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L'impegno maggiore ? rappresentato dal costruire il primo modello dettagliato per la descrizione dei Gamma-Ray Bursts (GRBs). Tali ricerche si basano sui classici lavori di D.Christodoulou & R.Ruffini (1971) e di T.Damour & R.Ruffini (1974). In tali lavori si erano rispettivamente determinata la formula di massa dei buchi neri nonch?studiati i processi di polarizzazione del vuoto alla Heisenberg-Euler in buchi neri. A partire dal 1997 si sono avute in questa ricerca alcune fasi determinanti. Si sono dapprima studiati i dettagli dei processi di polarizzazione del vuoto, con la creazione del nuovo concetto di "diadosfera" di un buco nero. Si ?poi studiata l'evoluzione temporale del plasma di elettroni, positroni e raggi gamma associato, che ha condotto al concetto di PEM pulse. Si ?poi studiata la collisione di questo PEM pulse col materiale barionico lasciato dal collasso della stella progenitrice (PEMB pulse). Si ?poi passati all'esame della trasparenza del PEMB Pulse con la associata emissione del GRB. Queste ricerche sono state condotte in stretta collaborazione con il gruppo del Prof. Jim Wilson presso i Lawrence Radiation Laboratories in California (si veda bibliografia). Negli ultimi due anni tale modello teorico ?stato completato con lo studio della fase di "afterglow" dei GRBs ed il confronto con i dati sperimentali ha permesso di verificarne la grande attendibilit? I risultati preliminari sono stati presentati in tre lettere pubblicate nello stesso numero di Astrophysical Journal Letters dopo un attento processo di refereeing che ?durato circa 6 mesi. L'apparizione di tali lavori ha avuto una vasta eco internazionale riscuotendo editoriali da molte riviste scientifiche quali "Science", articoli su quotidiani (Le Monde, Liberation, La Stampa, ecc.) e su riviste di divulgazione ("Scienze", "Pour la Science" September 2001 - Avril 2002, "La recherche", ecc.). Nei tre articoli sono presentati tre paradigmi interpretativi necessari per la comprensione dei GRBs.
Stiamo al momento preparando una vasta serie di articoli su tutti i dettagli osservativi ed interpretativi del nostro modello EMBH per i GRBs. Gli aspetti pi?innovativi sono rappresentati da alcune "prime" assolute nel campo della fisica e dell'astrofisica, che vedono l'osservazione di effetti di polarizzazione del vuoto, di materiali in espansione con fattori di Lorentz tra 100 e 1000, l'estrazione di energia da un buco nero. In particolare, una serie di tre articoli con L. Vitagliano verter?sulle propriet?di un EMBH di Reissner-Nordstrom, con la identificazione dei parametri fisici che contribuiscono alla "massa irriducibile", nonch?un riesame dei processi di estrazione di energia da buchi neri con struttura eletromagnetica. Un seconda serie di articoli con S.-S. Xue e L. Vitagliano verteranno sulla formazione dinamica della diadosfera nei processi di polarizzazione del vuoto e daranno le informazioni essenziali per interpretare le strutture dei "GRBs corti".
Stiamo qundi preparando una terza serie di tre nuovi articoli con C.L. Bianco, F. Fraschetti, P. Chardonnet, S.-S. Xue che mirano alla comprensione della natura fisica delle strutture temporali su scala di alcuni secondi osservate al picco dell'emissione dei GRBs.
Altrettanto importante sar?l'analisi dei fattori di dispersione delle strutture negli "afterglow". Passeremo quindi a un riesame in un ambito totalmente relativistico degli effetti di beaming e della loro possibile osservazione in alcune sorgenti. Una nuova attivit?sar?anche iniziata, con particolare attenzione allo spettro osservato dei GRBs, cos?come dei processi di onde d'urto nella interazione fra il materiale barionico emesso con fattore gamma di Lorentz fra 100 e 1000 e il materiale interstellare. Questo campo sar?sviluppato in conllaborazione con il Prof. Gurzadyan, che apporta nel nostro gruppo le conoscenze acquisite nel gruppo di Mosca di Yab Zel'dovich. Infine una particolare attenzione sar?rivolta al problema dei raggi cosmici ad altissima energia e dell'emissione di neutrini dai GRBs. Con il Prof. Gurzadyan, invece, studieremo la accrezione di stelle sul buco nero appena formato e le implicazioni di questo fenomeno per la nascita dei quasars e dei buchi neri supermassivi. Una delle previsioni pi?chiare del modello EMBH ?la relazione tra una nuova classe di supernovae e i GRBs. Questo problema sar?altres?affrontato ed alcuni articoli sono in fase di preparazione. Tale attivit? di ricerca sar?una delle pi?importanti del nostro programma e vedr?una intensa collaborazione con le attivit?svolte sui processi quantistici su spazi-tempi curvi presso le universit?di Bologna, Firenze e Trento che collaborano a questo programma. In particolare si utilizzeranno le conoscenze complementari gi?sviluppate in tali centri per ottenere previsioni precise e dettagliate per nuovi aspetti osservativi dei GRBs.

