Minier, V., Molinari, S., Motte, F., Olofsson, G., Pezzuto, S., Russeil, D., Sauvage, M., Sibthorpe, B., Spinoglio, L., Testi, L., White, G., Wilson, C., Woodcraft, A., & Zavagno, A. 2010, A Herschel study of the properties of starless cores in the Polaris Flare dark cloud region using PACS and SPIRE, A&A 518, L92

56.di Francesco, J., Sadavoy, S., Motte, F., Schneider, N., Hennemann, M., Csengeri, T., Bontemps, S., Balog, Z., Zavagno, A., André, Ph., Saraceno, P., Griffin, M., Men'shchikov, A., Abergel, A., Baluteau, J.-P., Bernard, J.-Ph., Cox, P., Deharveng, L., Didelon, P., di Giorgio, A.-M., Hargrave, P., Huang, M., Kirk, J., Leeks, S., Li, J. Z., Marston, A., Martin, P., Minier, V., Molinari, S., Olofsson, G., Persi, P., Pezzuto, S., Russeil, D., Sauvage, M., Sibthorpe, B., Spinoglio, L., Testi, L., Teyssier, D., Vavrek, R., Ward-Thompson, D., White, G., Wilson, C., & Woodcraft, A. 2010, Small-scale structure in the Rosette molecular cloud revealed by Herschel, A&A 518, L91

57.Bally, J., Anderson, L. D., Battersby, C., Calzoletti, L., Digiorgio, A. M., Faustini, F., Ginsburg, A., Li, J. Z., Nguyen Luong, Q., Molinari, S., Motte, F., Pestalozzi, M., Plume, R., Rodon, J., Schilke, P., Schlingman, W., Schneider-Bontemps, N., Shirley, Y., Stringfellow, G. S., Testi, L., Traficante, A., Veneziani, M., & Zavagno, A. 2010, Herschel observations of the W43 ``mini-starburst'', A&A 518, L90

58.Bontemps, S., André, Ph., Könyves, V., Men'shchikov, A., Schneider, N., Maury, A., Peretto, N., Arzoumanian, D., Attard, M., Motte, F., Minier, V., Didelon, P., Saraceno, P., Abergel, A., Baluteau, J.-P., Bernard, J.-Ph., Cambrésy, L., Cox, P., di Francesco, J., di Giorgo, A. M., Griffin, M., Hargrave, P., Huang, M., Kirk, J., Li, J., Martin, P., Merín, B., Molinari, S., Olofsson, G., Pezzuto, S., Prusti, T., Roussel, H., Russeil, D., Sauvage, M., Sibthorpe, B., Spinoglio, L., Testi, L., Vavrek, R., Ward-Thompson, D., White, G., Wilson, C., Woodcraft, A., & Zavagno, A. 2010, The Herschel first look at protostars in the Aquila rift, A&A 518, L85

59.Hennemann, M., Motte, F., Bontemps, S., Schneider, N., Csengeri, T., Balog, Z., di Francesco, J., Zavagno, A., André, Ph., Men'shchikov, A., Abergel, A., Ali, B., Baluteau, J.-P., Bernard, J.-Ph., Cox, P., Didelon, P., di Giorgio, A.-M., Griffin, M., Hargrave, P., Hill, T., Horeau, B., Huang, M., Kirk, J., Leeks, S., Li, J. Z., Marston, A., Martin, P., Molinari, S., Nguyen Luong, Q., Olofsson, G., Persi, P., Pezzuto, S., Russeil, D., Saraceno, P., Sauvage, M., Sibthorpe, B., Spinoglio, L., Testi, L., Ward-Thompson, D., White, G., Wilson, C., & Woodcraft, A. 2010, Herschel observations of embedded protostellar clusters in the



