una luce debole debole...laboratori nazionali di frascati - 23 maggio 2015 enrico bernieri – una...
TRANSCRIPT
![Page 1: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/1.jpg)
UNA LUCE DEBOLE DEBOLE
Come osserviamo e misuriamo l’Universo
Enrico Bernieri - INFN
![Page 2: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/2.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
La storia di alcuni strumenti che hanno ampliato la nostra visione dell’Universo
Un’invenzione straordinaria Come funziona ?
![Page 3: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/3.jpg)
L’Universo a occhio nudo: Circa 6.000 stelle… e poco altro
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
![Page 4: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/4.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
Dalle osservazioni recenti, si stima…
circa 100.000.000.000 galassie
Di cui ognuna contiene,
Circa 100.000.000.000 stelle In totale:
10.000.000.000.000.000.000.000 stelle + molti altri “oggetti”…
![Page 5: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/5.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
Galileo, 1609: la nascita del telescopio
![Page 6: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/9.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
Da pochi centimetri…
… a 10 metri !
![Page 10: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/10.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
I 40 metri del prossimo futuro (EELT)
![Page 11: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/11.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
L’importanza del “rivelatore”…
La prima foto della storia (Niepce, 1826)
L’occhio non “integra”…
La fotografia, si !
![Page 12: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/12.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
L’emulsione fotografica “integra” la luce e consente di registrare cose invisibili all’occhio
Orion Nebula - Andrew Ainslie Common 1883
![Page 13: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/13.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
I telescopi e la fotografia permettono a Hubble di scoprire l’espansione dell’Universo
![Page 14: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/14.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
1883
?
Cosa è accaduto nel frattempo ?...
2010 Anni ‘80 – telescopio 120 cm
M. Palomar 2010– telescopio 10 cm
Roma
![Page 15: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/15.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
1905 La teoria dei quanti di luce (Einstein)
La luce è un’onda (elettromagnetica)
… ma anche una particella:
il fotone
![Page 16: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/16.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
Negli anni 50 del ‘900 nasce l’elettronica allo stato solido
![Page 17: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/17.jpg)
+
-
- - - - - - - - - - -
+ + + + + + + +
Arriva un fotone
… si crea una coppia carica
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
- - - - - - - - - - -
+ + + + + + + +
Diamo un po’ di droga al Silicio…
+
-
- - - - - - - - - - -
+ + + + + + + +
Qui si crea una “giunzione” Dove non ci sono cariche libere
- +
E se riuscissimo a conservare la carica ?...
Cosa possiamo fare con un semiconduttore ?…
![Page 18: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/18.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
… si può fare !
Mettiamo tanti “pixel” insieme... (anche milioni)
Abbiamo costruito una “lastra” fotografica allo stato solido !
Qualche micron di lato Struttura MOS (metallo-ossido-semiconduttore)
![Page 19: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/19.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
Nel 1969, Willard Boyle e George Smith hanno un’idea…
Come facciamo a “leggerla” ?
![Page 20: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/20.jpg)
Un modo per “leggere” il nostro dispositivo
lettura
![Page 21: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/21.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
Un piccolo esperimento…
![Page 22: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/22.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
37 10 180
0 200 137
77 50 10
Da una “mappa” di numeri a una rappresentazione in toni di grigio
![Page 23: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/23.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
tanti pixel
![Page 24: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/24.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
tantissimi pixel
![Page 25: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/26.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
Nella pratica non è semplicissimo da fare…
![Page 27: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/27.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
Abbiamo “inventato” il
CCD
Charge Coupled Device
![Page 28: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/28.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
I vantaggi del CCD: 1. Vedere immediatamente
![Page 29: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/29.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
I vantaggi del CCD: 2. Vedere da qualsiasi luogo
![Page 30: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/30.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
I vantaggi del CCD:
3. Il CCD è il dispositivo più “sensibile” alla luce che sia mai stato inventato
![Page 31: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/31.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
1 m
1 cm X 1 cm
Circa 1.000.000.000.000.000 fotoni al secondo
100 Watt
Circa 1 fotone ogni 80 ore !!
Con i CCD (e i grandi telescopi) lo misuriamo !
A very far away galaxy…
![Page 32: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/32.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
1 cm
![Page 33: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/33.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
![Page 34: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/34.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
![Page 35: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/35.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
to be continued…
![Page 36: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/36.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
Matrice di Bayer
![Page 37: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/37.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole
Meccanismo di Readout di una colonna
Al termine di
un ciclo di
clock la
carica si è
spostata di un
pixel
![Page 38: UNA LUCE DEBOLE DEBOLE...Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015 Enrico Bernieri – Una luce debole debole Dalle osservazioni recenti, si stima… circa 100.000.000.000](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062609/60f6d256b40cf1116f5d98ea/html5/thumbnails/38.jpg)
Laboratori Nazionali di Frascati - 23 maggio 2015
Enrico Bernieri – Una luce debole debole