Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
Bachor, H.A., Ralph, T. C. 2004, A Guide to Experiments in Quantum Optics, Wiley-VCH, Weinheim

Barbieri, C., Dravins D., Occhipinti T., Tamburini F., Naletto G., Da Deppo V., Fornasier S., D'Onofrio M., Fosbury R.A.E., Nilsson R., Uthas H. 2006, Astronomical applications of quantum optics for extremely large telescopes, Journal of Modern Optics, in press

Barbieri C., Da Deppo V., D'Onofrio M., Dravins D., Fornasier S., Fosbury R.A.E., Naletto G., Nilsson R., Occhipinti T., Tamburini F., Uthas H., Zampieri L. 2006, “QuantEYE, the Quantum Optics Instrument for OWL”, in P.Whitelock, B.Leibundgut, M.Dennefeld, eds."The Scientific Requirements for Extremely Large Telescopes", IAU Symposium 232, in press.

Bonanno G., M. Belluso, F. Zappa, S. Tisa, S. Cova, P. Maccagnani, D. Bonaccini Calia, R. Saletti, R. Roncella, S. Billotta. (2006). Spada: An Array Of Spad Detectors For Astrophysical Applications. In Jenna E. Beletic, James W. Beletic, Paola Amico. Scientific Detectors For Astronomy 2005. (vol. 336)

Deming D., Espenak F., Jennings D., Kostiuk T., Mumma M, Zipoy D., 1983, Icarus , Volume 55, Issue 3 , September 1983, Pages and

Dravins D. 1994, ESO Messenger 78, 9

Dravins D., Barbieri C., Da Deppo V., Faria D., Fornasier S., Fosbury R.A.E., Lindegren L., Naletto G., Nilsson R., Occhipinti T., Tamburini F., Uthas H., Zampieri L. 2005, "QuantEYE. Quantum Optics Instrumentation for Astronomy" OWL Instrument Concept Study, ESO document OWL-CSR-ESO-00000-0162 (2005)

Dravins D., Barbieri C., FosburyR. A. E., Naletto G., Nilsson R., Occhipinti T., Tamburini F., Uthas H., Zampieri L. 2006 a,
in T.Herbst, ed. proc. Workshop "Instrumentation for Extremely Large
Telescopes", in press

Dravins D., Barbieri C., FosburyR. A. E., Naletto G., Nilsson R., Occhipinti T., Tamburini F., Uthas H., Zampieri L. 2006 b, “Astronomical Quantum Optics with Extremely Large Telescopes”, in P.Whitelock, B.Leibundgut, M.Dennefeld, eds."The Scientific Requirements for Extremely Large Telescopes", IAU Symposium 232, in press.

Elitzur M. (1995) Masers in the Sky, Scientific American, 272, No.2, 52

Foo G., Palacios G.M., Swartzlander M.A.Jr. 2006, Opt. Lett., 30, 24, 3263 - 3418

Glauber R.J., 1963, “Coherent and incoherent states of the radiation field”, Phys.Rev. 131, 2766-2788

Hanbury Brown R., The intensity interferometer. Its applications to astronomy, Taylor & Francis, London, 1974.

Harwit, M., 2003, “Photon orbital angular momentum in astrophysics”, Ap.J., 597, pp. 1266-1270, 2003.

Johansson S., V.S. Letokhov, 2005 Possibility of Measuring the Width of Narrow Fe II Astrophysical Laser Lines in the Vicinity of Eta Carinae by means of Brown-Twiss-Townes Heterodyne Correlation Interferometry , astro-ph/0501246, 13 Jan 2005

Mandel L., Wolf E. 1995, Optical Coherence and Quantum Optics, Cambridge University Press

Menzel D.H. 1969, Laser Action in Non-Lte Atmospheres, in Spectrum Formation in Stars with Steady-State Extended Atmospheres, Proceedings of IAU Colloq. 2, held 16-19 April, 1969 in Munich, Germany. Edited by H. G. Groth and P. Wellmann, National Bureau of Standards Special Publication 332.

Naletto G., Barbieri C., Dravins D., Occhipinti T., Tamburini F., Da Deppo V., Fornasier S., D'onofrio M., Fosbury R.A.E., Nilsson R., Uthas H. (2006). QuantEYE, a Quantum Optics Instrument for Extremely Large Telescopes. SPIE AS06 Astronomical Telescopes and Instrumentation. 23-28 May 2006. Ground-based and Airborne Instrumentation Orlando (USA).