Rosette molecular cloud, A&A 518, L84

60.Schneider, N., Motte, F., Bontemps, S., Hennemann, M., di Francesco, J., André, Ph., Zavagno, A., Csengeri, T., Men'shchikov, A., Abergel, A., Baluteau, J.-P., Bernard, J.-Ph., Cox, P., Didelon, P., di Giorgio, A.-M., Gastaud, R., Griffin, M., Hargrave, P., Hill, T., Huang, M., Kirk, J., Könyves, V., Leeks, S., Li, J. Z., Marston, A., Martin, P., Minier, V., Molinari, S., Olofsson, G., Panuzzo, P., Persi, P., Pezzuto, S., Roussel, H., Russeil, D., Sadavoy, S., Saraceno, P., Sauvage, M., Sibthorpe, B., Spinoglio, L., Testi, L., Teyssier, D., Vavrek, R., Ward-Thompson, D., White, G., Wilson, C. D., & Woodcraft, A. 2010, The Herschel view of star formation in the Rosette molecular cloud under the influence of NGC 2244, A&A 518, L83

61.Motte, F., Zavagno, A., Bontemps, S., Schneider, N., Hennemann, M., di Francesco, J., André, Ph., Saraceno, P., Griffin, M., Marston, A., Ward-Thompson, D., White, G., Minier, V., Men'shchikov, A., Hill, T., Abergel, A., Anderson, L. D., Aussel, H., Balog, Z., Baluteau, J.-P., Bernard, J.-Ph., Cox, P., Csengeri, T., Deharveng, L., Didelon, P., di Giorgio, A.-M., Hargrave, P., Huang, M., Kirk, J., Leeks, S., Li, J. Z., Martin, P., Molinari, S., Nguyen-Luong, Q., Olofsson, G., Persi, P., Peretto, N., Pezzuto, S., Roussel, H., Russeil, D., Sadavoy, S., Sauvage, M., Sibthorpe, B., Spinoglio, L., Testi, L., Teyssier, D., Vavrek, R., Wilson, C. D., & Woodcraft, A. 2010, Initial highlights of the HOBYS key program, the Herschel imaging survey of OB young stellar objects, A&A 518, L77

62.Benisty, M., Malbet, F., Dougados, C., Natta, A., Le Bouquin, J. B., Massi, F., Bonnefoy, M., Bouvier, J., Chauvin, G., Chesneau, O., Garcia, P. J. V., Grankin, K., Isella, A., Ratzka, T., Tatulli, E., Testi, L., Weigelt, G., & Whelan, E. T. 2010, The 2008 outburst in the young stellar system Z CMa. I. Evidence of an enhanced bipolar wind on the AU-scale, A&A 517, L3

63.Birnstiel, T., Ricci, L., Trotta, F., Dullemond, C. P., Natta, A., Testi, L., Dominik, C., Henning, T., Ormel, C. W., & Zsom, A. 2010, Testing the theory of grain growth and fragmentation by millimeter observations of protoplanetary disks, A&A 516, L14

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65.Molinari, S., Swinyard, B., Bally, J., Barlow, M., Bernard, J.-P., Martin, P., Moore, T., Noriega-Crespo, A., Plume, R., Testi, L., Zavagno, A., Abergel, A., Ali, B., André, P., Baluteau, J.-P., Benedettini, M., Berné, O., Billot, N. P., Blommaert, J., Bontemps, S., Boulanger, F., Brand, J., Brunt, C., Burton, M., Campeggio, L., Carey, S., Caselli, P., Cesaroni, R., Cernicharo, J., Chakrabarti, S., Chrysostomou, A., Codella, C., Cohen, M., Compiegne, M., Davis, C. J., de Bernardis, P., de Gasperis, G., Di Francesco, J., di Giorgio, A. M., Elia, D., Faustini, F., Fischera, J. F., Fukui, Y., Fuller, G. A., Ganga, K., Garcia-Lario, P., Giard, M., Giardino, G., Glenn, J.:, Goldsmith, P., Griffin, M., Hoare, M., Huang, M., Jiang, B., Joblin, C., Joncas, G., Juvela, M., Kirk, J., Lagache, G., Li, J. Z., Lim, T. L., Lord, S. D., Lucas, P. W., Maiolo, B., Marengo, M., Marshall, D.,