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In questo settore, il lavoro di maggior impegno che deve vedere il suo compimento ?la generalizzazione del concetto di massa critica ad un sistema senza collisioni. Che per effetti relativistici un sistema con collisioni raggiunga una massa critica ?ben noto dalle teorie delle nane bianche e delle stelle di neutroni il cui stadio ?centrale per tutta l'astrofisica spaziale dei raggi X. A tutt'oggi ?irrisolto il problema della massa critica di un sistema classico di stelle in assenza di collisioni. Nonostante esistano dei lavori pionieristici di Zel'dovich e Podurets e un numero molto grande di simulazioni numeriche, una trattazione generale di questo problema ?ancora assente. Progressi significativi sono stati compiuti negli anni recenti da una collaborazione di alcuni esperti del nostro gruppo con G.S.Bisnovatyi-Kogan e J.G.Gao, con risultati presentati su riviste internazionali ed a molteplici convegni. Si pianifica la continuazione di queste attivit?che dovrebbe portare ad una sistematizzazione di tutto il settore che ? chiaramente di fondamentale importanza per i processi di formazione dei quasars e dei nuclei galattici attivi. Particolarmente interessante si va delineando lo sviluppo di tecniche del potenziale efficace applicato alle distribuzioni con cut-off nelle energie per lo studio di un concetto ancora molto dibattuto e poco chiaro: l'instabilit? gravotermica. Una migliore comprensione di tale fenomeno, ipotizzato ma non ancora provato, ? al momento sotto studio e, se confermata nella sua trattazione teorica, potrebbe rivelarsi di grande importanza nelle osservazioni astrofisiche spaziali a tutte le lunghezze d'onda e, in particolar modo, nell'ultravioletto e nei raggi X.

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 Selected Publications 1970 - 2000:

