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1 Dipartimento per l'università, l'alta Formazione Artistica, Musicale e Coreutica e per la Ricerca Direzione Generale per il Coordinamento e lo Sviluppo della Ricerca PROGRAMMI DI RICERCA SCIENTIFICA DI RILEVANTE INTERESSE NAZIONALE RICHIESTA DI COFINANZIAMENTO (D.M. 19 marzo 2010 n. 51) PROGETTO DI UNITÀ DI RICERCA - MODELLO B Anno prot. 2009W2LXP8_ Area Scientifico-disciplinare 02: Scienze fisiche 100% 2 - Coordinatore Scientifico BIGNAMI GIOVANNI FABRIZIO Professore Ordinario I.U.S.S. - Istituto Universitario di Studi Superiori - PAVIA Classe di SCIENZE e TECNOLOGIE Dipartimento di IUSS -- PAVIA 3 - Responsabile dell'unità di Ricerca BIGNAMI GIOVANNI FABRIZIO Professore Ordinario 10/04/1944 BGNGNN44D10D286O I.U.S.S. - Istituto Universitario di Studi Superiori - PAVIA Dipartimento di IUSS -- PAVIA 0382/ (Prefisso e telefono) 0382/ (Numero fax) 4 - Curriculum scientifico Testo italiano 1 Sommario Cronologico -1968: Laurea in Fisica, Università di Milano (parte del lavoro di tesi allimperial College, Londra) : precario presso la cattedra di Fisica Superiore (prof. G.P.S.Occhialini, U. Milano) e servizo militare : Ricercatore presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche : "Experiment Officer" nel progetto COS-B dellesro : ESRO postdoc fellow a NASA, Goddard Space Flight Center, presso Dr.C.E. Fichtel e 1978 : Senior Fellowships della U.S. Academy of Sciences a NASA/GSFC : Consulente scientifico per lesperimento EGRET sul Gamma ray Observatory della NASA -1981: "Doctorat d'etat es Sciences", Università di Parigi (valutazione : très honorable) MIUR - BANDO MODELLO B - 1 -

2 : Coordinatore europeo del Data Reduction Group del progetto dellesa COS-B : Coordinatore italiano del progetto GAMMA-1, con USSR (IKI Mosca) e Francia (CEA Saclay e CNES) : Vice-chairman della commisione COSPAR "E-1" (Astrophysics) : membro dello Astronomy Working Group dellesa : membro dello Assessment Study/Phase A Teams dellesa per la missione GRASP : membro dello Users' Committee della missione GRO della NASA : Principal Investigator dello strumento European Photon Imaging Camera (EPIC) su XMM della ESA : Professore Straordinario e poi Ordinario di Fisica Generale, Università di Cassino : Principal Investigator del Key Programme ESO dedicato a Optical Identification of High Energy Sources -1991: membro dello INTEGRAL Study Team dellesa per la Scientific Data Analysis : membro del Topical Team 3 per la definizione del programma ESA HORIZON : membro del Comitato Scientifico dellagenzia Spaziale Italiana : membro dello Space Science Advisory Committee dellesa -1995: Chairman dello Integral Science Evaluation Committee dellesa -1997: Professore Ordinario di Astronomia, Università di Pavia : Direttore Scientifico dellagenzia Spaziale Italiana : Delegato Italiano allo Science Programme Committee dellesa : membro del Board of Trustees della International Space University, Strasbourg, Francia : Chairman del Gruppo per la propulsione interplanetaria dellasi (con C. Rubbia) : Vice-Chairman del Science Programme Committee dellesa : Chairman del comitato paritetico ASI-INFN per missioni spaziali interdisciplinari : Membro del Consiglio Scientifico centrale del CNRS, Francia membro del Consiglio Scientifico della "Federation de Recherche" APC, Université de Paris VII Direttore del Centre detude Spatiale des Rayonnements, CNRS, Toulouse, (170 persone, 10Meu/anno) Gruppo di lavoro interdisciplinare CNRS su Strategies Scientifiques en Europe Membro del Consiglio Scientifico dello International Space Science Institute (ISSI), Berne, CH Chairman dello Space Science Advisory Committee dellesa Membro del CERES(Comitato per la ricerca e leplorazione spaziale) del CNES Responsabile della concezione e redazione del piano decennale dellesa Cosmic Vision Chiamato nel corpo docente del nuovo Istituto Universitario di Studi Superiori di Pavia Presidente dellagenzia Spaziale Italiana Presidente Consiglio Scientifico Groupment dinteret Scientifique P2I, 19 Istituti area Ile de France 2 Programmi spaziali: partecipazione, gestione e coordinamento S-88 sul satellite ESRO TD-1 (astronomia gamma): progetto, calibrazione, analisi dati esperimento COS-B dello ESRO/ESA (astronomia gamma). Progetto, realizzazione prototipo, calibrazione, analisi dati. Coordinatore del Data Reduction Group ( ) esperimento SAS-2 della NASA (astronomia gamma). Calibrazione del prototipo e analisi dati Einstein Obs.(NASA), SAS-3 (NASA), EXOSAT (ESA), IUE (NASA/ESA). Analisi dati missione Gamma-1 (CNES/IKI), coordinatore Italiano. Missione SIGMA:Observateur Invité esperimento GRASP dellesa (astronomia X e gamma): progetto della missione NASA COMPTON Gamma Ray Observatory Analisi dati esperimento EGRET Hubble Space Telescope della NASA. P.I. e CoI. di numerosi programmi. Analisi dati Osservatorio ROSAT (DARA/NASA/UK) (astronomia X). Analisi dati Missione Hipparcos dellesa (astrometria). Analisi dati. MIUR - BANDO MODELLO B - 2 -

3 Principal Investigator dello strumento EPIC (European Photon Imaging Camera, 30 Meuro) su XMM-Newton, cornerstone dellesa. Responsabilità scientifica e manageriale verso ESA di una collaborazione Europea di 13 Instituti (circa 210 persone) in quattro nazioni oggi Iniziatore della missione per astronomia gammaagile - partecipazione a sviluppo ed analisi dati 2000-oggi XMM/Newton (ESA) (Astronomia X) P.I. di diverse proposte. Analisi dati oggi Associate scientist alla missione NASA GLAST, ora FERMI. Analisi dati oggi Iniziatore dello studio per il progetto Simbol X nel quadro della collaborazione CNES/ASI 2006-oggi Analisi ed interpretazione dei dati Integral 3 Incarichi di management e di consulenza scientifica Astronomy Working Group dellesa Users' Committee, Compton Gamma Ray Observatory, NASA Space Science Advisory Committee dellesa' 1994 Survey Committee "HORIZON 2000+" dellesa' Comitato Scientifico della Agenzia Spaziale Italiana Chairman dello INTEGRAL Science Evaluation Committee dellesa 1995 Chairman dello INTEGRAL Spectrometer Review Team del CNES (Francia) 1997 Chairman della task force su "Public Image of Space Science" dellesa Direttore Scientifico dellasi (responsabilità di budget: >200 mld/anno) Delegato Italiano allo Science Programme Committee dellesa Vice-Chairman del Science Programme Committee dellesa Consiglio scientifico centrale del CNRS francese Consiglio scientifico dell "Federation de Recherche" APC, Université de Paris VII Consiglio scientifico dello International Space Science Institute (ISSI), Berna, Svizzera Chairman dello Space Science Advisory Committee dellesa Membro del CERES(Comitato per la ricerca e leplorazione spaziale) del CNES Responsabile della concezione e realizzazione di Cosmic Vision , piano scientifico a lungo termine ESA, con attività di coordinamento a livello europeo e 2007 Membro Comitato di Programma della World Conference on the future of Science, Venezia Membro dello Advisory Board del Festival della Scienza di Genova 2007 Chair di Panel per liniziativa Europea ASTRONET Presidente ELV (European Launch Vehicles, una compagnia di AVIO Group) Membro del Comitato Max-Planck-Gesellschaft per la selezione Direttore MPE Garching 2009 Membro del Comitato Promotore Science for Peace, Veronesi Foundation, Milan 2009 Coordinatore per Aerospazio nel Programma Nazionale Ricerca MIUR Premi e onorificenze 1993: Premio Bruno Rossi della HEAD della American Astronomical Society (con J. Halpern) 1997: Membro Corrispondente dellaccademia dei Lincei 2000: Full Member della International Astronautics Academy 2000: Officier de lordre National du Mérite de la Republique Francaise 2001: Scocio Ordinario, Istituto di Studi Superiori dellinsubria G. Cardano 2002: Medaglia Massey, Royal Society of London and COSPAR (con J. Paul) 2003: Membro della European Academy of Sciences 2004: Membro della Academia Europaea 2004: Premio quadriennale per lastronomia, Ministero dei Beni Culturali della Repubblica Italiana 2006: Premio Lacchini per la diffusione della cultura scientifica in Italia 2006: Officier de la Legion dhonneur de la Republique Francaise 2008 : Membro corrispondente dellistituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti 2008: Membro titolare dellacademie de lair et de lespace, Toulouse, Francia 2009: Associé étranger, Acadèmie des Sciences, Francia 5 Società professionali Società Italiana di Fisica - Société Française dastronomie et dastrophisique - American Astronomical Society - International Astronomical Union MIUR - BANDO MODELLO B - 3 -