Masi, S., Massi, F., Matsuura, M., Meny, C., Minier, V., Miville-Deschênes, M.-A., Montier, L., Motte, F., Müller, T. G., Natoli, P., Neves, J., Olmi, L., Paladini, R., Paradis, D., Pestalozzi, M., Pezzuto, S., Piacentini, F., Pomarès, M., Popescu, C. C., Reach, W. T., Richer, J., Ristorcelli, I., Roy, A., Royer, P., Russeil, D., Saraceno, P., Sauvage, M., Schilke, P., Schneider-Bontemps, N., Schuller, F., Schultz, B., Shepherd, D. S., Sibthorpe, B., Smith, H. A., Smith, M. D., Spinoglio, L., Stamatellos, D., Strafella, F., Stringfellow, G., Sturm, E., Taylor, R., Thompson, M. A., Tuffs, R. J., Umana, G., Valenziano, L., Vavrek, R., Viti, S., Waelkens, C., Ward-Thompson, D., White, G., Wyrowski, F., Yorke, H. W., & Zhang, Q. 2010, Hi-GAL: The Herschel Infrared Galactic Plane Survey, PASP 122, 314

66.Ricci, L., Testi, L., Natta, A., Neri, R., Cabrit, S., & Herczeg, G. J. 2010, Dust properties of protoplanetary disks in the Taurus-Auriga star forming region from millimeter wavelengths, A&A 512, A15

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4. The Planck Collaboration Planck (2012). Planck intermediate results I. Further validation of new Planck clusters with XMM-Newton. ASTRONOMY &



ASTROPHYSICS, vol. 543, ISSN: 0004-6361, doi: 10.1051/0004-6361/201118731

5. The Planck Collaboration (2011). Planck early results. XII. Cluster Sunyaev-Zeldovich optical scaling relations. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, vol. 536, ISSN: 0004-6361, doi: 10.1051/0004-6361/201116489

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13.The planck Collaboration (2011). Planck early results. XVIII. The power spectrum of cosmic infrared background anisotropies. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, vol. 536, ISSN: 0004-6361, doi: 10.1051/0004-6361/201116461

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23.The planck Collaboration (2011). Planck early results. IX. XMM-Newton follow-up for validation of Planck cluster candidates. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, vol. 536, ISSN: 0004-6361, doi: 10.1051/0004-6361/201116460

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PALUMBO Maria Elisabetta – Refereed Journals publication list 2010-2013

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MASSARDI Marcella – Refereed Journals publication list 2010-2013

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20.Mennella, A., and 159 colleagues 2011., Planck early results. III. First assessment of the Low Frequency Instrument in-flight performance., Astronomy and Astrophysics 536, A3.

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continuum surveys and their astrophysical implications., Astronomy and Astrophysics Review 18, 1-65.

NESTI Renzo – Refereed Journals publication list 2010-2013

1. L. Lucci, R. Nesti, G. Pelosi, S. Selleri, “A Stackable Constant-Width Corrugated Horn Design for High-Performance and Low-Cost Feed Arrays at Millimeter Wavelengths,” IEEE Antennas and Wireless Propagat. Letters AWPL, Vol. 11, 1162-1165, Oct. 2012

2. G. Pisano, R. Nesti, M. W. Ng, A. Orfei, D. Panella, P. Wilkinson, “A Novel Broadband Q-Band Polarizer with Very Flat Phase Response,” ,” J. of Electromagn. Waves and Appl., Vol. 26, No. 5-6, 707-715, Jul. 2012

3. A. Mennella et al (R. Nesti), “Planck early results: First assessment of the Low Frequency Instrument in-flight performance,” A&A, Jan 2011

4. N. Mandolesi et al. (R. Nesti), “Planck pre-launch status: The Planck-LFI programme,” A&A 520, A3, Oct.. 2010

5. M. Bersanelli et al. (R. Nesti), “Planck pre-launch status: Design and Description of the Low Frequency Instrument,” A&A 520, A4, Oct.. 2010

6. M. Sandri et al. (R. Nesti)), “Planck pre-launch status: Low Frequency Instrument ptics,” A&A 520, A7, Oct.. 2010

7. G. Giunta, L. Lucci, R. Nesti, G. Pelosi, S. Selleri, F. Serrano, “A Comparison between Standard and Crossfeed Monopulse Radars in Presence of Rough Sea Scattering and Ship Movements,” International Journal of Antennas and Propagation, vol. 2010, 2010

