Il progetto ULTRA – The Ultimate fate of TuRbulence from space to laboratory plAsmas, è una collaborazione tra ASI, CNR e Università della Calabria, e si inserisce nella tematica di ricerca relativa alla fisica solare e dell’eliosfera, e si propone di studiare il fenomeno di dissipazione dell’energia e del riscaldamento nei plasmi turbolenti debolmente collisionali, come il vento solare e la magnetosfera terrestre. La comprensione di questi meccanismi è di estrema importanza per migliorare l’efficienza dei reattori a fusione per i plasmi di laboratorio, dove questi fenomeni rappresentano dei termini di perdita di energia non voluta, ed ha forti ricadute anche per lo Space Weather.
Il progetto di ricerca ULTRA propone un programma di ricerca basato su simulazioni numeriche ad altissima risoluzione ed altamente parallelizzate e su analisi dati di recenti missioni solari (Solar Orbiter e Parker Solar Probe) per lo studio dell’evoluzione del vento solare, e della missione Magnetospheric MultiScale per lo studio dell’interazione del vento solare con la Terra, con forti ricadute per lo Space Weather.
DISCLAIMER
I risultati del programma di ricerca daranno un importante contributo su temi molto attuali nello scenario scientifico e tecnologico con diverse potenziali applicazioni a grande impatto economico e scientifico: dallo studio della fisica di base dei plasmi, come quello che si prevede di fare anche sulla Luna alla fusione nucleare, che recentemente ha fatto un ulteriore passo in avanti nei laboratori inglesi e americani, senza dimenticare che lo studio dei sistemi complessi è stato premiato con il Nobel. I risultati del progetto si inseriranno, quindi, nel contesto generale della fisica dei plasmi spaziali, con riferimento anche allo Space Weather, ma avranno un forte impatto anche sulla fisica dei plasmi di laboratorio e quindi sui plasmi da fusione.
Pubblicazioni:
Perrone et al. “Solar Orbiter Observations of Proton and Alpha Particle Kinetic Signatures Related to the Presence of Switchbacks in the Inner Heliosphere: A Case Study”, The Astrophysical Journal973 (2024) 171, DOI: 10.3847/1538-4357/ad65db
Sanò et al. “Analysis of Electron Distribution Functions from the Magnetospheric Multiscale (MMS) Mission Using the Gaussian Mixture Model”, Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation 2 (2024) e2024JH000233, DOI: 10.1029/2024JH000233
Zanelli et al. “Flat-top electron velocity distributions driven by wave-particle resonant interactions”, Physics of Plasmas 32 (2025) 042108, DOI: 10.1063/5.0259317
Perrone et al. “Switchbacks and their role in the turbulent cascade: Solar Orbiter observations”, Astronomy & Astrophysics 696 (2025) A192, DOI: 10.1051/0004-6361/202453094
Contributi a conferenze:
“Kinetic effects on ions due to switchbacks Solar Orbiter observations”, D. Perrone, A. Settino, R. D’Amicis, R. De Marco, S. Perri, R. Bruno, D. Telloni, Invited Talk at the “SolO/RPW & PSP/FIELD Workshop” Orléans (France), 26-29 febbraio 2024. Conference website
“Relation between switchbacks and kinetic signatures of protons and alpha particles in a slow Alfvénic wind: Solar Orbiter observations”, D. Perrone, S. Perri, A. Settino, R. De Marco, R. D’Amicis, R. Bruno, Oral Presentation at the “European Space Weather Week 2024” Coimbra (Portugal), 4-8 novembre 2024. Conference website
“Switchbacks and kinetic effects on proton and alpha particle velocity distribution functions: Solar Orbiter observations”, D. Perrone, S. Perri, A. Settino, F. Chiappetta, R. De Marco, R. D’Amicis, D. Telloni, R. Bruno, Oral Presentation at “AGU 2024” Washington D.C. (USA), 9-13 dicembre 2024 (da remoto). Conference website
“Solar Orbiter observations in a slow Alfvénic wind of proton and alpha particle kinetic signatures close to switchbacks”, D. Perrone, S. Perri, F. Chiappetta, A. Settino, B. Sanò, S. Benella, R. De Marco, R. D’Amicis, C. Owen, D. Telloni, O. Pezzi, F. Pecora, F. Valentini, R. Bruno, Oral Presentation at the Workshop “Particle Acceleration and Transport: from the Sun to Extragalactic Sources” Rende (Italy), 3-7 febbraio 2025. Conference website
“Kinetic effects on proton and alpha particles VDFs related to switchbacks: Solar Orbiter measurements”, D. Perrone, S. Perri, F. Chiappetta, A. Settino, B. Sanò, S. Benella, R. De Marco, R. D’Amicis, C. Owen, D. Telloni, O. Pezzi, F. Pecora, F. Valentini, R. Bruno, Invited Talk at Le Studium Workshop “Unveiling Energy Conversion and Dissipation in Non-Equilibrium Space Plasma” Orléans (France), 5-8 maggio 2025. Conference website
“Turbulence and kinetic effects in the inner heliosphere: Solar Orbiter observations”, D. Perrone, S. Perri, F. Chiappetta, A. Settino, B. Sanò, S. Benella, R. De Marco, R. D’Amicis, C. Owen, D. Telloni, O. Pezzi, F. Pecora, F. Valentini, R. Bruno, Invited Talk at “AOGS 22nd Annual Meeting” Singapore, 27 luglio – 1° agosto 2025. Conference website
“Study of turbulence and kinetic effects in the inner heliosphere by means of Solar Orbiter observations”, D. Perrone, S. Perri, F. Chiappetta, A. Settino, B. Sanò, S. Benella, R. De Marco, R. D’Amicis, C. Owen, D. Telloni, O. Pezzi, F. Pecora, F. Valentini, R. Bruno et al., Invited Talk at “IAGA/IASPEI 2025” Lisbon (Portugal), 31 agosto – 5 settembre 2025. Conference website
“Study of turbulence and kinetic effects in solar wind: Solar Orbiter and Vlasov-Maxwell simulation”, D. Perrone, S. Perri, F. Chiappetta, A. Settino, B. Sanò, S. Benella, R. De Marco, R. D’Amicis, C. Owen, D. Telloni, O. Pezzi, F. Pecora, F. Valentini, R. Bruno et al., Oral Presentation at the National meeting “SoHe” Rende (Italy), 10-12 settembre 2025. Conference website
Organizzazione Workshop:
“Electron Kinetic Physics: The Next Frontier in Space and Astrophysical Plasmas”, Conveners: D. Verscharen, A. Simionescu, O. Pezzi, J. Stawarz, K. Klei, D. Perrone, R. Nakamura, T. Dudol de Wit, ISSI, Bern (Switzerland), 22-26 aprile 2024. Conference website
“The interplay between cross-scale energy conversion and phase-space complexity in space and laboratory plasmas”, Conveners: D. Perrone, O. Pezzi, S. Benella, Thematic Workshop at FisMat2025, Venezia (Italy), 7-8 luglio 2025. Conference website