4 6 Selezione di Lezioni su invito e Conferenze 1977 American Physical Society, Washington, D.C. (Invited Talk) 1981 The Royal Astronomical Society, London (Invited Talk) 1981 International Cosmic Ray Conference, Paris (Rapporteur Talk) 1983 The Royal Astronomical Society, London (Invited Talk) 1990 COSPAR General Assembly, Den Haag (Invited paper) 1994 IAU Symposium #168, Den Haag (Invited Paper) 1994 Rossi Prize Lecture, American Astronomical Society, Minneapolis 1996 Les Houches School on Space Astronomy, Invited lecture 1997 CERN Colloquium Neutron Stars 1998 Keynote Address, Planetary Sciences Division, American Astronomical Society, Padua 1999 Directors Scientific Colloquium, NASA/GSFC 1999 CERN Colloquium The Italian Quintet 2000 Keynote Address, NASA/ASI Workshop, Venice 2001 American Astronomical Society, Baltimore: Galileos Heritage (Keynote lecture) 2001 Moriond Astrophysics Meeting, Summary Talk 2002 CERN Colloquium Cosmology from Space 2003 Ouvertures de l'universitè de Toulouse : La vie et les planètes : la science et le mythe 2004 Festival della Scienza di Genova, Conferenza Inaugurale su La Luna 2004 Università di Pavia: Prolusione Anno Accademico su LItalia nello Spazio 2004 Moriond Astrophysics Meeting Neutron Star Astronomy 2005 Festival della scienza di Genova : I marziani siamo noi 2006 CERN Academic Training Course (5 lezioni): Astronomy from Space 2006 Scuola Superiore della Pubblica Amministrazione, Roma : La ricerca in Europa 2006 Keynote Speech, SpacePart World Conference on Astroparticle Physics, Pechino 2006 World Conference on the Future of Science, Venezia, invited talk 2006 Festival della scienza di Genova: I pianeti e la vita 2007 Scuola Normale, Colle Val DElsa : Cinquatanni di spazio, da Sputnik a Marte: adesso tocca a voi Festival della Scienza di Roma: Conferenza di Apertura 2009 CERN invited talk at Carlo Rubbias Fest: Exploring the Universe with Carlo 2009 Roma sezione INFN-La Sapienza : corso su Astrofisica Alte Energie 8 Perscorso scientifico e professionale Il lavoro di ricerca di GFB riguarda molti aspetti della astrofisica spaziale, dalla concezione di missioni, strumenti ed osservazioni allanalisi dei dati e alla loro interpretazione. Il tema centrale è quello dellastrofisica delle alte energie ma anche quello delle osservazioni astronomiche a multilunghezze donda, necessarie per capire completamente la fisica degli oggetti, compatti e non, studiati o scoperti con missioni spaziali. La indagine teorica ha portato alla scoperta di un nuovo tipo di stelle di neutroni, ma anche ad una possibile spiegazione della distribuzione di antimateria nella Galassia Dopo il suo lavoro di tesi (1968) nel gruppo del prof. Occhialini, GFB si è occupato della progettazione, costruzione e sfruttamento scientifico della prima generazione di strumenti per astronomia gamma in Europa, poi volati sulla missione TD1 della ESRO nel In parallelo, partecipava alla concezione ed al progetto iniziale della missione europea COS-B. Al Goddard Space Flight Center della NASA ( ), ha analizzato ed interpretato i primi dati di astronomia gamma della missione SAS-2, sia in termini di fisica dei raggi cosmici galattici, sia di sorgenti compatte, partecipando alla scoperta della emissione gamma dai pulsar Crab e Vela ed alla prima osservazione della sorgente più tardi (1976) da GFB chiamata Geminga. Il lavoro sulle sorgenti compatte fu poi esteso ad includere il caso extragalattico, portando, nel 1979, a previsioni sul conteggio e sulla visibilità di galassie come sorgenti gamma, previsioni poi confermate dalla missione NASA Gamma-Ray Observatory. Dal lancio di COS-B, la prima missione della neonata European Space Agency nel 1975, GFB ha partecipato, con un ruolo sempre maggiore, nella gestione orbitale della missione ed allo sfruttamento scientifico dei dati, compresa la pianificazione ed il controllo delle osservazioni, fino al ruolo europeo di Data Analysis Coordinator. Ha partecipato attivamente della scoperta delle sorgenti gamma e ha coordinato il loro studio come nuova realtà astronomica. Ha coordinato a livello europeo scoperta della prima sorgente gamma extragalattica, il quasar 3C273 (1981). MIUR - BANDO MODELLO B - 4 -

5 Nello stesso tempo, GFB è stato tra i primi a capire limportanza dellastronomia a multi-lunghezza donda per la identificazione e la comprensione delle sorgenti. Lesempio centrale è il lavoro su Geminga, la prima sorgente del cielo gamma ad essere identificata. La ricerca è durata più di ventanni, con tutti i mezzi disponibili dellastronomia da terra e dallo spazio.il metodo Geminga è usato ancora oggi in tutto il mondo per lo studio di stelle di neutroni isolate. GFB ed il suo gruppo hanno avuto un ruolo determinante nello studio delle stelle di neutroni isolate. Dal 1988 al 1998 GFB è stato il Principal Investigator di EPIC, lo strumento di piano focale della missione cornerstone dellesa XMM/ Newton perastronomia X. Lesperimento, consegnato nei tempi e allinterno del budget previsto nel 1998, è in orbita dal dicembre 1999 e funziona perfettamente. Nel 1995 GFB ha presiuduto il comitato per la configurazione finale della missione INTEGRAL, in orbita con successo dallottobre In parallelo GFB ha continuato il suo lavoro sulla comprensione delle stelle di neutroni partecipando, tra laltro, alla misura del moto proprio e della parallasse di Geminga, la prima parallasse ottica di una stella di neutroni. Dal 1997 al 2002, GFB è stato Direttore Scientifico dellagenzia Spaziale Italiana, introducendo un nuovo stile di pianificazione, con una regolare interazione con la comunità scientifica, creando un aumento della presenza di gruppi italiani in attività spaziali. Durante la sua gestione, il budget dedicato alla scienza è aumentato da meno di 90 miliardi di lire nel 1997 a circa 216 Miliardi nel Allinterno di ASI, GFB ha lanciato il programma di piccole missioni scientifiche. La prima di queste, AGILE, un programma da 100 Meuro con una PMI come capocommessa (per la prima volta in Italia) è stata lanciata con successo il 23 aprile Dal 1997 al 2002, GFB ha comunque continuato la sua ricerca scientifica, con osservazioni su stelle di neutroni, utilizzando dati Hipparcos, ROSAT e VLT. Ha poi esteso i suoi interessi alla fisica delle astroparticelle, soprattutto in collaborazione con linfn, IN2P3 ed il College de France, presso il quale è membro del Consiglio Scientifico della nuova realtà francese di astropartcelle sul campus di Tolbiac delluniversitè Paris VII. Dal 2003 al 2006 è stato Direttore del Centre detude Spatiale des Rayonnements, Toulouse (www.cesr.fr). Il percorso scientifico di GFB continua con nuovi aspetti della fisica delle stelle di neutroni. Utilizzando XMM-Newton, GFB ha coordinato le osservazioni della stella di neutroni radio-quieta 1E , ottenendo la prima misura in situ del campo magnetico di una stella di neutroni isolata. GFB ha partecipato alla scoperta della prima onda durto visibile in raggi X da una stella di neutroni. Nel 2005 ha iniziato a collaborare con colleghi dello IN2P3 per studiare il quantum vacuum lensing e la produzione di bosoni pseudoscalari in sistemi binari di stelle di neutroni. GFB è stato invitato per due volte a scrivere larticolo feature per la rivista Physics World su questi argomenti. Dal 2002 è stato nominato dalla NASA Associate Scientist per la missione GLAST, in orbita dal giugno 2008 col nome di Osservatorio Fermi. I primi risultati di Fermi confermano che le sorgenti gamma scoperte decenni fa sono oggetti simili a Geminga. Recentemente (Dicembre 2009) la rivista Science ha classificato il risultato della missione Fermi sulle stelle di neutroni in raggi gamma come il numero due tra i primi dieci risultati scientifici del In parallelo al lavoro sulla fisica delle stelle di neutroni, GFB ha partecipato alla analisi dati della missione Integral sulla distribuzione di antimateria nel centro della Galassia, scoprendone la fondamentale asimmetria. Dalla fine del 2008, GFB si occupa di meccanismi di produzione di neutrini di alta energia in sorgenti cosmiche a previsioni molto concrete sulle prime sorgenti di neutrini che saranno visibili a rivelatori come Ice Cube. Da anni GFB si impegna nella gestione ed organizzazione della politica della ricerca a livello europeo. Il CNES lo ha nominato nel suo comitato per le strategie (CERES). Nel triennio , GFB è stato presidente dello Space Science Advisory Committee, il massimo comitato di consulenza scientifica dellagenzia Spaziale Europea. Da 20 anni un italiano non presiedeva il SSAC, lultimo era stato Edoardo Amaldi. GFB ha dedicato, e dedica, tempo alla diffusione della cultura scientifica, ma anche allopinion making sulla politica della ricerca in Italia ed Europa. Tiene molte conferenze pubbliche ogni anno in Europa, scrive regolarmente per quotidiani e riviste in Italia ed Europa, per un totale di più di 300 titoli. Dal 2002 al 2007 ha tenuto una rubrica mensile su Le Scienze. Ha scritto di MIUR - BANDO MODELLO B - 5 -

