Turbulence in Plasmas

Turbulence is an ubiquitous phenomenon that can be observed on a huge range of scales, from galaxy clusters down to micro- and nano-fluidics. It is observed mostly in neutral flows, but also in charged, magnetized flows such as astrophysical plasmas. The study of turbulence requires a multiple approach: theoretical, experimental, based on data analysis and on numerical simulations. All these aspects are exploited here, with particular focus on space and laboratory turbulent plasmas.

Most of the visible matter in the universe is in the state of plasma. Often times, astrophysical plasmas have highly turbulent dynamics, resulting in a large number of interesting processes such as: energy dissipation, particle acceleration, excitation of electromagnetic waves, particle heating, magnetic reconnection, formation of shocks. All these phenomena can be studied in-situ only in space plasma, where instruments on-board scientific space missions can take measurements. Data can be studied using specific diagnostic tools, which allow the validation of theories and models. A substantial use of numerical simulations is also necessary. The study of turbulence in the interplanetary space is therefore of broad interest for the understanding of the dynamics of astrophysical plasmas, but also for its implications on laboratory plasmas and for the Sun-Earth interaction.

The study of space plasmas turbulence is based on three main approaches: the analysis of data provided by the scientific mission; the development of theoretical models and novel data analysis techniques; the use of numerical simulations (massive computational resources are often required; these are provided by large facilities for high performance computing, such as CINECA, or the UNICAL HPCC. Examples are the full characterization of intermittency in solar wind turbulence [Sorriso-Valvo et al. 1999; 2015], and the validation of the theoretical prediction for the scaling law of the energy flux in solar wind turbulence [Sorriso-Valvo et al., 2007].

Facilities & Labs

S.Li.M. Lab @ Roma

People

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Sorriso-Valvo

CNR Researcher

Publications

  1. Bruno, D. Telloni, L. Primavera, E. Pietropaolo, R. D’Amicis, L. Sorriso-Valvo, V. Carbone, F. Malara and P. Veltri, Radial evolution of intermitency of density fluctuations in the fast solar wind, The Astrophysical Journal 786, 53 (2014), DOI: 10.1088/0004-637X/786/1/53.
  2. H. K. Chen, L. Sorriso-Valvo, J. Safrankova, Z. Nemecek, Intermittency of solar wind density fluctuations from ion to electron scales,  The Astrophysical Journal Letter 789, L8 (2014), DOI: 10.1088/2041-8205/789/1/L8.
  3. De Vita, L. Sorriso-Valvo, F. Valentini, S. Servidio, L. Primavera, V. Carbone and P. Veltri, Analysis of cancellation exponents in two-dimensional Vlasov turbulence, Physics of Plasmas 21, 072315 (2014), DOI: 10.1063/1.4891339.
  4. Sorriso-Valvo, G. De Vita, M. Kazachenko, S. Krucker, L. Primavera, S. Servidio, A. Vecchio, B. Welsch, G. Fisher, F. Lepreti, V. Carbone, Sign singularity and flares in solar active region NOAA 11158, The Astrophysical Journal 801, 36 (2015), DOI: 10.1063/1.4891339
  5. Yordanova, S. Perri, L. Sorriso-Valvo and V. Carbone, Multipoint observation of anisotropy and intermittency in solar-wind turbulence, EPL 110, 19001 (2015), DOI: 10.1209/0295-5075/110/19001.
  6. Chasapis, A. Retinò, F. Sahraoui, A. Vaivads, Y. Khotyaintsev, D. Sundkvist, A. Greco, L. Sorriso-Valvo, P. Canu, Thin current sheets and associated electron heating in turbulent space plasma, The Astrophysical Journal Letters 804, L1 (2015), DOI: 10.1088/2041-8205/804/1/L1.
  7. Sorriso-Valvo, R. Marino, L. Lijoi, S. Perri and V. Carbone, Self-consistent Castaing distribution of solar wind turbulent fluctuations, The Astrophysical Journal, 807, 86 (2015), DOI: 10.1088/0004-637X/807/1/86.
  8. De Vita, A. Vecchio, L. Sorriso-Valvo, C. Briand, L. Primavera, S. Servidio, F. Lepreti and V. Carbone, Journal of Space Weather and Space Climate, 5, A28 (2015), DOI: 10.1051/swsc/2015029.
  9. Rossi, F. Califano, A. Retinò, L. Sorriso-Valvo, P. Henri, S. Servidio, F. Valentini, A. Chasapis, and L. Rezeau, Two-fluid numerical simulations of turbulence inside Kelvin-Helmholtz vortices: intermittency and reconnecting current sheets, Physics of Plasmas, 22, 122303 (2015), DOI: 10.1063/1.4936795.
  10. Leonardis, L. Sorriso-Valvo, F. Valentini, S. Servidio, F. Carbone and P. Veltri, Multifractal scaling and intermittency in hybrid Vlasov-Maxwell simulations of plasma turbulence, Physics of Plasmas, 23, 022307 (2016), DOI: 10.1063/1.4942417.
  11. Pucci, F. Malara, S. Perri, G. Zimbardo, L. Sorriso-Valvo and F. Valentini, Energetic particle transport in the presence of magnetic turbulence: influence of spectral extension and intermittency, Month. Notes R. Astron. Soc. 459, 3395 (2016), DOI: 10.1093/mnras/stw877.
  12. Vaivads et al., Turbulence Heating ObserveR – satellite mission proposal, J. Plasma Phys. 82, 905820501 (2016), DOI: 10.1017/S0022377816000775.