Occhipinti, T., 2003, Dispense del Corso di Comunicazioni Quantistiche, Laurea in Ingegneria dell'Informazione, Università di Padova

Ofir A., Ribak, E.N. 2006 a, Off-Line, Multi-Detector Intensity Interferometers I: Theory, astro-ph/0603111

Ofir A., Ribak, E.N. 2006 b,Off-Line, Multi-Detector Intensity Interferometers II: Implications and Applications, astro-ph/0603112

Padgett M., Courtial J., Allen L., 2004, Phys.Today, May 2004, p.25

Sciacca E., A. C. Giudice, D. Sanfilippo, F. Zappa, S. Lombardo, R. Consentino, C. Di Franco, M.Ghioni, G. Fallica, Bonanno G., S. Cova, E. Rimini. (2003). Silicon Planar Technology for Single-Photon Optical Detectors. IEEE Transactions On Electron Devices. vol. 50, pp. 1815-1818 ISSN: 0018-9383.

Shvartsman V.F.; Bernstein I.N.; Beskin G.M.; Komarova V.N.; Neizvestny S.I.; Plokhotnichenko V.L.; Popova M.Yu.; Zhuravkov,A.V. 1996 “Superfast photometry with MANIA complex” in G.H.Jacoby, J.Barnes, eds. Astronomical Data Analysis Software and Systems V, ASPC 101,

Swartzlander G.A. Jr. 2001, “Peering into Darkness”, Opt. Lett., 26, 8, 497 - 499

Tamburini F., Umbriaco G., Anzolin G., Barbieri C., Bianchini A. 2005, “FrogEye, the Quantum Coronagraphic mask. The Photon Orbital Angular Momentum and its applications to Astronomy”, Mem. S.A.It., 75, pp.

Townes C.H. 1997, Astronomical masers and lasers, in Quantum Electron. 27 (12), 1031-1034

Ursin R., Tiefenbacher T., Schmitt-Manderbach T., Weier H., Scheidl T., Lindenthal T., Blauensteiner B., Jennewein T., Perdigues J., Trojek P., Ömer B., Fürst M., Meyenburg M., Rarity J., Sodnik Z., Barbieri C., Weinfurter H., Zeilinger A. 2006, Quantum entanglement for Space, Science, submitted

Villoresi P., Tamburini F., Aspelmeyer M., Jennewein T., Ursin R., Pernechele C., Bianco G., Zeilinger A., Barbieri C. 2004, Space-to-ground quantum-communication using an optical ground station: a feasibility study, SPIE Annual Meeting, August 2004

Zappa F., Tisa S., Cova S., Maccagnani P., Bonaccini D., Calia R., Saletti R., Roncella R., Bonanno G., Belluso B. 2006, Single-Photon Avalanche Diode Arrays for Fast Transients and Adaptive Optics. IEEE Transactions On Instrumentation And Measurement. vol. 55, pp. ISSN: 0018-9456

Zeilinger, A. 1998, Fundamentals of quantum information, Physics World, March 1998

tesi di Laurea quadriennali in Astronomia:
- Anzolin Gabriele (supervisors C. Barbieri, F. Tamburini), Momento Angolare Orbitale del fotone e le sue applicazioni astronomiche. Questa tesi è ora argomento di un dottorato di ricerca.
- Cuofano Carmine (supervisors C. Barbieri, F. Tamburini), Studio osservativo della gravita' quantistica.
- Germana’ Claudio (supervisors C. Barbieri, L. Zampieri), Variabilita` ad alta frequenza in binarie X: modelli relativistici e osservabilita` in banda ottica.

tesi di Laurea triennale in Ingegneria Elettronica:
- Francesca Cucciarrè (supervisors C. barbieri, G. Naletto, V. Da Deppo), Studio dell'ottica di Quanteye.
Parole Chiave
ASTRONOMIA E ASTROFISICA, OTTICA QUANTISTICA, FOTOMETRIA A ALTISSIMA RISOLUZIONE TEMPORALE, INTERFEROMETRIA DI INTENSITÀ, ALGORITMI QUANTISTICI

Astrofisica ai limiti quantistici

Università degli Studi di Padova
Abstract
Partendo dallo studio QuantEye per ESO nel quadro dei futuri Extremely Large Telescopes (ELTs), ci proponiamo di realizzare il prototipo dello strumento con la miglior risoluzione temporale in tutta l'astronomia ottica (Iqueye, Italian Quantum Eye). Lo strumento, con buona efficienza quantica dal blu al rosso, con un larghissimo range dinamico (oltre 20 magnitudini), con capacità di time-tagging di ciascun fotone migliore di 100 picosecondi continamente per minuti o ore, sarà in grado da un lato di esplorare fenomeni astrofisici su scale temporali sino al nanosecondo (v. Fig. 1 per una lista di fenomeni aspettati), e dall'altro di arrivare al limite del principio di indeterminazione di Heisenberg. In tal modo si potrebbero misurare le statistiche temporali dello stream di fotoni (v. Fig. 2).