    Classical relativistic selfgravitating systems

1. C.Rhoades and R. Ruffini, Phys.Rev.Lett., 32, 324, (1974)
2. R.Giacconi and R.Ruffini,  Physics and Astrophysics of Neutron Stars,  North Holland, Amsterdam(1978)
3. M.Merafina, R.Ruffini: "The relativistic equilibrium configurations of systems of particles with a cutoff in their phase distribution functions", Astron.Astrophys., 227, 415, 1990;
4. J.G.Gao, M.Merafina, R.Ruffini: "The Semidegnerate Configurations of a Selfgravitating System of Fermions", Astron. Astrophys., 235, 1, 1990;
5. G.Ingrosso, M.Merafina, R.Ruffini: "Systems of selfgravitating bosons with a cutoff in their distribution function. Newtonian treatment", Il Nuovo Cimento, 105 B, 977, 1990;
6. G.Ingrosso, M.Merafina, R.Ruffini, F.Strafella: "System of selfgravitating semidegenerate fermions with a cutoff of energy and angular momentum in their distribution function", Astron.Astrophys., 258, 223, 1992;
7. G.Ingrosso, M.Merafina, R.Ruffini, F.Strafella: "Galactic halos and limits on the particle mass", in Proc.of the sixth Marcel Grossman Meeting on General Relativity, part B, 1565 - World Scientific, 1992;
8. D.Boccaletti, M.Merafina, R.Ruffini: "A re-investigation of the gravothermal catastrophe. The case of a self-gravitating gaseous sphere with a King-like distribution function", in Proc.of the "third Italian-Korean Symposium on Relativistic Astrophysics", Journal of the Korean Phys.Soc. (Suppl.) 25, S 201, 1992;
9. D.Boccaletti, M.Merafina: "Thermodynamics of the King clusters", in Structure and Dynamics of Globular Clusters, Astron.Soc. of the Pacific Conference Series, 50, 123, 1993;
10. G.S.Bisnovatyi-Kogan, M.Merafina, R.Ruffini, E.Vesperini: "Stability of dense stellar clusters against relativistic collapse", Astrophys.Journal, 414, 187, 1993;
11. G.S.Bisnovati-Kogan, M.Merafina, R.Ruffini, E.Vesperini: "Stability of the dense stellar cluster to relativistic collapse.Maxwellian distribution functions with different cutoff parameters" in Proc.of the seventh Marcel Grossman Meeting on General Relativity, Stanford, 1994;
12. M.Merafina, R. Ruffini: "On a new family of stable relativistic star cluster" Int. J. Mod. Phys., 1994.

        White Dwarfs

1. J. Ferreirinho, R. Ruffini and L. Stella,   Phys.Lett., 91B, 314, (1980)
2. R. Ruffini and L. Stella, Phys. Lett., B102, 6, (1981)
3. A.Merloni, R. Ruffini, Int.Jour. of Mod. Phys., 5, 507, (1996)
4. G. Bertone and R. Ruffini,  Proceedings of the 3rd Icra Network Workshop, C.Cherubini and R.Ruffini eds., SIF (2000).
5. R. Ruffini, "On the critical mass", in "Riccardo Giacconi: explorer of the Universe", a  Festshrift  in honour of Riccardo Giacconi, Gursky, R. Ruffini, L. Stella, Ed. World Scientific,Singapore 2000.

         Gamma Ray Bursts

1. R. Ruffini, "Beyond the critical mass: the dyadosphere of black holes", in "Black Holes and High Energy Physics" , Proceedings of the 49th Yamada Conference Ed. H. Sato and N. Sugiyama . Universal Ac. Press Tokyo 1998.
2. G. Preparata, R. Ruffini, Xue S. S., "On the dyadosphere of black holes", Sub. to Phys. Rev. Lett. (1998).
3. G. Preparata, R. Ruffini, Xue S. S., "The Dyadosphere of black holes and Gamma Ray Bursts", Astron. Astrophys. 338 L87-L90 (1998).
4. R. Ruffini, J. Salmonson, J. R. Wilson, Xue S. S., "On the pair and electromagnetic pulse of an electromagnetic black hole with electromagnetic structure", Astron. Astrophys 350, 334-343 (1999).
5. R. Ruffini, "The dyadosphere of black holes and Gamma Ray Bursts", Astron. Astrophys Suppl. Ser. 138, 513-514 (1999).
6. R. Ruffini, J. Salmonson, J. R. Wilson, Xue S. S., "On structure and temporal evolution of pair and electromagnetic pulse of an electromagnetic black hole", Astron. Astrophys Suppl. Ser. 138, 511-512 (1999).
7. R. Ruffini, "The Dyadosphere of black holes and Gamma Ray Bursts", Proceeding of 19th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics and Cosmology, held in Paris, Dec.14-18, 1998.   Eds.:   J. Paul, T. Montmerle, and E. Aubourg (CEA Saclay)).
8. R. Ruffini, "Black hole formation and Gamma Ray Bursts", ESO (1999).
9. R. Ruffini, J. Salmonson, J. R. Wilson, Xue S. S., "On the pair and electromagnetic pulse of an electromagnetic black hole with baryon remnant", in print in Astron. Astrophys (2000).
10. G. Preparata, R. Ruffini, Xue S. S., "The temproal profile of Gamma Ray Bursts from the pair and electromagnetic pulse of an electromagnetic black hole" , sub. to Astron. Astrophys (2000).
11. C. Bianco, R. Ruffini, Xue S. S, "The relationship between observed energy peak and time duration of Gamma Ray Bursts", sub. to Astron. Astrophys (2000).
12. G. Preparata, R. Ruffini, S.-S. Xue, "The role of the screen factor in GRBs", Nuovo Cimento B 115 (2000), 915, astro-ph/0109024