Other selected publications

  1. Sorriso-Valvo, V. Carbone, P. Veltri, G. Consolini, R. Bruno, Intermittency in the solar wind turbulence through probability distribution functions of fluctuations, Geophysical Research Letters 26, 1801-1804 (1999), DOI: 10.1029/1999GL900270.
  2. Carbone, L. Sorriso-Valvo, E. Martines, V. Antoni, P. Veltri, Intermittency and turbulence in a magnetically confined fusion plasma, Physical Review E 62, R49-R52 (2000), DOI: 10.1103/PhysRevE.62.R49.
  3. Sorriso-Valvo, R. Marino, V. Carbone, A. Noullez, F. Lepreti., P. Veltri, R. Bruno, B. Bavassano, Pietropaolo E., Observation of Inertial Energy Cascade in Interplanetary Space Plasma, Physical Review Letters 99, 115001-1-115001-4 (2007), DOI:             10.1103/PhysRevLett.99.115001.
  4. Alexandrova, V. Carbone, P. Veltri, L. Sorriso-Valvo, Small-scale energy cascade of the solar wind turbulence, The Astrophysical Journal 674, 1153-1157 (2008), DOI: 10.1086/524056.
  5. Carbone, R. Marino, L. Sorriso-Valvo, A. Noullez, R. Bruno, Scaling laws of turbulence and heating of fast solar wind: the role of density fluctuations, Physical Review Letters 103, 061102 (2009), DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.061102.
  6. Zimbardo, A. Greco, L. Sorriso-Valvo, S. Perri, Z. Voros, G. Aburjania, K. Chargazia, O. Alexandrova, Magnetic Turbulence in the Geospace Environment, Space Science Reviews 156, 89 (2010), DOI: 10.1007/s11214-010-9692-5.
  7. Perri, V. Carbone, A. Vecchio, R. Bruno, H. Korth, T. H. Zurbuchen, L. Sorriso-Valvo, Phase-ynchronization, Energy Cascade, and Intermittency in Solar-Wind Turbulence, Physical Review Letters 109, 245004 (2012), DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.245004
  8. Dudok de Wit, O. Alexandrova, I. Furno, L. Sorriso-Valvo, G. Zimbardo, Methods for Characterising Microphysical Processes in Plasmas, Space Science Reviews 178, 693 (2013), DOI: 10.1007/978-1-4899-7413-6_21
  9. Alexandrova, C. H. K. Chen, L. Sorriso-Valvo, T. Horbury, S. D. Bale,    Solar Wind Turbulence and the Role of Ion Instabilities, Space Science Reviews 178, 101, (2013), DOI: 10.1007/s11214-013-0004-8
  10. Maruca, S. D. Bale, L. Sorriso-Valvo, J. C. Kasper, M. L. Stevens, Collisional Thermalization of Hydrogen and Helium in Solar-Wind Plasma, Physical Review Letters 111, 241101 (2013), DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.241101.

