ICARUS è il più grande rivelatore ad Argon liquido al mondo: è costituito da 2 moduli da 300 tonnellate!
La sua storia comincia nel 2001, quando il primo prototipo viene realizzato nei laboratori della sezione INFN di Pavia. Ha operato con successo dal 2010 al 2012 presso il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso. Dopo qualche anno di riposo, è stato sottoposto ad un programma di upgrade effettuato al CERN. Ora, dopo un viaggio oltreoceano, è pronto per partecipare ad un nuovo esperimento presso il Fermilab dove, insieme ad altri 2 rivelatori, proveranno ad aggiungere nuove informazioni sulla fisica del neutrino.

Nell'esperimento MAMBO, un fascio di fotoni viene fatto interagire su bersagli di idrogeno e/o deuterio liquidi per uno studio accurato delle proprieta' del protone e del neutrone.
Le particelle emesse da questo tipo di reazioni (protoni, neutroni e vari tipi di mesoni) vengono rivelati da un apparato in gran parte progettato e costruito da ricercatori INFN.
Nella foto, si puo' notare la parte centrale di tale apparato (calorimetro di germanato di bismuto - INFN-LNF e INFN-Roma2) aperta in due meta' con al centro la parte esterna dal rivelatore per il tracciamento delle particelle cariche (INFN-Pavia).

La foglia (immagine al microscopio) è stata radiografata con i neutroni, dopo essere stata immersa in una soluzione di Boro. Le foglie permettono di studiare, analizzando le tracce dovute alla reazione con i neutroni, l'accumolo di Boro, l'ingrediente chiave della BNCT. La BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) è una forma sperimentale di radioterapia, basata sull' irraggiamento con neutroni del tumore precedentemente arrichito di Boro. I neutroni sul Boro producono particelle cariche che perdono la loro energia lungo il loro percorso che è confrontabile con le dimensioni del diametro della cellula tumorale, provocandone la morte.

Stampe tridimensionali, realizzate presso la Sezione INFN di Pavia, che rappresentano l' energia depositata in un bersaglio di acqua da parte di radiazione di diverso tipo: i fasci provengono da destra e corrispondono, a partire dal primo piano, a fotoni, protoni, ioni He, ioni C, ioni Ne, ioni Ne in scala logaritmica e protoni in modalità picco allargato. La presenza del picco di Bragg alla fine del percorso dimostra il vantaggio dell' adroterapia rispetto alla radioterapia. Il calcolo e' stato effettuato con il metodo Monte Carlo e il risultato e' stato convertito in un formato adatto alla stampa tridimensionale.

Nel 2002, presso l' acceleratore AD del CERN, l’ esperimento ATHENA, che vedeva la partecipazione di alcune Sezioni dell' INFN tra cui quella di Pavia, e' riuscito a produrre e osservare per la prima volta atomi di antiidrogeno, ottenuti ricombinando antiprotoni e antielettroni in una trappola elettromagnetica.
La figura mostra la distribuzione radiale dei vertici di annichilazione degli antiprotoni, a sinistra nel caso di produzione di antiidrogeno (prevalentemente sulle pareti della trappola), a destra nel caso dei soli antiprotoni (prevalentemente nel gas residuo).

Scarica elettrica in aria rarefatta in regime di scarica a bagliore, ottenuta con un apparato didattico presso la Sezione INFN di Pavia.
L' effetto luminoso, dovuto all' emissione di luce da parte di atomi e molecole eccitati durante la ionizzazione, e' associato al fenomeno della valanga di Townsend, utilizzato in molti rivelatori a gas. Per opportuni intervalli di pressione esso e' caratterizzato da una colonna luminosa divisa in anelli: la distanza tra gli anelli e' proporzionale al libero cammino medio degli elettroni nel gas e fornisce quindi un' indicazione importante sul meccanismo di ionizzazione.

Gli acceleratori dielettrici permettono di superare le limitazioni che sono intrinseche nell’uso di strutture metalliche, permettendo di lavorare con intensità di campo e frequenze di lavoro più elevate. I cristalli fotonici sono strutture dielettriche in cui la periodicità dell’indice di rifrazione induce una banda proibita, esattamente come avviene nei cristalli di semiconduttore. Si veda ad esempio in figura un reticolo 3D di tipo “woodpile”. Introducendo un difetto lineare all’interno di un cristallo fotonico è possibile ottenere una guida accelerante, le cui proprietà possono essere ingegnerizzate in modo da sincronizzare il campo accelerante e il fascio di particelle.