8. A. Orfei, L. Carbonaro, A. Cattani, A. Cremonini, L. Cresci, F. Fiocchi, A. Maccaferri, G. Maccaferri, S. Mariotti, J. Monari, M. Morsiani, V. Natale, R. Nesti, D. Panella, M. Poloni, J. Roda, A. Scalambra, G. Tofani, “A Multi-Feed Receiver in the 18 to 26.5GHz Band for Radio Astronomy,” IEEE Antennas and Propagation Magazine., Vol. 52, 4, pp 62-72, Aug. 2010

9. G. Valente, T. Pisanu, P. Bolli, S. Mariotti, P. Marongiu, A. Navarrini, R. Nesti, A. Orfei, J. Roda, “The dual-band LP feed system for the Sardinia Radio Telescope prime focus” Proc. SPIE Vol 7741, Jun. 2010



GREGORINI Loretta – Refereed Journals publication list 2010-2013

1. Righini et al. 2012, MNRAS 426,2107 “A 20 GHz bright sample for δ > +72° - I. Catalogue”

2. Guidetti et al. 2011, MNRAS 413, 2525 “Ordered magnetic fields around radio galaxies: evidence for interaction with the environment”

3. Santangelo et al. 2010, A&A 520, 50 “The molecular environment of the Galactic star forming region G19.61-0.23”

4. Abbas et al. 2010, MNRAS 406, 1306 “The VIMOS-VLT Deep Survey: evolution in the halo occupation number since z ~ 1”

5. Guidetti et al. 2010, A&A 514, 50 “Structure of the magnetoionic medium around the Fanaroff-Riley Class I radio galaxy 3C 449”

6. Prandoni et al. 2010 A&A 510, 42 “The ATESP 5 GHz radio survey. III. 4.8, 8.6 and 19 GHz follow-up observations of radio galaxies”

MARCONI Alessandro – Refereed Journals publication list 2010-2013

1. Gnerucci, A., Marconi, A., Capetti, A., Axon, D. J., & Robinson, A. 2013, "Spectroastrometry of rotating gas disks for the detection of supermassive black holes in galactic nuclei. III. CRIRES observations of the Circinus galaxy", A&A 549, A139

2. Domiciano de Souza, A., Hadjara, M., Vakili, F., Bendjoya, P., Millour, F., Abe, L., Carciofi, A. C., Faes, D. M., Kervella, P., Lagarde, S., Marconi, A., Monin, J.-L., Niccolini, G., Petrov, R. G., & Weigelt, G. 2012, "Beyond the diffraction limit of optical/IR interferometers. I. Angular diameter and rotation parameters of Achernar from differential phases", A&A 545, A130

3. Hönig, S. F., Kishimoto, M., Antonucci, R., Marconi, A., Prieto, M. A., Tristram, K., & Weigelt, G. 2012, "Parsec-scale Dust Emission from the Polar Region in the Type 2 Nucleus of NGC 424", ApJ 755, 149

4. Araki, N., Nagao, T., Matsuoka, K., Marconi, A., Maiolino, R., Ikeda, H., Hashimoto, T., Taniguchi, Y., & Murayama, T. 2012, "Near-infrared spectroscopy of a nitrogen-loud quasar SDSS J1707+6443", A&A 543, A143

5. Weigelt, G., Hofmann, K.-H., Kishimoto, M., Hönig, S., Schertl, D., Marconi, A., Millour, F., Petrov, R., Fraix-Burnet, D., Malbet, F., Tristram, K., & Vannier, M. 2012, "VLTI/AMBER observations of the Seyfert nucleus of NGC 3783", A&A 541, L9



6. Cresci, G., Mannucci, F., Sommariva, V., Maiolino, R., Marconi, A., & Brusa, M. 2012, "The metallicity properties of zCOSMOS galaxies at 0.2 < z < 0.8", MNRAS 421, 262

7. Sommariva, V., Mannucci, F., Cresci, G., Maiolino, R., Marconi, A., Nagao, T., Baroni, A., & Grazian, A. 2012, "Stellar metallicity of star-forming galaxies at z ~ 3", A&A 539, A136