Project

Turboplasmas: FP7 European Marie Curie IRSES 2010-269297 , (2011-2014)

Anisotropy and intermittency in solar wind turbulence: ISSI Team, (2014-2015)

Kinetic Turbulence and Heating in the Solar Wind: ISSI Team (2013-2014)

Latest News

Jam session Nanotec... note di scienza su scala nanometrica

Lecce, 27 settembre 2019 - ex monastero degli Olivetani "CAR-T: l'alba di una nuova era"  con: Attilio Guarini (IRCCS Istituto Tumori “Giovanni Paolo II” di Bari)  introduce e modera: Marco Ferrazzoli (Ufficio Stampa CNR Roma) a cura di: Gabriella Zammillo 

Le CAR-T (Chimeric Antigens Receptor Cells-T) sono cellule modificate in laboratorio a partire dai linfociti T. Rappresentano una nuova strategia di cura che sfrutta il sistema immunitario per combattere alcuni tipi di tumore come linfomi aggressivi a grandi cellule e leucemie linfoblastiche acute a cellule B. Il prof Attilio Guarini, ematologo all’Istituto tumori Giovanni Paolo II di Bari, le definisce la “vis sanatrix naturae della antica medicina salernitana”, trattandosi del potenziamento dell’attività citotossica dei linfociti del paziente opportunamente ingegnerizzati per riconoscere e contrastare alcuni tipi di cellule tumorali.

 

Le CAR-T possono quindi essere definite un “farmaco vivente” proprio perché prodotto a partire dalle cellule dello stesso paziente aprendo così ad un nuovo mondo, considerato che i farmaci convenzionali sono prodotti da sostanze chimiche o, in alternativa, sono anticorpi prodotti in laboratorio dai biologi. Un trattamento estremamente complesso e costoso, non sempre applicabile, ma laddove possibile, dai risultati incoraggianti per le aspettative di vita. Lo sviluppo di nuove tecnologie per la produzione di CAR-T è parte integrante delle attività di ricerca condotte dal TecnoMed Puglia, il TecnoPolo per la Medicina di Precisione, coordinato da Giuseppe Gigli direttore del Cnr Nanotec di Lecce, e che nel suo nucleo fondatore vede anche l’IRCCS Istituto Tumori “Giovanni Paolo II” di Bari, il Centro di malattie neurodegenerative e dell’invecchiamento cerebrale dell’Università di Bari con sede presso l’Ospedale " G. Panico" di Tricase e la Regione Puglia.

 

L'evento apre la nuova stagione della rassegna divulgativa "Jam session Nanotec: note di scienza su scala nanometrica", un progetto Cnr Nanotec di Gabriella Zammillo, realizzato in collaborazione con Liberrima.

A condurre e moderare la serata, Marco Ferrazzoli, capo ufficio stampa dal CNR. Puoi scaricare la locandina da qui

Notte dei Ricercatori

Lecce, 27 settembre 2019

 

ex monastero degli Olivetani, ore 18:00 - 24:00

 
 Ritorna puntuale la Notte dei Ricercatori, l’evento più atteso dai tanti appassionati di scienza, ghiotti di conoscenza senza distinzione di età. E sempre più densa di contenuti è la partecipazione del @CnrNanotec che, per l’edizione 2019,  ha reso ancora più appetibile il calendario degli appuntamenti programmati all’interno del progetto europeo #ERN-Apulia  coordinato da Unisalento, tracciando un ideale tour tra gli intriganti campi del sapere che si dipana attraverso narrazioni, illustrazioni, laboratori hand-on, dibattiti, giochi per grandi e piccini e rappresentazioni teatrali. Clicca qui per il programma completo delle attività di Nanotec.   Per l'evento completo apri il link: www.laricercaviendinotte.it  
 

WELFARE E PARI OPPORTUNITA'

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September 14-22, 2019

 

Science coffee. Tre scienziate si raccontano: Luisa Torsi, Loretta L del Mercato, Eva Degl'Innocenti Bari - Fiera del Levante, 20 settembre 2019 - 17.30

Luisa Torsi, chimica, docente all’Università degli Studi di Bari e alla ABO Akademi University in Finlandia, tra le protagoniste della mostra della Fondazione Bracco . Loretta L del Mercato, biotecnologa - Ricercatrice CNR Nanotec. Esperta nell’uso delle nanotecnologie applicate in campo biomedico. Attualmente la ricerca si concentra sullo sviluppo di modelli cellulari di tumore del pancreas che consentano di testare l'efficacia di diverse terapie anticancro. Coordina il progetto ERC-StG “INTERCELLMED” finanziato dal Consiglio europeo della ricerca (Erc). Eva Degl'Innocenti, Direttrice MARTA di Taranto [/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]