6 politica spaziale e di politica della ricerca su: International Herald Tribune (6 pezzi di opinione), Nature (18), Science (10), Le Figaro, La Recherche,Governareper,Le Scienze (76 articoli), Il Corriere della Sera(80), Il Sole24ore (19), Aspenia etc. Tiene una rubrica su Vanity Fair e collabora con Wired, Darwin, Limes, etc. GFB ha scritto quattro libri, uno dei quali è la prima traduzione poetica inglese (in pentametri giambici) del lungo poema di Galileo Galilei in terzine dantesche Contro il portar la toga. Il secondo, La Storia nello Spazio, è centrato sullintreccio tra scienza spaziale e storia della cultura italiana. Selezionato per la Fiera del Libro di Parigi nel 2002, ne è ora disponibile la versione francese Explorer lesplace pour remonter le temps per i tipi di Odile Jacob, Parigi (2006). Il quarto, intitolato Lesplorazione dello spazio, è uscito per Il Mulino (Bologna, 2006). Per Il Mulino ha collaborato a Una dote per il merito, di G.Tognon (2006) con il capitolo Il merito diffuso. Ricerca in Europa, ricerca in Italia e ricerca nello spazio. Per Marsilio ha collaborato a Idea di Natura con il capitolo Oltre il Sistema Solare (Venezia, 2008). 7- Pubblicazioni La lista completa dei lavori di GFB (più di 600 titoli) è allindirizzo milano.inaf.it/~gfb/personal.html : -Articoli su giornali internazionali con referee: 189 (da ADS) -Articoli su Invito 65 -Altri articoli 163 -Libri (in inglese, francese e italiano) 4 -articoli di divulgazione (inclusi contributi a diverse Enciclopedie,etc.) > 300 Numero totale citazioni:>6800 (da ADS) Testo inglese 1. Milestones -1968: Laurea in Physics Milan U. with G. Occhialini (part of thesis at Imperial College, London) : Assistant to the Chair of Advanced Physics, Univ. of Milan : Research Scientist at the Italian Consiglio Nazionale delle Ricerche, Milan : ESRO fellowship at the NASA Goddard Space Flight Center and 1978 : U.S. Academy of Sciences Senior Fellowships, NASA/GSFC : Assistant Professor at the Catholic University of America (Wash. D.C., USA) -1979: Visiting scientist at the Max-Plank Ins. fur Kernphysik, Heidelberg, Germany : "Doctorat d'etat es Sciences", University of Paris (très honorable) -1989: Visiting Professor at the Université de Paris VII : Full Professor of General Physics, Univ. of Cassino present : Full Professor of Astronomy, University of Pavia, now at IUSS, Pavia : Director of Science, Italian Space Agency, Rome Director of the Centre detude Spatiale des Rayonnements, CNRS, Toulouse, France President, Italian Space Agency, Rome present President, Scientific Council, Groupment dinteret Scientifique P2I, Paris (grouping of 19 physics University Institutes and Research Labs in the Ile de France) 2. Selected Space Project Contributions ESRO/ESA COS-B experiment (-ray astronomy). Design work with industry, prototype calibration. Flight data analysis. Data Reduction Group Coordinator ( ) NASA SAS-2 experiment (-ray astronomy). Prototype calibration. Flight data analysis NASA Einstein Obs. NASA SAS-3, ESA EXOSAT, NASA/ESA IUE. Flight data analysis CNES/IKI : Gamma-1 mission, Italian coordinator. SIGMA mission, Observateur Invité ESA GRASP experiment (X/-ray astronomy) : mission design, study member NASA/ESA Hubble Space Telescope: P.I. of several proposals : P. I. of the ESO Key Programme on Optical Identification of High Energy Sources ESA Hipparcos (astrometry): Flight data analysis Principal Investigator on the EPIC (European Photon Imaging Camera) on XMM-Newton, ESA cornerstone mission. Scientific and managerial responsibility towards ESA and towards the European Collaboration of 13 institutes in four nations. MIUR - BANDO MODELLO B - 6 -

7 Initiator at ASI of the Italian gamma-ray astronomy mission AGILE 2000-present ESA XMM/Newton: P.I/Co-Pi of several proposals. Flight data analysis present NASA GLAST (now FERMI) gamma-ray astronomy mission. Associate scientist 2005-present Co-initiator of the French-Italian Simbol-X mission for X-ray Astronomy 2006-present ESA INTEGRAL (gamma-ray astronomy): Flight data analysis and interpretation 3. Coordinating, Advisory and other Appointments ESA's Astronomy Working Group NASA's Gamma Ray Observatory Users' Committee ESA's Space Science Advisory Committee 1994 ESA's Survey Committee "HORIZON 2000+" Science Committee, Italian Space Agency (ASI) Chairman, ESA INTEGRAL Science Evaluation Committee 1995 Chairman, the INTEGRAL Spectrometer Review Team of CNES (France) 1997 Chairman, ESA's task force on "Public Image of Space Science" Italian Delegate, ESA's Science Programme Committee-elected Vice-Chair : Board of Trustees, International Space University, Strasbourg, France Scientific Council, CNRS (France) Scientific Council, "Federation de Recherche" APC, Université de Paris VII Scientific Council of the International Space Science Institute (ISSI), Berne, Switzerland Chairman, ESAs Space Science Advisory Committee Member, Group ad hoc Astronomie, CNES (French Space Agency) Member, CERES (Comité devaluation de la Recherche et lexploration Spatiale), CNES Coordinator, ESA new Decadal Plan Cosmic Vision Member, Scientific Council, P2I, Universitè Paris/Tolbiac (France) President, ELV (European Launch Vehicles, an Italian public-private company) Member, Max-Planck Selection Committee for the Director, MPE Garching Aerospace Coordinator, Italian National Programme for Research 4. Honours and Academies 1993: Bruno Rossi prize of the HEAD, American Astronomical Society (with J. Halpern) 1997: Member (Corresponding), Accademia dei Lincei 2000: Full Member, International Astronautics Academy 2000: Officier de lordre National du Mérite de la République Française 2002: Royal Society/COSPAR Massey Award (with J. Paul) 2004: Astronomy Prize, Italian Culture Ministry (prize given every four years) 2004: Member, European Academy of Sciences 2005: Member, Academia Europaea 2006: Premio Lacchini (Italy) for the diffusion of Astronomical Culture 2006: Officier de la Légion dhonneur de la République Française 2008: Corresponding Member of the «Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti», Venice, Italy 2008: Membre Titulaire, Académie de lair et de lespace, Toulouse, France 2009: «Associé étranger», Académie des Sciences, France 5. Professional Societies - Società Italiana di Fisica - Société Française dastronomie et dastrophisique - American Astronomical Society (AAS) - International Astronomical Union (IAU) SUMMARY OF GFBS SCIENCE CONTRIBUTIONS TO SPACE ASTROPHYSICS GFB was instrumental in developing gamma-ray astronomy as a new space-age discipline. After taking part, in the early seventies, in the understanding of the diffuse gamma-ray emission from our Galaxy in terms of cosmic-ray protons and electrons interacting with interstellar gas, and in the first detection of a gamma-ray pulsar (the Crab, 1974), he later (1981) led the work yielding the discovery of the first extragalactic gamma-ray source, the QSO 3C273. He took part (early eighties) in the original discovery of the population of gamma-ray sources in our Galaxy, and, in particular, his research ( ) on the identification and understanding of Geminga (which he named) as the first of a new class of gamma-ray neutron stars remains a template until today. He led the X-ray and optical observations as well as their interpretation. MIUR - BANDO MODELLO B - 7 -

8 GFB created a new school on the phenomenology and physics of neutron stars Combining, over the last 15 years, gamma- and X-ray astronomy (using the XMM/NEWTON mission), optical and other types of data, the observational and interpretative work of GFB group has yielded a number of important first results, like the first in situ measurement of an isolated neutron star magnetic field, the first evidence of high-energy particle acceleration by a gamma-ray pulsar, the tracking of a neutron star rotation from its thermal surface emission, the first optical parallax of a neutron star (Geminga) and the optical proper motion determination of several other neutron stars. In 2005, theoretical work of GFB explored the possibility of quantum vacuum lensing and quantum vacuum friction around magnetized neutron stars, discussing the creation of light pseudoscalar bosons and predicting their observability in a specific neutron star-neutron star binary system. In 2008, GFB, exploiting INTEGRAL data, contributed to another first result in high-energy astronomy: the gamma-ray evidence for the galactic antimatter content being traceable to neutron stars in special binary systems, located in the central regions of our Galaxy. Currently, GFB participates also in the analysis of data of the AGILE and FERMI observatories, now showing that many of the galactic gamma-ray sources, unidentified for decades, are in fact Geminga-like, i.e. isolated neutron stars only emitting gamma-rays. In Dec. 2009, Science magazine ranked the Fermi result on gamma-rays from neutron stars as the # 2 scientific result of the year. GFB has also recently worked on the AGILE/Fermi results on the discovery of gamma-ray emission from the Cyg X-3 microquasar. This result follows predictions made by GFB in Publications Complete list: source ADS) It can be divided as follows: -Papers in international refereed journals: 187 (source ADS) -Invited papers 64 -Other scientific papers 163 -Books (in English, French and Italian) 4 -Newspaper (including 6 IHT op-eds) and other articles (book chapters, Encyclopaedias,...) > 300 GFB is a frequent keynote speaker at public events in Italy and at European Institutions. SUMMARY OF GFBS CONTRIBUTIONS TO RESEARCH IN SPACE: FROM HARWARE PROJECT-MAKING, TO MANAGEMENT, TO POLICY- MAKING GFB has been involved in scientific space activities from his thesis years ( ) until today. He contributed to all European (and most U.S.) missions in high-energy astrophysics, and was, in general, active in promoting and directing space research in Italy, France and Europe. His scientific and management roles in space missions have been increasing since his start on ESROs TD-1 ( ) and NASAs SAS-2 (1973-5). For ESAs first satellite, COS-B ( ), he represented Milan and was later mission Data Reduction Coordinator (1981). In parallel, he led the Italian hardware participation to the Franco-Soviet Gamma-1 mission ( , when Italy withdrew from the project for political reasons). He also worked on data from NASAs Einstein Observatory and SAS-3, on ESAs EXOSAT and IUE, etc. In 1987, he was selected as Principal Investigator for the focal plane instrument of ESAs cornerstone mission in X-ray astronomy XMM-Newton (flown in 1999). He named the instrument EPIC (European Photon Imaging Camera) and was its P.I. until 1997, leading the European collaboration of institutes, space agencies and industries to a delivery on time and within budget. EPIC has been in orbit for 10 years now, and is arguably the most productive X-ray astronomy instrument ever flown. From 1983 to 1997, he was a member of various scientific advisory bodies of ESA, NASA, CNES, COSPAR (Vice-Chair, Commission E1) and ASI (Italian Space Agency), taking part in mission selections such as that of ESAs INTEGRAL, for which he chaired the Payload Selection Committee. INTEGRAL has been in orbit since 2002, and its payload is doing well. In 1997, GFB joined ASI as Director of Science, a position he held until In that capacity, among other duties, he started a series of national scientific missions, the first of which, AGILE, has been doing breakthrough gamma-ray astronomy since He was responsible for the management of the Italian-Dutch X-ray astronomy mission BeppoSAX ( ), MIUR - BANDO MODELLO B - 8 -