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Publications Jan. 2001- Jan. 2002

1. C.L. Bianco, R. Ruffini, S.-S. Xue, "The elementary spike produced by a pure $e^+e^-$ pair-electromagnetic pulse from a Black Hole: The PEM Pulse", Astron. & Astrophys. 368 (2001), 377-390, astro-ph/0102060
2. R. Ruffini, C.L. Bianco, P. Chardonnet, F. Fraschetti, S.-S. Xue, "Relative space-time transformations in GRBs", Ap.J. 555 (2001), L107, astro-ph/0106531
3. R. Ruffini, C.L. Bianco, P. Chardonnet, F. Fraschetti, S.-S. Xue, "On the interpretation of the burst structure of GRBs", Ap.J. 555 (2001), L113, astro-ph/0106532
4. R. Ruffini, C.L. Bianco, P. Chardonnet, F. Fraschetti, S.-S. Xue, "On a possible GRB-supernova time sequence", Ap.J. 555 (2001), L117, astro-ph/0106534
5. R. Ruffini, C.L. Bianco, P. Chardonnet, F. Fraschetti, S.-S. Xue, "On the physical processes which lie at the bases of time variability of GRBs", Nuovo Cimento B 116 (2001), 99, astro-ph/0106535
6. R. Ruffini, "Analogies, new paradigms and observational data as growing factors of Relativistic Astrophysics", in "Fluctuating Paths and Fields - Dedicated to Hagen Kleinert on the Occasion of His 60th Birthday", Eds. W. Janke, A. Pelster, H.-J. Schmidt, and M. Bachmann (World Scientific, Singapore, 2001), p. 771, astro-ph/0106075
7. R. Ruffini, "Gamma Ray Bursts and vacuum polarization process in electromagnetic Black Holes" in the proceeding of the conference "18th Advanced Icfa Beam Dynamics Workshop On "Quantum Aspects Of Beam Physics'' edited by P.C. Chen, Capri, October 15-20, 2000, World Scientific, Singapore, 2001
8. C.L. Bianco, R. Ruffini, S.-S. Xue, "The temporal structure and duration of GRBs from a pair and electromagnetic pulse", Proceedings MG9, Ed Gurzadyan, Jantzen, Ruffini, World Scientific, Singapore, 2002
9. R. Ruffini, " Observational tests of the Electro-Magnetic Black Hole Theory in Gamma Ray Bursts", in Proceedings of the meeting "Lighthouses in the Universe", Springer-Verlag, Berlino, 2002
10. R. Ruffini, "Prevision of the EMBH model", in the Proceedings of the "LabAstro - Workshop on Laboratory Astrophysics Using High Intensity Particle and Photon Beams", Ed. P.S. Chen, SLAC Publication, 2002
11. P. Chardonnet, "Ultra High Energy Cosmic Rays in the EMBH model", in the Proceedings of the "LabAstro - Workshop on Laboratory Astrophysics Using High Intensity Particle and Photon Beams", Ed. P.S. Chen, SLAC Publication, 2002
12. S.-S. Xue, "The Dyadosphere in the EMBH model", in the Proceedings of the "LabAstro - Workshop on Laboratory Astrophysics Using High Intensity Particle and Photon Beams", Ed. P.S. Chen, SLAC Publication, 2002
13. G. Bertone, R. Ruffini, "Relativistic Thomas-Fermi Model at Finite
    Temperatures", Proceeding MG9, Ed Gurzadyan, Jantzen, Ruffini, World Scientific, Singapore, 2002