Considerazioni generali sulla proposta di attivita akwisp

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1 Considerazioni generali sulla proposta di attivita akwisp Per facilitare la discussione in Commissione, riassumo brevemente i punti principali delle attivita KWISP akwisp e aggiungo alcune osservazioni generate non solo dalla lettura della documentazione ma anche dal contatto avuto con i proponenti akwisp puo essere considerato come la naturale estensione tecnologica di cio che e stato realizzato sotto la sigla KWISP KWISP: in breve: si tratta di un sensore opto meccanico di forza ad elevata sensibilita costituito nella sua essenza da una membrana sottile sospesa in una cavita di Fabry Perot che e opportunamente mantenuta in risonanza tramite un fascio laser. Una ipotetica forza esercitata sulla membrana provoca uno shift dei modi di risonanza della cavita che viene rivelato nel segnale di feedback con il quale si effettua il locking della cavita. La sensibilita dell apparato e dovuta anche all abbinamento tra il Q della cavita e il Q della membrana

2 campo di fisica: rivelazione di particelle di tipo WISP (Weaky Interacting Slim Particles) in grado di interagire con la materia ordinaria con forze analoghe all interazione materia materia. A questa categoria appartengono le particelle Chameleon (Camaleonti), si tratta di campi scalari con un potenziale non lineare, accoppiati alla densita locale di energia. Entrano in gioco in diversi settori: cosmologia, gravita, stringhe, etc obiettivo: rivelazione di camaleonti prodotti dal sole attraverso l utilizzo di questo detector montato sull apparato CAST. CAST e un elioscopio realizzato mediante un magnete di LHC lungo 9.3m e con un campo di 9T. Si trova al Cern, in fase di data taking, prevista fino al 2018 performance: il confronto della sensibilita con altri esperimenti e abbastanza complicato (almeno per me). Entrano in gioco modelli, la scala di massa lambda, valori scelti per alcuni parametri e, nel caso di KWISP, il modello solare. Si puo tuttavia affermare che nello spazio dei parametri beta_gamma, beta_m (non sempre definiti nello stesso modo) che descrivono l accoppiamento dei camaleonti con i fotoni e la materia, KWISP risulta competitivo con gli altri esperimenti che utilizzano la tecnica dell interferometria atomica o nucleare. Inoltre la misura mantiene le sue caratteristiche di unicita sia per la tecnica utilizzata che per la detezione di camaleonti prodotti dal sole

3 risultati: sensore realizzato secondo le specifiche, tenuto in run nell apparato CAST. Non ci sono ancora risultati pubblicati KWISP in CSNII: attivita iniziata nel 2014, approvata per tre anni, con un impegno finanziario complessivo di 70,0 keuro. L attivita di KWISP e finanziata fino alla fine dell anno (2016), CAST continuera la presa dati, dichiarata fino al proposta akwisp: il nuovo sensore e realizzato sulla base di cio che e stato fatto/capito in KWISP ma con due cambiamenti importanti. Il primo e costituito dall introduzione della criogenia: la membrana verrebbe a trovarsi ad una temperatura efficace molto piu bassa che produrebbe un miglioramento della sensibilita. Questa modifica rende akwisp una naturale evoluzione tecnologica di KWISP. Anche in altri settori si va nella direzione criogenica (PVLAS, Virgo?)

4 La seconda modifica consiste nella introduzione di una seconda membrana che accoppiata alla prima realizza un sistema di massa sorgente massa di test in grado di esplorare distanze di interazione dell ordine del micron. La presenza della seconda membrana realizza un apparato adatto alla misura di forze gravitazionali non Newtoniane che possono comparire a distanze piccole (micron). Cio rende l attivita akwisp separata da KWISP: dalla ricerca di camaleonti solari si passa alla misura dei parametri di un potenziale di tipo Yukawa utilizzato per correggere Newton Considerazioni personali sulla proposta di attivita akwisp Come scritto precedentemente, e stata necessaria una discussione con i proponenti per chiarire aspetti della proposta akwisp. L addendum alla proposta redatto dai proponenti spiega alcuni dubbi generati dal primo documento. Di seguito riporto le mie osservazioni che lascio come contributo per la discussione KWISP e akwisp sono due attivita separate e indipendenti. Anche se c e una forte sinergia tecnologica, i sensori e gli obiettivi scientifici sono diversi. Ritengo corretto che le due attivita siano trattate separatamente in CSNII. Con la premessa precedente, ritengo necessario che i proponenti presentino un piano che riguarda le risorse e tempi per arrivare ad un qualche risultato utilizzando il sensore KWISP. Questa parte di

5 attivita ritengo debba essere finanziata indipendentemente dal parere finale sulla nuova proposta akwisp Per quanto riguarda akwisp si puo sostenere che il settore di fisica in cui si inserisce e in generale interessante e puo essere considerato tra gli argomenti della CSNII. Si tratta di un campo complesso, di frontiera, in cui operano altri attori con i quali e complicato confrontarsi sia per le diverse tecnologie di misura (spinte), sia per la modellistica necessaria. La mancanza (per ora) di risultati di KWISP rende difficile valutare le potenzialita di questa tecnica di misura. La criogenia (mk) richiede di individuare il laboratorio in grado di ospitare l attivita sperimentale gia nella fase di proposta di attivita. Anche se parte del lavoro iniziale potrebbe essere condotto in casa, e opportuno che la scelta del sito venga definita meglio ora per tutte le implicazioni che ne seguirebbero. La doppia membrana costituisce la novita tecnologica con la quale si vuole affrontare la ricerca di forze a corto range. Le performance legate all utilizzo di questa tecnica sono valutate in modo embrionale, non e possibile quindi formulare un parere conclusivo. In modo preliminare si puo osservare la necessita di operare il sensore con le membrane poste a distanze inferiori al micron per avere un apparato competitivo con altri esperimenti che operano nello spazio dei parametri (alpha,lambda) che caratterizzano i potenziali non Newtoniani.

6 La collaborazione akwisp si e considerevolmente rafforzata soprattutto con la presenza ricercatori stranieri, appare adeguata alla attivita proposta, anche se non sono specificate le responsabilita. Suggerimenti: Definire una traiettoria per KWISP, con l obiettivo di arrivare ad un qualche risultato e finanziare in modo ragionato questa attivita. In assenza di una richesta specifica su KWISP, una proposta per il 2017 potrebbe essere: ( sj) keuro missioni, 5.0 keuro consumi Stabilire quale e l interesse della CSNII ad intraprendere questa attivita che si inserisce nel settore della gravita non Newtoniana Nel caso, richiedere una integrazione della proposta akwisp che approfondisca le performance del nuovo sensore anche alla luce dei risultati di KWISP, che definisca meglio la scelta del sito e le responsabilita dei collaboratori. E ragionevole considerare una piccola riserva (~12.0 keuro) nella parte indivisa, per il Roma, 11 Settembre 2016 stefano mari