9 well-known for its discoveries on gamma-ray bursts. At ASI, GFB was responsible for the approval Italys participation in the NASA SWIFT and GLAST (now FERMI) missions, both successfully in orbit since 2004 and From 2003 to 2006, GFB was Director of the Centre detude Spatiale des Rayonnements (Toulouse), one of the most important space research laboratories in France, participating in hardware contributions and data analysis of diverse missions. He was also member of several French space advisory bodies, helping to shape Frances scientific policy in space. From 2004 to 2006, he was Chairman of ESAs Space Science Advisory Committee. In his (extended) mandate, he led ESAs Cosmic Vision, Europes long-term ( ) programme of space science, in consultation with the science community and Europes Space Agencies and political bodies. In April 2007 he was nominated by Prime Minister Romano Prodi as President of ASI for four years. ASI has a budget of 800 M/y and is ESAs 3rd largest contributor. As Head of the Italian Delegation in ESA, GFB was instrumental in supporting European space research in all fields and in strengthening bilateral relations with Germany and France. Worldwide, as ASI President GFB increased Italys role in Africa (e.g. Kenya), Asia (e.g. India), the Americas (NASA, of course, but also Canada, Argentina, etc.) and Russia (RKA), with collaborations on Earth observations, space science and more. In August 2008 the incoming Berlusconi Government unilaterally terminated GFBs mandate at ASI. He resumed his duties as Professor of Astronomy at IUSS, Pavia. However, he has since been nominated (June 09) Aerospace Coordinator of Italys National Programme for Research. GFB is a recognized opinionmaker in the field of space, and contributes regularly to media and newspapers worldwide, including commentaries and editorials in Science, Nature and the International Herald Tribune. (Within Italy, since 1977 he is a regular contributor to the Corriere della Sera and other dailies such as Il Sole24 ore, etc. Among other general readership publications, has had for 5 years a rubric in the monthly Le Scienze, the Italian version of Scientific American, and since 2004 has a rubric in the weekly Italian Vanity Fair.) 5 - Pubblicazioni scientifiche più significative del Responsabile dell'unità di Ricerca 1. BIGNAMI G. (2009). Two missions, one microquasar. SCIENCE, vol. 326; p , ISSN: A. PELLIZZONI, A. TROIS, M. TAVANI, M. PILIA, A. GIULIANI, G. PUCELLA, P. ESPOSITO, S. SABATINI, G. PIANO, A. ARGAN, G. BARBIELLINI, A. BULGARELLI, M. BURGAY, P. CARAVEO, P. W. CATTANEO, A. W. CHEN, V. COCCO, T. CONTESSI, E. COSTA, F. DAMMANDO, E. DEL MONTE, G. DE PARIS, G. DI COCCO, G. DI PERSIO, I. DONNARUMMA, Y. EVANGELISTA, M. FEROCI, A. FERRARI, M. FIORINI, F. FUSCHINO, M. GALLI, F. GIANOTTI, A. HOTAN, C. LABANTI, I. LAPSHOV, F. LAZZAROTTO, P. LIPARI, F. LONGO, M. MARISALDI, M. MASTROPIETRO, S. MEREGHETTI, E. MORETTI, A. MORSELLI, L. PACCIANI, J. PALFREYMAN, F. PEROTTI, P. PICOZZA, C. PITTORI, A. POSSENTI, M. PREST, M. RAPISARDA, A. RAPPOLDI, E. ROSSI, A. RUBINI, P. SANTOLAMAZZA, E. SCALISE, P. SOFFITTA, E. STRIANI, M. TRIFOGLIO, E. VALLAZZA, S. VERCELLONE, F. VERRECCHIA, V. VITTORINI, A. ZAMBRA, D. ZANELLO, P. GIOMMI, S. COLAFRANCESCO, A. ANTONELLI, L. SALOTTI, N. DAMICO, BIGNAMI G. (2010). Detection of Gamma-Ray Emission from the Vela Pulsar Wind Nebula with AGILE. SCIENCE, vol. 327; p , ISSN: BIGNAMI G. (2009). Celebrating the 400th anniversary of telescope astronomy. SCIENCE, vol. 324; p , ISSN: A. A, ABDO, M.ACKERMANN, M, AJELLO, W.B, ATWOOD, M, AXELSSON, L, BALDINI, J, BALLET, D.L, BAND, G, BARBIELLINI, D, BASTIERI, M, BATTELINO, B. M, BAUGHMAN, K, BECHTOL, R, BELLAZZINI, B, BERENJI, G.F, BIGNAMI G., ET AL (2009). Fermi/Large Area Telescope Bright Gamma-Ray Source List. THE ASTROPHYSICAL JOURNAL, vol. 183; p , ISSN: X 5. A. A. ABDO, M. ACKERMANN, B. ANDERSON, M. AXELSSON, L. BALDINI, J. BALLET, D. L. BAND, G. BARBIELLINI, J. BARTELT, D. BASTIERI, B. M. BAUGHMAN, K. BECHTOL, D. MIUR - BANDO MODELLO B - 9 -

10 BÉDÉRÈDE, F. BELLARDI, R. BELLAZZINI, B. BERENJ, BIGNAMI G., ET AL (2009). The Large Area Telescope on the Fermi Gamma-Ray Space Telescope Mission. THE ASTROPHYSICAL JOURNAL, vol. 697; p , ISSN: X 6. A. PELLIZZONI, M. PILIA, A. POSSENTI, A. CHEN, A. GIULIANI, A. TROIS, P. CARAVEO, E. DEL MONTE, F. FORNARI, F. FUSCHINO, S. MEREGHETTI, M. TAVANI, A. ARGAN, M. BURGAY, I. COGNARD, A. CORONGIU, E. COSTA, N. D'AMICO, A. DE LUCA, P. ESPOSITO, Y. EVANGELISTA, M. FEROCI, S. JOHNSTON, M. KRAMER, F. LONGO, M. MARISALDI, G. THEUREAU, P. WELTEVREDE, G. BARBIELLINI, F. BOFFELLI, A. BULGARELLI, P. W. CATTANEO, V. COCCO, F. D'AMMANDO, G. DE PARIS, G. DI COCCO, I. DONNARUMMA, M. FIORINI, T. FROYSLAND, M. GALLI, F. GIANOTTI, C. LABANTI, I. LAPSHOV, F. LAZZAROTTO, P. LIPARI, T. MINEO, A. MORSELLI, L. PACCIANI, F. PEROTTI, G. PIANO, P. PICOZZA, M. PREST, G. PUCELLA, M. RAPISARDA, A. RAPPOLDI, S. SABATINI, P. SOFFITTA, M. TRIFOGLIO, E. VALLAZZA, S. VERCELLONE, V. VITTORINI, A. ZAMBRA, D. ZANELLO, C. PITTORI, F. VERRECCHIA, B. PREGER, P. SANTOLAMAZZA, P. GIOMMI, L. SALOTTI, BIGNAMI G. (2009). Discovery of New Gamma-Ray Pulsars with AGILE. THE ASTROPHYSICAL JOURNAL, vol. 695; p. L115-L119, ISSN: X 7. ABDO, A. A, ACKERMANN, M, AJELLO, M, ATWOOD, W. B, AXELSSON, M, BALDINI, L, BALLET, J, BARBIELLINI, G, BARING, M. G, BASTIERI, D, BAUGHMAN, B. M, BECHTOL, K, BELLAZZINI, R, BERENJI, B, BIGNAMI G., ET AL (2009). Detection of 16 gamma-ray pulsars through blind searches using the Fermi LAT. SCIENCE, vol. 325; p , ISSN: BIGNAMI G. (2009). The Legacy of Edoardo Amaldi in Science and Society. Physics in Space. vol. 100, p , ROMA: Ferroni 9. BIGNAMI G. (2008). A vision for Space Science. EXPERIMENTAL ASTRONOMY, vol. 23; p. 1-3, ISSN: BIGNAMI G. (2008). Gamma rays and Neutron Stars. SCIENCE, vol. 322; p , ISSN: DUPAYS A, RIZZO C, BAKALOV D, BIGNAMI G. (2008). Quantum Vacuum Friction in Highly Magnetized Neutron Stars. EUROPHYSICS LETTERS, vol. 82; p , ISSN: G.WEIDENSPOINTNER, G, SKINNER, P. JEAN, J. KNOEDLSEDER, P. VON BALLMOOS, BIGNAMI G. (2008). An asymmetric distribution of positrons in the galactic disk revealed by gamma-rays. NATURE, vol. 451; p , ISSN: BIGNAMI G. (2007). A Heavenly half century. INTERNATIONAL HERALD TRIBUNE, vol. July, 17; p. 8, ISSN: BIGNAMI G. (2007). Sputnik and satellite astronomy. SCIENCE, vol. 318; p , ISSN: A. DELUCA, P.A. CARAVEO, F. MATTANA, S.MEREGHETTI, BIGNAMI G. (2006). On the complex x-ray structure tracing the motion of Geminga. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, vol. 445; p , ISSN: A. DELUCA, P.A. CARAVEO, S.MEREGHETTI, A. TIENGO, BIGNAMI G. (2006). A Long-Period, Violently-Variable X-ray Source in a young SNR. SCIENCE, vol. 313; p , ISSN: BIGNAMI G., A. DUPAYS (2006). Clearing up dark matter. PHYSICS WORLD, vol. 19; p , ISSN: A. DELUCA, P.A. CARAVEO, S.MEREGHETTI, M. NEGRONI, BIGNAMI G. (2005). On the polar caps of the three musketeers. THE ASTROPHYSICAL JOURNAL, vol. 623; p , ISSN: X 19. A.DUPAYS, C. ROBILLIARD, C. RIZZO, BIGNAMI G. (2005). Looking for light pseudoscalar bosons in the binary systen J PHYSICAL REVIEW LETTERS, vol. 95; p , ISSN: A.DUPAYS, C. ROBILLIARD, C. RIZZO, BIGNAMI G. (2005). Observing Quantum vacuum lensing in a neutron star binary system. PHYSICAL REVIEW LETTERS, vol. 94; p , ISSN: A.PELLIZZONI, A. DE LUCA, S. MEREGHETTI, A. TIENGO, P. CARAVEO, M. TAVANI, BIGNAMI G. (2004). A first XMM.Newton look at the relativistic double pulsar MIUR - BANDO MODELLO B