Fig. 1 - Tutta l'Astronomia in un plot lunghezza d'onda - scale temporali. Sulla sinistra, una lista di fenomeni astrofisici aspettati dal milli- al nanosecondo.



Fig. 2 - Differenti statistiche temporali dello stream dei fotoni (Loudon, 2000)

Risoluzioni intorno al millisecondo hanno permesso di scoprire e studiare vari fenomeni. Il limite strumentale di tali studi è che i CCD non permettono un ritmo di frame superiore a qualche KHz, mentre i fotomoltiplicatori o hanno bassa efficienza o non possono sostenere flussi superiori a qualche 100KHz. Iqueye è cos >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Cesare Barbieri Università degli Studi di PADOVA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Partendo dallo studio QuantEye per ESO nel quadro dei futuri Extremely Large Telescopes (ELTs), ci proponiamo di realizzare il prototipo dello strumento con la miglior risoluzione temporale in tutta l'astronomia ottica (Iqueye, Italian Quantum Eye), con buona efficienza quantica dal blu al rosso, con un larghissimo range dinamico (oltre 20 magnitudini), con una capacità di time tagging migliore di 100 picosecondi per minuti o ore. Dunque, vogliamo innanzitutto dimostrare che Iqueye è in grado di esplorare variabilità astrofisica sino a scale temporali inferiori al nanosecondo. Risoluzioni intorno al millisecondo hanno permesso di studiare occultazioni lunari e stellari, variabili cataclismiche, nane bianche pulsanti, flickering di stelle a alta luminosità, oscillazioni di binarie X, gamma-ray burst afterglows, etc . Iqueye permetterà di studiare variabilità nelle regioni prossime a buchi neri, convezione nelle nane bianche, spettri acustici di oscillazioni non-radiali e strutture superficiali in stelle di neutroni, bolle di gas di fotoni in flussi di accrescimento, laser a elettroni liberi nei campi magnetici delle magnetars. Spettroscopia di correlazione al nanosecondo permetterà le risoluzioni spettrali superiori a R= 10^8 necessarie per risolvere le strette righe emesse con meccanismo laser da oggetti tipo Eta Carinae. Otterremo così anche nuovi dati in una regione sinora non esplorata del comportamento della atmosfera terrestre.
Inoltre, su bande passanti >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Per inquadrare la nostra proposta nel filone principale delle ricerche correnti, ricordiamo che questi ultimi anni hanno visto un enorme sviluppo strumentale e industriale di tecnologie ‘quantistiche’ (ottica, comunicazione, computing). Si veda ad es. in Mandel e Wolf, 1995 e in Bachor and Ralph, 2004. Le virgolette specificano che bisogna tener conto degli aspetti quantistici del campo elettromagnetico per capire una serie di fenomeni incomprensibili con l'elettrodinamica classica (ad es. l’entanglement, che Schroedinger riteneva la vera caratteristica ‘quantistica’). La fisica quantistica ha infatti cambiato il nostro modo di capire e rappresentare i principi fondamentali della Natura. Le sue predizioni hanno spesso conseguenze controintuitive, anche sul piano filosofico. Possiamo qui citare i molti dibattiti su argomenti quali il paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen, la non-località, le variabili nascoste, il ruolo fondamentale del processo di misura, l'esperimento concettuale di 'delayed choice' di Wheeler. Gran parte di queste controverse previsioni, gia' verificate in modo esteso teoricamente e nei laboratori di ricerca, iniziano ad avere numerose applicazioni pratiche. L'Europa è molto attiva in questo settore, non solo a livello dell'ESA e del'ESO, ma anche di Comunita' Europea. In effetti, in tutto il mondo stanno emergendo nuove tecnologie quantistiche quali la Quantum Information, Communication e Computing. Negli >>>