8. Cano-Díaz, M., Maiolino, R., Marconi, A., Netzer, H., Shemmer, O., & Cresci, G. 2012, "Observational evidence of quasar feedback quenching star formation at high redshift", A&A 537, L8

9. Gnerucci, A., Marconi, A., Capetti, A., Axon, D. J., Robinson, A., & Neumayer, N. 2011, "Spectroastrometry of rotating gas disks for the detection of supermassive black holes in galactic nuclei. II. Application to the galaxy Centaurus A (NGC 5128)", A&A 536, A86

10.Orban de Xivry, G., Davies, R., Schartmann, M., Komossa, S., Marconi, A., Hicks, E., Engel, H., & Tacconi, L. 2011, "The role of secular evolution in the black hole growth of narrow-line Seyfert 1 galaxies", MNRAS 417, 2721

11.Chiaberge, M. & Marconi, A. 2011, "On the origin of radio loudness in active galactic nuclei and its relationship with the properties of the central supermassive black hole", MNRAS 416, 917

12.Gnerucci, A., Marconi, A., Cresci, G., Maiolino, R., Mannucci, F., Schreiber, N. M. F., Davies, R., Shapiro, K., & Hicks, E. K. S. 2011, "A dynamical mass estimator for high z galaxies based on spectroastrometry", A&A 533, A124

13.Fathi, K., Axon, D. J., Storchi-Bergmann, T., Kharb, P., Robinson, A., Marconi, A., Maciejewski, W., & Capetti, A. 2011, "An Hα Nuclear Spiral Structure in the E0 Active Galaxy Arp 102B", ApJ 736, 77

14.Matsuoka, K., Nagao, T., Maiolino, R., Marconi, A., & Taniguchi, Y. 2011, "Chemical properties in the most distant radio galaxy", A&A 532, L10

15.Orellana, G., Nagar, N. M., Isaak, K. G., Priddey, R., Maiolino, R., McMahon, R., Marconi, A., & Oliva, E. 2011, "Sub-millimeter detected z ~ 2 radio-quiet QSOs. Accurate redshifts, black hole masses, and inflow/outflow velocities", A&A 531, A128

16.Sani, E., Marconi, A., Hunt, L. K., & Risaliti, G. 2011, "The Spitzer/IRAC view of black hole-bulge scaling relations", MNRAS 413, 1479

17.Gnerucci, A., Marconi, A., Cresci, G., Maiolino, R., Mannucci, F., Calura, F., Cimatti, A., Cocchia, F., Grazian, A., Matteucci, F., Nagao, T., Pozzetti, L., & Troncoso, P. 2011, "Dynamical properties of AMAZE and LSD galaxies from



gas kinematics and the Tully-Fisher relation at z ~ 3", A&A 528, A88

18.Risaliti, G., Salvati, M., & Marconi, A. 2011, "[O III] equivalent width and orientation effects in quasars", MNRAS 411, 2223

19.Matsuoka, K., Nagao, T., Marconi, A., Maiolino, R., & Taniguchi, Y. 2011, "The mass-metallicity relation of SDSS quasars", A&A 527, A100

20.Nagao, T., Maiolino, R., Marconi, A., & Matsuhara, H. 2011, "Metallicity diagnostics with infrared fine-structure lines", A&A 526, A149

21.Mannucci, F., Cresci, G., Maiolino, R., Marconi, A., & Gnerucci, A. 2010, "A fundamental relation between mass, star formation rate and metallicity in local and high-redshift galaxies", MNRAS 408, 2115

22.Gallerani, S., Maiolino, R., Juarez, Y., Nagao, T., Marconi, A., Bianchi, S., Schneider, R., Mannucci, F., Oliva, T., Willott, C. J., Jiang, L., & Fan, X. 2010, "The extinction law at high redshift and its implications", A&A 523, A85

23.Sarria, J. E., Maiolino, R., La Franca, F., Pozzi, F., Fiore, F., Marconi, A., Vignali, C., & Comastri, A. 2010, "The MBH- Mstar relation of obscured AGNs at high redshift", A&A 522, L3