11 PSRJ THE ASTROPHYSICAL JOURNAL, vol. 612; p. L49-L52, ISSN: X 22. P.A. CARAVEO, A. DELUCA, S.MEREGHETTI, A. PELLIZZONI, BIGNAMI G. (2004). Phase resolved spectroscopy of Geminga shows rotating hot spot(s). SCIENCE, vol. 305; p , ISSN: BIGNAMI G., P. A. CARAVEO, A. DELUCA, S. MEREGHETTI (2003). DISCOVERY OF X-RAYS CYCLOTRON ABSORPTION LINES MEASURES THE MAGNETIC FIELD OF AN ISOLATED NEUTRON STAR. NATURE, vol. 423; p , ISSN: P.A. CARAVEO, BIGNAMI G., A. DELUCA, S.MEREGHETTI, A. PELLIZZONI, R. MIGNANI, A. TUR, W. BECKER (2003). GEMINGAS TAILS : A PULSAR BOW-SHOCK PROBING THE INTERSTELLAR MEDIUM. SCIENCE, vol. 301; p , ISSN: BIGNAMI G. (2002). GAMMA-RAY ASTRONOMY WITH INTEGRAL. SCIENCE, vol. 298; p. 1560, ISSN: L. STRUDER, BIGNAMI G., ET AL. (2001). THE EUROPEAN PHOTON IMAGING CAMERA ON XMM-NEWTON: THE PN-CCD CAMERA. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, vol. 365; p. L18-L21, ISSN: M.J.L. TURNER, A. ABBEY, M. ARNAUD, M. BALASINI, M. BARBERA, E. BELSOLE, P.J. BENNIE, J.P. BERNARD, BIGNAMI G., ET AL (2001). THE EUROPEAN PHOTON IMAGING CAMERA ON XMM-NEWTON: THE MOS CAMERAS. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, vol. 365; p. L27-L30, ISSN: BIGNAMI G. (2000). FASTER, BETTER, CHEAPER? AGENCIES AND SCIENTISTS. SCIENCE, vol. 290; p. 1297, ISSN: BIGNAMI G. (1996). ISOLATED NEUTRON STARS. SCIENCE, vol. 271; p , ISSN: BIGNAMI G., P.A CARAVEO (1996). GEMINGA: ITS PHENOMENOLOGY, ITS FRATERNITY AND ITS PHYSICS. ANNUAL REVIEW OF ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS, vol. 34; p , ISSN: Titolo specifico del Progetto svolto dall'unità di Ricerca Testo italiano Coordinamento e ottimizzazione scientifica della partecipazione italiana al Cherenkov Telescope Array (CTA) Testo inglese Coordination and scientific optimization of the Italian partecipation to the Cherenkov telescope Array (CTA) 7 - Abstract del Progetto svolto dall'unità di Ricerca Testo italiano Lo studio dell'universo nella banda dei raggi gamma di altissima energia (da 100 GeV a 100 TeV) ha compiuto passi da gigante negli ultimi dieci anni, entrando in una fase matura grazie all'ultima generazione di esperimenti. I telescopi Cherenkov attualmente operativi (HESS, MAGIC, VERITAS, CANGAROO) hanno già dimostrato di poter avere un impatto straordinario per la nostra comprensione di grandi problemi di astrofisica e fisica fondamentale, dall'origine dei raggi cosmici galattici alla fisica degli oggetti compatti, dalla storia della formazione delle strutture alla validità del modello standard e della relatività generale. A questo scenario così stimolante si affianca l'attività simultanea di due nuovi osservatori spaziali, AGILE (dell'agenzia Spaziale Italiana) e, soprattutto, Fermi (della NASA, con forte partecipazione italiana ed europea), che stanno offrendo una nuova visione del cielo ad energie leggermente inferiori, fra 50 MeV e 100 GeV. L'astronomia gamma sta vivendo un'epoca straordinaria. In questo panorama si è aggregata una grande collaborazione di fisici ed astrofisici europei per la definizione, il progetto e la realizzazione del più potente telescopio Cherenkov del mondo: il Cherenkov Telescope Array (CTA). CTA sarà costituito dall'insieme di un centinaio di telescopi di tre tipi: grandi (diametro di m), finalizzati a rivelare i fotoni di più bassa energia; medi (12 m); piccoli (4-7 m), ottimizzati per i fotoni di più alta energia. L'esperienza maturata con i precedenti esperimenti MAGIC e HESS rende l'implementazione del progetto MIUR - BANDO MODELLO B

12 relativamente sicura e di basso costo. CTA rappresenta un passo avanti epocale rispetto ai predecessori, sia dal punto di vista delle prestazioni, sia da quello delle operazioni. Da un lato, si promette di aumentare di oltre un ordine di grandezza la sensibilità degli attuali telescopi, migliorando anche la risoluzione angolare ed estendendo verso il basso le proprie osservazioni fino ad energie dell'ordine di poche decine di GeV, dove arrivano gli osservatori spaziali. Dall'altro, CTA funzionerà come un osservatorio. Ciò significa che, al contrario di tutti gli esperimenti Cherenkov finora effettuati, l'uso e i dati di CTA verranno messi a disposizione di tutta la comunità astronomica. Il progetto CTA ha già ricevuto valutazioni eccellenti in diverse sedi. La Commissione Europea, attraverso ASTRONET (la struttura dedicata alla stesura della roadmap per l'astronomia europea), ha classificato CTA al primo posto fra i nuovi progetti europei per astronomia da terra. Sul versante italiano, CTA è stato inserito fra gli 8 progetti bandiera, indicati come prioritari nel Piano Nazionale per la Ricerca recentemente pubblicato dal MIUR. La comunità italiana ha esperienza, competenze e caratura tecnologici/scientifici tali da svolgere un ruolo fondamentale nello sviluppo di CTA, dalla fase di studio, a quella di realizzazione, a quella di gestione. Il progetto di ricerca oggetto di questa particolare proposta PRIN è focalizzato sul più naturale contributo del segmento italiano alla collaborazione europea per CTA, e consiste essenzialmente in uno studio end-to-end del telescopio piccolo per le altissime energie. Le attività proposte si articolano in diversi filoni, e vanno dalla ricerca e sviluppo con prototipazione di nuove tecnologie per ottiche, rivelatori, elettronica di campionamento, sistemi di trigger, allo studio e ottimizzazione della matrice di telescopi piccoli e della loro interfaccia con l'intero array, allo studio di tecniche di analisi dati per ottimizzare la rivelazione dei fotoni e alla loro implementazione software, alla definizione di strategie osservative e di campagne di osservazioni multilunghezza d'onda correlate. Tali attività saranno svolte in collaborazione da diverse unità di ricerca, sulla base delle competenze e delle esperienze già a disposizione all'interno delle sedi partecipanti. Con questo progetto l'italia porterà, finalmente, un contributo concreto a CTA. L'Istituto Universitario di Studi Superiori (IUSS) di Pavia, sede del Responsabile Scientifico nazionale della proposta, svolgerà il necessario lavoro di coordinamento e raccordo a livello nazionale di tutte le attività e si impegnerà a mantenere i rapporti con la collaborazione europea CTA, per ottimizzare l'inserimento e il ruolo del segmento italiano. Un aspetto cruciale dell'attività dell'unità pavese sarà quello di massimizzare il ritorno di CTA come osservatorio, con particolare attenzione per la comunità italiana. In particolare, l'unità di Pavia parteciperà attivamente allo studio e definizione del sistema di gestione dei dati di alto livello che verranno trasmessi agli utenti. Si occuperà dello studio di campagne osservative multifrequenza e dell'organizzazione della risposta ad eventi transienti rapidi. Verranno inoltre progettate ed implementate attività di formazione alla ricerca e di divulgazione per la diffusione della cultura scientifica. Testo inglese Very high energy gamma-ray astronomy (energy range between 100 GeV and 100 TeV) entered a mature phase in the last decade, thanks to the current generation of Cherenkov telescopes. The HESS, MAGIC, VERITAS and CANGAROO experiments have shown the tremendous impact that observations at TeV energies may have for our understanding of major problems in astrophysics and fundamental physics, from the origin of galactic cosmic rays to the physics of compact objects, from the history of structure formation to the validity of the Standard Model and of General Relativity. Such an exciting panorama is completed by the simultaneous operations of new space-based gamma-ray telescopes, AGILE (a small Italian mission) and Fermi (a large NASA mission, with an important italian and european participation), observing the sky at slightly lower energies (50 MeV- 100 GeV). It's a golden age for gamma-ray astronomy. In such a scenario a large collaboration of european scientists began to work in order to study, design and realize the most powerful Cherenkov telescope in the world, the Cherenkov Telescope Array (CTA). CTA will include an array of about 100 telescopes of different sizes, Large (24-27 m diameter), dedicated to the study of the lower energy gamma-rays, Medium (12 m) and Small (4-7 m), optimized for very high energy photons. The successful experience with MAGIC and HESS makes the development and implementation of the project relatively easy and low-cost. CTA will yield a large leap forward with respect to its predecessors, both owing to its performances and to its operation policy. On the one side, CTA will have a factor MIUR - BANDO MODELLO B

