Coordinatore Prof. Fabio GARUFI

La sezione riunisce le attività di ricerca nel campo della fisica delle astroparticelle e dei molti messaggeri che ci forniscono informazioni dal cosmo. Gli obiettivi primari sono la verifica delle teorie che prevedono la completa unificazione delle interazioni fondamentali e la ricerca di nuovi tipi di componenti della materia e dell'energia dell'Universo, sfruttando il laboratorio naturale offerto dal Cosmo.

Gli esperimenti di fisica delle astroparticelle studiano le interazioni fondamentali, la radiazione e le particelle del cosmo con esperimenti che si svolgono in laboratori di superficie, sotterranei, sottomarini, d'alta quota o nello spazio. Le linee di ricerca presenti in dipartimento sono:

• Studio delle proprietà del neutrino
• Studio della radiazione cosmica
• Studio dell'universo oscuro
• Ricerca di onde gravitazionali, fisica della gravitazione 
• Fisica generale e quantistica
• Attività di Ricerca e Innovazione

La ricerca di segnali di nuova fisica rispetto ai modelli standard dell'Universo e delle interazioni fondamentali accomuna tutte le aree di ricerca sopra menzionate.
Gli impegni presenti e i programmi futuri sono basati su una lunga tradizione di attività sperimentali condotte in dipartimento, ma non solo, nell'ambito delle ricerche nella fisica delle astroparticelle e sullo sviluppo di tecnologie comuni alle varie linee scientifiche, in piena collaborazione e sinergia con i ricercatori della sezione INFN di Napoli e con il contributo di ricercatori afferenti a sezioni ed enti diversi.

Molte delle ricerche della sezione sono portate avanti in collaborazione con partner nazionali ed internazionali ed i gruppi della sezione sono impegnati e rimangono competitivi in un panorama in rapido sviluppo.
Le attività in corso trovano naturale sbocco in grandi progetti internazionali di grande respiro che caratterizzeranno le attività scientifiche del prossimo decennio ed oltre.

La fisica del neutrino conta grandi progetti come il telescopio sottomarino KM3NeT, che è un punto di contatto con i raggi cosmici, DUNE ed HyperKamiokande. La possibilità che il neutrino sia una particella di Majorana, infine, è indagata dall'esperimento LEGEND attraverso il decadimento beta doppio, senza emissione di neutrini.

La fisica dei raggi cosmici vede coinvolti vari gruppi con consolidate attività a terra come il Pierre Auger observatory o CTA, nelle profondità marine, come si è detto e sta considerando con grande interesse le future iniziative nello spazio come HERD o Crystal Eye oltre quelle già in opera.

La ricerca di materia oscura è uno dei cardini dell'investimento INFN presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso ed è ben radicata nella sezione, che ha espresso a lungo la responsabile nazionale dell'esperimento DarkSide in cui continua ad avere membri con ruoli di rilievo.

La rivelazione delle onde gravitazionali e l'osservazione multi-messaggera del collasso di stelle di neutroni, ha dato un forte impulso al panorama delle attività in corso che vedono il gruppo fortemente impegnato nella collaborazione LIGO-Virgo-Kagra, con una naturale evoluzione verso le attività per la realizzazione dell'interferometro di III generazione Einstein Telescope (ET).

Per la fisica della gravitazione, ad esempio, il Liquid Actuated Gravity (LAG), si propone la verifica di possibili deviazioni dalla legge dell'inverso del quadrato della distanza dell'attrazione gravitazionale.

La ricerca in fisica generale e quantistica vede impegnata la sezione, ad esempio, nell'esperimento Archimedes, che cerca il legame tra la Relatività Generale e il vuoto quantistico, e di cui vanta la leadership.