24.Cresci, G., Mannucci, F., Maiolino, R., Marconi, A., Gnerucci, A., & Magrini, L. 2010, "Gas accretion as the origin of chemical abundance gradients in distant galaxies", Nature 467, 811

25.Gnerucci, A., Marconi, A., Capetti, A., Axon, D. J., & Robinson, A. 2010, "Spectroastrometry of rotating gas disks for the detection of supermassive black holes in galactic nuclei. I. Method and simulations", A&A 511, A19

COMPAGNINI Giuseppe – Refereed Journals publication list 2010-2013

1. G.Compagnini, P.Russo, F.Tomarchio, O.Puglisi, L.D’Urso, S.Scalese “Laser assisted green synthesis of free standing reduced graphene oxides at the water-air interface” Nanotechnology vol.23 pp.505601(1-6) 2012

2. P.Russo, G.Compagnini, C.Musumeci, B.Pignataro “Raman monitoring of strain induced effects in mechanically deposited single layer graphene” J. Nanosci. Nanotech. Vol. 12, pp. 8755–8758 (2012)

3. M. Zimbone, P.Musumeci, P.Baeri, E.Messina, S.Boninelli, G.Compagnini, L.Calcagno “Rotational dynamics of gold nanoparticle chains in water solution” J.Nanopart. Res. Vol.14, pp.1308 (1-11) (2012)



4. L.D’Urso, C.Satriano, G.Forte, G. Compagnini, O.Puglisi “Water structure and charge transfer phenomena at the liquid–graphene interface” Phys.Chem.Chem.Phys. vol. 14 pp.14605-14610 (2012)

5. S.Scalese, V.Scuderi, S.Bagiante, I.Deretzis, A.La Magna, C.Bongiorno, G.Compagnini, S.Gibilisco, N.Piluso, V.Privitera “On the determination of diameter distribution in multi-wall carbon nanotubes by Raman spectroscopy: issues related to excitation laser energy” J.Raman Spectr. Vol.43, pp. 1018–1023 (2012)

6. A.Neumeister, D.Bartke, N.Barsch, T.Weingärtner, L.Guetaz, A.Montani, G.Compagnini, S.Barcikowski “Interface of Nanoparticle-Coated Electropolished Stents” Langmuir vol.28 pp. 12060–12066 (2012)

7. G.Forte, L.D’Urso, E.Fazio, S.Patanè, F.Neri, O.Puglisi, G.Compagnini “The effects of liquid environments on the optical properties of linear carbon chains prepared by laser ablation generated plasmas” Appl.Surf.Sci. vol. 258 pp. 9246– 9249 (2012)

8. E.Fazio, S.Patanè, L.D'Urso, G.Compagnini, F.Neri “Enhanced nonlinear optical response of linear carbon chain colloid mixed with silver nanoparticles” Optics Communications vol.285 pp.2942–2946 (2012)

9. G.Compagnini, M.G.Sinatra, G.C.Messina, G.Patanè, S.Scalese, O.Puglisi “Monitoring the formation of inorganic fullerene-like MoS2 nanostructures by laser ablation in liquid environments”Appl.Surf.Sci. vol.258 pp.5672-5676 (2012)

10.G.Compagnini, M.Sinatra, P.Russo, G.C.Messina, O.Puglisi, S.Scalese “Deposition of few layer graphene nanowalls at the electrodes during electric field-assisted laser ablation of carbon in water” Carbon vol.50 pp.2347–2374 (2012)

11.M.Zimbone, L.Calcagno, G.Messina, P.Baeri, G.Compagnini “Dynamic light scattering and UV–vis spectroscopy of gold nanoparticles solution” Materials Letters vol. 65 pp.2906–2909 (2011)

12.L.D’Urso, G.Forte, P.Russo, C.Caccamo, G.Compagnini, O.Puglisi “Surface-enhanced Raman Scattering Study on 1D-2D Graphene-based Structures” Carbon vol. 49, pp 3149–3157 (2011)

13.G.Compagnini, G.Forte, F.Giannazzo, V.Raineri, A.LaMagna, I.Deretzis “Ion beam induced defects in graphene: Raman spectroscopy and DFT calculations” J. Mol. Struc. Vol. 993, pp. 506–509 (2011)