13 of 10 larger sensitivity than current Cherenkov telescopes, coupled to a better angular resolution, and to a sensitive range extended down to few tens of GeV, where only space telescopes could work so far. On the other side, CTA will be operated as an observatory. For the first time, a Cherenkov telescope will be accessible to the whole scientific community. The CTA project has already obtained a very positive evaluation in different frames. The European Commission, through ASTRONET (the panel devoted to sketch the roadmap for the future of astronomy in Europe), ranked CTA at the first place among future ground-based european facilities. In Italy, CTA was included among the 8 Progetti Bandiera (flagship projects), indicated as top-priority within the National Research Plan recently published by the MIUR. The italian community has the necessary experience, know-how and scientific/technological profile to assume a leading role for the development of the CTA project, from the preliminary study to the design, implementation and operation phases. The subject of the resarch project we present in response to the PRIN call for proposals is an end-to-end study of the Small size telescope for CTA. Such a project is the most natural contribution for the italian community to the CTA european collaboration. The proposed activities range from research, development and test of new technologies for the optics, detectors, front-end electronics, to the study and optimization of the array of Small Size Telescopes and of their interface with the whole CTA, to the study (and implementation) of new algorithms for data analysis optimizing gamma-ray detection, to the study of observing strategies and of correlated multiwavelength observation campaigns. Such activities will be carried out in collaboration by different research units, according to experience and know-how already available in the institutions participating to this proposal. Our project will allow Italy to participate to the CTA collaboration with a significant contribution. The Institute for Advanced Studies (Istituto Universitario di Studi superiori, IUSS) of Pavia, host institution of the PI of this proposal, will assume the responsibility of the national coordination of the research activities, and will manage relations of the italian and european collaborations, in order to optimize the contribution and role within CTA - of the italian segment. A guideline for the activities of our IUSS unit will be a maximization of the scientific outcome of CTA as an observatory. The IUSS unit will actively participate in the study and definition of the data management system, with particular attention to the high level data which will be offered to CTA users. Moreover, our research unit will be responsible of the study and implementation of correlated multiwavelength observation campaigns. We will study the management of fast response modes for the observatory dedicated to transient astrophysical events (e.g. upon external trigger). Furthermore, we will devote a particular effort in education and formation activities as well as in public outreach. 8 - Settori di ricerca ERC (European Research Council) PE Mathematics, physical sciences, information and communication, engineering, universe and earth sciences PE9 Universe sciences: astro-physics/chemistry/biology; solar system; stellar, galactic and extragalactic astronomy, planetary systems, cosmology; space science, instrumentation PE9_10 High energy and particles astronomy - X-rays, cosmic rays, gamma rays, neutrinos PE9_11 Relativistic astrophysics 9 - Parole chiave Testo italiano ASTROFISICA GAMMA OTTIMIZZAZIONE SCIENTIFICA Testo inglese GAMMA-RAY ASTROPHYSICS MIUR - BANDO MODELLO B

14 SCIENTIFIC OPTIMIZATION Ministero dell'istruzione dell'università e della Ricerca 10 - Stato dell'arte Testo italiano Lastrofisica delle alte energie, che studia l'universo nella banda dei raggi gamma, sta attraversando unepoca straordinaria grazie alla possibilità di utilizzare sia satelliti sia strumenti a terra. Gli astrofisici e gli ingegneri italiani sono in prima fila in questo campo, che ha richiesto, negli ultimi anni, un impressionante sviluppo di tecnologia, sia nella industria spaziale sia in quella per gli strumenti a terra. Alcuni risultati ottenuti negli ultimi mesi dalla missione Fermi (con il suo forte contributo italiano) sono stati giudicati al secondo posto assoluto nella graduatoria mondiale dei risultati scientifici di ogni disciplina, stilata dalla rivista Science per il 2009 [1,2,3,4]. In questo campo litalia sta quindi raccogliendo i frutti di investimenti passati che hanno messo la nostra comunità, tradizionalmente molto attiva, ad alto livello internazionale. Ma la componente spaziale della astronomia gamma sembra avere un futuro abbastanza incerto. Infatti, né la NASA né lesa né la ASI hanno in cantiere nuove missioni spaziali di astronomia gamma: per far di meglio dei satelliti ora in orbita, occorrerebbe pensare a dimensioni e costi proibitivi. Le osservazioni da terra, invece, sfruttano ingegnosamente la presenza dellatmosfera per studiare la porzione di più alta energia dei fotoni gamma (da 100 GeV a 100 TeV circa). Gli strumenti gamma a terra, i telescopi Cherenkov, sono concettualmente simili ai telescopi ottici, perché speciali specchi colgono il lampo di luce emesso (per effetto Cherenkov, appunto) dalle particelle create nellinterazione dei raggi gamma (che vengono dal cielo) con gli atomi dellatmosfera terrestre. Questa branca dell'astronomia è entrata in fase matura con la generazione corrente di esperimenti. HESS, MAGIC, VERITAS e CANGAROO, a partire dal 2004, hanno permesso di catalogare circa 100 sorgenti su tutto il cielo, dimostrando appieno il successo del metodo di rivelazione da terra e l'enorme potenziale dell'astronomia delle altissime energie per l'avanzamento dell'astrofisica e della fisica fondamentale. [5,6,7,8,9] La sfida per i nuovi telescopi Cherenkov sarà di estendere le propria sensibilità verso il basso, fino a diventare competitivi anche ad energie di poche decine di GeV, fino ad oggi appannaggio dei satelliti. Ovviamente, i costi per la costruzione, manutenzione e aggiornamento di strumentazione a terra sono molto più contenuti di quelli di una missione spaziale. E questo lo spirito del progetto europeo CTA (Cherenkov Telescope Array) che vuole costruire il più potente osservatorio Cherenkov del mondo [10], mettendo per la prima volta i dati a disposizione di tutti gli astrofisici. Si tratta di un insieme di circa un centinaio di telescopi di tre tipi: grande, con diametro m, ottimizzato per la rivelazione di fotoni delle energie più basse, medio, con diametro 12 metri e piccolo,con diametro 4-7 m, pensato per rivelare i fotoni di energia più alta. Il Memorandum of Understanding alla base del CTA è firmato da 130 istituti in 17 nazioni Europee, oltre a Stati Uniti, Giappone, Sud Africa, Namibia e Argentina. Il progetto fa tesoro dellesperienza accumulata di diversi gruppi europei con i telescopi MAGIC (situato alle Canarie) ed Hess (situato in Namibia) Poiché il CTA sarà un osservatorio a disposizione della comunità astrofisica mondiale, è ragionevole assimilarlo ad una infrastruttura, almeno a livello Europeo. Seguendo questa filosofia, sono stati chiesti nellautunno 2009 finanziamenti a FP7, INFRASTRUCTURES 2010, per la fase preparatoria di definizione del CTA e ad INFRA 2010 per gli aspetti di E_infrastrucure. Ricordiamo che il progetto CTA è già stato esaminato dalla Commissione Europea attraverso ASTRONET, la struttura dedicata alla costruzione della Roadmap per la astronomia europea. CTA è stato giudicato al primo posto nei nuovi progetti di facilities europee per astronomia da terra [11]. La richiesta di finanziamento del consorzio CTA europeo nell'ambito FP7-INFRASTRUCTURES è stata ammessa tra i progetti finanziabili con lottimo voto di 13,5/15 e la negoziazione è in corso. Inoltre, la partecipazione a CTA dei gruppi USA ha avuto la più alta priorità scientifica da parte del DOE (Department of Energy) USA. Anche in Italia il progetto CTA è stato riconosciuto come prioritario, ed è stato incluso fra gli 14 Progetti Bandiera del Piano Nazionale della Ricerca pubblicato dal MIUR. Finora l'italia è stata presente nella collaborazione CTA essenzialmente tramite l'istituto MIUR - BANDO MODELLO B

15 Nazionale di Astrofisica, che partecipa con supporto finanziario interno limitato. Per ciò che riguarda un supporto dedicato allo sviluppo della tecnologia per i telescopi Cherenkov, mentre gli istituti dei maggiori stati partecipanti possono contare su un finanziamento più o meno consistente in ambito ASPERA (consorzio di Istituti europei per la fisica astro particellare) o in ambito nazionale o locale, la partecipazione italiana non può, per ora, contare su alcun finanziamento specifico. Come già osservato, la comunità italiana ha tutte le carte in regola per assumere un ruolo determinante nel progetto CTA, sia a livello di progetto, che in fase di realizzazione e di gestione. Abbiamo già parlato dell'elevatissimo livello della produzione scientifica. Sul fronte tecnologico, sviluppi di nuove tecnologie per gli specchi e i rivelatori sono già disponibili in Italia e riescono a migliorare le prestazioni degli attuali strumenti. Ad esempio, litalia è leader mondiale nella costruzione di specchi replicanti superleggeri attraverso la tecnica della formatura a freddo e a caldo. E' quasi superfluo notare che, affinando ulteriormente le tecniche di fabbricazione, l'italia potrebbe proporsi in modo credibile come capocommessa dei pacchi di lavoro relativi alla costruzione degli specchi. L'obiettivo di questa proposta è di raccogliere l'esperienza e le altissime competenze specifiche di diversi gruppi nel panorama della comunità nazionale e di farle agire in sinergia per permettere all'italia di partecipare alla collaborazione CTA con un contributo concreto. Come scelta naturale, si propone lo studio end-to-end (ottiche,montatura,rivelatori,elettronica,analisi ed archiviazione dei dati e gestione scientifica) di un telescopio Cherenkov della classe piccola che possa entrare nell'array del CTA. La possibilità di portare un tale contributo a CTA permetterà un grande spazio di crescita scientifica e tecnologica per litalia, a fronte di una spesa estrememente inferiore rispetto a quella necessaria per una missione spaziale. Testo inglese High energy astrophysics, investigating the universe in the gamma-ray energy range, is experiencing a golden age thanks, to the simultaneous operation of space and ground-based telescopes. Italian astrophysicists, physicists and engineers have a leading position in such a field, which required in the last years a huge technological development on the industrial side, both for space and for ground-based systems. Indeed, results recently obtained by the Fermi mission (with an important italian contribution) have been ranked at the second place among the ten most important scientific discoveries (including all disciplines) published in 2009 [1,2,3,4]. In such a field, Italy is gathering an extremely rich harvest thanks to farsighted investments in the past, which placed our very active community at top level in the international scenario. However, the future of space-based gamma-ray astronomy is rather uncertain, since neither NASA, nor ESA, nor ASI have a new gamma-ray mission in their to-do list. To do better than current space telescopes (e.g. Fermi-LAT), a very large facility (and a huge budget) would be required. Ground-based gamma-ray telescopes ingeniously use the Earth's atmosphere as the detection medium for very high energy gamma-ray photons (in the 100 GeV 100 TeV range). Such facilities known as Cherenkov telescopes - are similar in principle to traditional optical telescopes. They use special mirrors to capture the very short duration pulse of light produced (by Cherenkov effect) by a cascade of relativistic charged particles generated when a very high energy gamma-ray photon interacts with the nucleus of an atmospheric atom or molecule. Cherenkov astronomy entered a mature phase with the current generation of experiments. HESS, MAGIC, VERITAS and CANGAROO, since 2004, have detected about 100 sources across the whole sky, beautifully demonstrating the efficiency of the technique, as well as the extraordinary discovery space for very high energy astronomy, providing crucial information for astrophysics and fundamental physics [5,6,7,8,9]. The challenge for next generation Cherenkov telescopes will be extending their sensitivity downwards, in order to become competitive in the few tens of GeV range, where space telescopes only could observe so far. Of course, realization, maintenance and upgrade of ground-based instrumentation involves a much smaller cost than required for a space mission. In such a perspective, the Cherenkov Telescope Array (CTA) project was started [10]. CTA will become the most powerful Cherenkov telescope in the world, and for the first time it will be made accessible to the whole scientific community. CTA will include about 100 Cherenkov telescopes of three different sizes: Large (with a diameter of m), optimized to detect low-energy gamma-ray photons, Medium (12 m) and Small (4-7 m), optimized to detect very high energy photons. CTA is based on a Memorandum of Understanding signed by 130 MIUR - BANDO MODELLO B

16 institutions in 17 european countries, with the participation of USA, Japan, South Africa, Namibia and Argentina. The project relies on the experience of the europeaan collaborations for the MAGIC (located at Canary Islands) and HESS (located in Namibia) experiments. Since CTA will be operated as an observatory and will be accessible to the scientific community, it is appropriate to define it as a research infrastructure, at the European Commission level. Thus, requests for funding for the preparatory phase of CTA were made within the frame of FP7, both in response to the INFRASTRUCTURES 2010 call for proposal, as well as in response to the INFRA 2010 call, dedicated to e-infrastructures. We note that CTA has already been evaluated by the European Commission, through the ASTRONET panel (devoted to define the roadmap for future european astronomy). CTA was ranked at the first place among future european ground-based facilities [11]. The proposal of the CTA consortium within FP7-INFRASTRUCTURES was included in the list of approved projects, with a very good grade (13.5/15), and it is in the negotiation phase with the European Commission. Moreover, the participation of USA groups to CTA has been assigned the highest priority by the U.S. Department of Energy. Also in Italy, CTA has been recognized as a top priority, as it was included in the list of 14 flagship projects (Progetti bandiera) for the National Research Plan recently published by the MIUR [12]. So far, Italy has been a member of the CTA collaboration essentially thanks to the National Institute for Astrophysics (INAF), which participates with a very limited internal budget. Developing technologies for Cherenkov would require financial support. However, while institutions from the most important countries in the collaboration can rely on substantial funding within ASPERA (an european consortium for astroparticle physics) and/or at national or local level, the italian participation cannot rely on any financial support. The italian community has got what it takes to play a crucial role for the CTA project, from the design phase to the development and implementation, to the operation phase, to the scientific coordination. We already mentioned the leading-edge scientific production. On the technological side, new developments for mirrors as well as for detectors are already available in Italy, and they could improve performances of current instruments. As an example, Italy is world leader for the realization of ultra-light-weight replicated mirrors using both the cold and the hot slumping tecnhique. Needless to say, by further improving manufacturing processes, Italy could become a strong candidate as prime contractor for the work packages dedicated to the production of mirrors. The main goal of this proposal is to collect expertise and highly specialized skills of different groups within the national community and to make them work sinergically, in order to allow Italy to participate to CTA with an important contribution. As a natural choice, we propose to carry out an end-to-end study of the Small size Cherenkov telescope for the CTA array, including mirrors, mounts, detectors, front-end electronics, algorithms for data analysis, observation strategies as well as scientific operation. The opportunity to enter the CTA project with such a contribution will open a huge space for both scientific advance and technological development in Italy, at the cost of a modest fraction of the budget required for a space mission Riferimenti bibliografici [1] A. A. Abdo et al, the Fermi-LAT collaboration (2008), The Fermi Gamma-Ray Space Telescope Discovers the Pulsar in the Young Galactic Supernova Remnant CTA 1 Science 322. no. 5905, pp [2] A. A. Abdo et al., the Fermi-LAT collaboration (2009), Detection of 16 Gamma-Ray Pulsars Through Blind Frequency Searches Using the Fermi LAT, Science 325. no. 5942, pp [3] G.F. Bignami (2008), Gamma Rays and Neutron Stars, Science 322. no. 5905, pp [4] Bruce Albert (2009), The breakthroughs of 2009, Science 326, no 5960, p 1589 [5] F. Aharonian et al., the HESS collaboration (2004), High-energy particle acceleration in the shell of a supernova remnant, Nature 432, pp [6] F. Aharonian et al., the HESS collaboration (2005), A New Population of Very High Energy Gamma-Ray Sources in the Milky Way, Science 307, pp [7] The MAGIC collaboration E. Aliu et al., (2008), Observation of Pulsed gamma-rays Above 25 GeV from the Crab Pulsar with MAGIC, Science 322. no. 5905, pp MIUR - BANDO MODELLO B

17 [8] F. Aharonian et al., the HESS collaboration (2006), A low level of extragalactic background light as revealed by -rays from blazars, Nature 440, pp [9] The MAGIC Collaboration: J. Albert et al. (2008), Very-High-Energy Gamma Rays from a Distant Quasar: How Transparent Is the Universe?, Science 320. no. 5884, pp [10] See [11] [12] Piano Nazionale dell Ricerca 12 - Descrizione del progetto e dei compiti dell'unità di Ricerca Testo italiano Lo studio end-to-end del piccolo telescopio ottimizzato per le altissime energie nello schema di CTA include attività estremamente diversificate. La collaborazione che partecipa alla proposta coagula il grande patrimonio di esperienza e competenze già presente nella comunità italiana. I diversi aspetti del lavoro verranno svolti nelle diverse sedi, secondo il seguente schema: 1- Gestione scientifica, strategie osservative: IUSS 2- Coordinamento generale e project management: IUSS 3- Ottiche: Università di Padova; INAF 4- Meccanica di supporto: INAF 5- Rivelatori: Università di Padova; INAF 6- Elettronica di front-end: Università di Siena; Università di Padova 7- Ottimizzazione dell'array di telescopi: INAF, Univ. Udine 8- Algoritmi di analisi del segnale: Univ. Udine 9- Gestione dei dati e archivio scientifico: INAF, IUSS L'unità di ricerca afferente all'istituto Universitario di Studi Superiori di Pavia raccoglie, attorno al responsabile scientifico nazionale del progetto, un nucleo di ricercatori con notevole esperienza nell'ambito dell'astronomia delle alte e altissime energie con alte competenze sia astrofisiche che di analisi e gestione di progetti e di dati multifrequenza. Le attività dell'unità IUSS si articoleranno nei seguenti filoni. 1) Coordinamento delle attività a livello nazionale ed interfaccia con la collaborazione europea - In concerto con le diverse unità di ricerca nazionali, verrà svolto uno studio per organizzare in modo ottimale e armonico i diversi pacchetti di lavoro, in modo tale da garantire uno sviluppo del sistema piccolo telescopio con la necessaria continuità temporale. Si definirà un organigramma con persone di riferimento per le diverse attività. - Verrà studiata e definita una timeline per lo sviluppo dei diversi pacchetti di lavoro. Si effettuerà quindi la necessaria attività di controllo dell'avanzamento delle attività, della qualità e della validazione dei prodotti, del raggiungimento degli obiettivi. Si prevede di utilizzare la consulenza a tempo parziale di un project manager professionale. - Si studierà la possibilità di definire gruppi di lavoro orizzontali all'interno della collaborazione, raccogliendo membri di unità di ricerca differenti. Ad esempio, si studierà la composizione di un gruppo di supporto scientifico, o di gruppi di lavoro più tecnici (ad esempio uno dedicato al problema del rumore di fondo) - Verrà svolta attività finalizzata ad assicurare il necessario scambio di informazioni relative all'avanzamento dei lavori. A tal fine, si studierà l'organizzazione e la gestione di pagine wiki accessibili a tutti i membri della collaborazione. Si definirà l'organizzazione di web meetings periodici sfruttando sistemi standard di comunicazione via rete. Si organizzerà almeno un face-to-face meeting esteso a tutta la collaborazione e possibilmente a membri esterni. - Verrà svolta la necessaria attività di interfaccia con la collaborazione europea per CTA, al fine di assicurare un pieno inserimento del segmento italiano. Verrà curata la partecipazione di membri della componente italiana ai diversi pacchetti di lavoro (scientifici/tecnologici/gestionali) definiti nell'ambito della collaborazione europea. 2) Prepazione della comunità italiana all'uso di CTA come osservatorio - Verrà studiata l'organizzazione di un portale web per il progetto CTA. Si affiancheranno una sezione dedicata ad utenti della comunità scientifica ed una per il grande pubblico. Mediante la sezione scientifica, si offrirà una descrizione del progetto, del contributo italiano e dell'avanzamento dei lavori, e verrà gestita la comunicazione e l'interazione con la comunità. - Verranno, in questa ottica, studiati e definiti i documenti da distribuire alla comunità e la tempistica per la loro pubblicazione MIUR - BANDO MODELLO B

18 - Si studierà la possibilità di coinvolgere la comunità in attività su dati simulati. Ad esempio, seguendo (ed estendendo) la fruttuosa esperienza realizzata dalla collaborazione Fermi-LAT con i cosiddetti data challenges, si potrebbero distribuire dati simulati e tools di analisi per ottenere un feedback da parte della comunità. Si definirà inoltre la prospettiva di organizzare uno user committee in questa fase preliminare del progetto. 3) Studio per l'ottimizzazione di osservazioni multilunghezze d'onda correlate - Il ritorno scientifico di CTA può essere massimizzato in un opportuno contesto di studi multifrequenza. Come approccio generale, si cercherà di incoraggiare la collaborazione di tutta la comunità astronomica in questa direzione. - Si studieranno la composizione, i compiti e le responsabilità di un gruppo per il coordinamento delle attività multilunghezze d'onda. - L'attuazione di campagne osservative multilunghezze d'onda richiede un notevole investimento in termini di tempo, denaro, pianificazione, forza lavoro. Pertanto in una prima fase verrà svolto uno studio al fine di definire le necessità specifiche (tipo di osservazione, banda) per la risposta ai principali problemi scientifici e verranno identificate le facilities che meglio rispondano alle diverse necessità osservative. - Si valuterà la possibilità di definire accordi di collaborazione con altri osservatori e facilities sia spaziali che terrestri, prendendo esempio da collaborazioni già esistenti. In questa ottica, si studierà e definirà la possibilità di attuare un monitoring sistematico di diversi campioni di sorgenti, nell'ipotesi di offrire immediatamente i dati alla comunità. Allo stesso modo, si studierà la possibilità di effettuare osservazioni simultanee di sorgenti particolarmente interessanti. La partecipazione della comunità a tali campagne osservative verrà definita, così come la gestione dei dati. Parte dei dati e dei risultati potrebbero essere resi immediatamente pubblici. Si definiranno anche Key Projects e le modalità di gestione dei relativi dati. - Un caso studio particolarmente interessante è rappresentato dai blazars. Circa 30 delle 100 sorgenti al TeV finora catalogate appartengono a questa classe. Osservazioni multilunghezze d'onda dei blazars saranno essenziali per risolvere molti dei problemi aperti a proposito della struttura e del funzionamento dei loro jets (ad esempio, quale è l'origine dei jets nelle regioni più vicine al buco nero supermassiccio al centro del sistema; quali sono i meccanismi di accelerazione e quale è la natura della materia accelerata...) e dei meccanismi di emissione elettromagnetica (in particolare per spiegarne l'altissima variabilità temporale). Inoltre, dati multilunghezza d'onda sono estremamente importanti per definire una lista di candidati emettitori di raggi gamma di altissima energia. Compileremo un catalogo di potenziali TeV blazars sfruttando i risultati della survey di Fermi-LAT, raccogliendo per ogni sorgente della lista tutti i dati multilunghezza d'onda esistenti, sfruttando a tal fine i database e gli archivi già esistenti all'asi Science Data Center. - Si definiranno inoltre le modalità per la risposta ad eventi transienti rapidi rivelati da altri osservatori e, viceversa, per comunicare rapidamente alla comunità dati e risultati riguardanti fenomeni transienti alle altissime energie. Si studierà uno schema per la gestione di osservazioni del tipo target of opportunity. - Si valuterà e discuterà la possibilità di organizzare e offrire alla comunità schemi di proposte per ottenere tempo osservativo congiunto con CTA ed altri osservatori. Per tutte le attività di questo punto (3), si sfrutterà a fondo l'eccezionale esperienza di astronomia a multilunghezza d'onda (da Terra e dallo Spazio) raccolta dalla maggioranza dei componenti dell'unità (Bignami, De Luca, Giommi, Tosti), sia nell'astronomia galattica che extragalattica. 4) Attività di addestramento e formazione alla ricerca La preparazione e formazione di nuove generazioni di scienziati all'uso delle future facilities è un passo cruciale per massimizzare il ritorno scientifico per la comunità italiana. Oltre ad attività didattica istituzionale svolta negli atenei di afferenza, si organizzerà una scuola estiva rivolta a studenti di dottorato di ricerca dedicata all'analisi di dati multifrequenza, con particolare enfasi per le osservazioni ad alta ed altissima energia. 5) Attività di divulgazione al grande pubblico L'unità di ricerca IUSS sarà anche impegnata, sia direttamente, sia a livello di coordinamento, in attività per la diffusione della cultura scientifica e per la divulgazione delle attività e dei MIUR - BANDO MODELLO B

19 risultati relativi al progetto CTA e al contributo italiano. In particolare, verrà definito un gruppo di coordinamento per le comunicazioni alla stampa, alla televisione e al grande pubblico. Verrà svolta l'opportuna attività di interfaccia con la collaborazione europea su questi temi. 6) Attività di studio per la gestione dei dati scientifici I membri dell'unità di ricerca parteciperanno attivamente alle attività relative alla gestione dei dati, in collaborazione stretta con altre unità di ricerca (in particolare l'inaf). In particolare, ci si focalizzerà sullo studio della struttura dell'archivio scientifico che verrà offerto alla comunità, e sulla sua interfaccia con archivi di dati multilunghezze d'onda già esistenti. Testo inglese An end-to-end study of the Small size telescope (optimized for very high energy photons) for CTA includes several specific and extremely different activities. The collaboration participating to this proposal gathers the diversity and richness of experiences and skills already available within the italian community. Different tasks will be carried out in different research units, according to the following breakdown: 1- Scientific management, observing strategies: IUSS 2- National Coordination: IUSS 3- Mirrors and Optics: Padova University; INAF 4- Mount: INAF 5- Detectors: Padova University; INAF 6- Front-end electronics: Siena University; Padova University 7- Telescope array optimization: Udine University; INAF 8- Algorithm for signal analysis: Udine University 9- Data management and scientific archive: INAF; IUSS The research unit at Istituto Universitario di Studi Superiori di Pavia features, together with the National Scientific Coordinator of the proposal (G.F. Bignami), a group of researchers endowed with a large experience with high energy and very high energy astronomy, with high skills both in astrophysics and in project and multiwavelength data management. Different activities at IUSS research unit will be carried out, as follows: 1) National coordination of work packages and interface with the european collaboration - in concert with other national research units, a study will be carried out in order to optimize and harmonize the organization of work packages. This will allow for a development of the Small telescope system with the necessary temporal continuity. An organigram will be defined, indicating reference persons and their responsibilities - a precise timeline for the development of different work packages will be decided; we will monitor the work progress, we will check quality and assess the fulfillment of goals. We foresee the use of a part-time consultant acting as a professional project manager. - we will study the possibility of organizing horizontal groups within the collaboration, collecting people from different research units. As an example, we will study the definition of a scientific support group, as well as of technical working groups (e.g. a group devoted to the background noise) - we will devote particular effort in order to guarantee the exchange of information about work in progress. To this aim, we will study the organization and management of internet wiki pages, accessible to all collaboration members. We will set up the organization of periodic web meetings taking advantage of standard web conference systems. We will organize at least one face to face meeting of the whole collaboration, possibly open to external members. - We will work in order to manage relationships with the european collaboration, in order to optimize the integration and role of the italian segment. We will also manage the participation of italian members to working groups (focused to science/technology and development/management) defined in the european collaboration. 2) preparation of the italian community to the use of CTA as an observatory -we will study the organization of a web portal for the CTA project, with a section for science users and one for the public. The scientific section will host a description of the project, of the italian contribution, and updates on the work progress. It will be also used to manage the interaction with the community. - in such a perspective, we will define the documents to be distributed to the community and the timeline for publication - we will study the possibility of involving the community in work on simulated data. As an example, following the fruitful experience of the Fermi-LAT collaboration with the so-called MIUR - BANDO MODELLO B

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