Durante il Long Shutdown 3 (LS-3), tra il 2026 e il 2028, il Compact Muon Solenoid (CMS), così come tutti gli altri esperimenti a LHC, sarà aggiornato per soddisfare i requisiti della Fase II di LHC, definita High Luminosity LHC (HL-LHC). La versione aggiornata del tracciatore più interno di CMS (IT) si baserà sempre sulla tecnologia dei sensori a silicio a pixel. L'elemento base dell'apparato...
Dopo la scoperta del bosone di Higgs ad LHC al CERN di Ginevra, molta attenzione è stata data alla ricerca di nuove risonanze bosoniche ad alta massa. L’uso di tecniche di Machine Learning unito a metodi di ricerca di anomalie (anomaly detection) è sicuramente un approccio innovativo che permette di cercare nuove risonanze in modo indipendente da modelli specifici. In questo contributo sono...
ATLAS Open Data è una iniziativa volta a rendere accessibili dati, simulazioni e risorse documentali dell’esperimento ad un ampio pubblico, in accordo con la policy Open Data del CERN.
Il progetto ha visto il rilascio di numerosi dataset di collisioni protone-protone ad energie del centro di massa di 8 TeV e 13 TeV raccolti ad LHC durante Run-1 e Run-2, permettendo di investigare fenomeni...
Nell’Esperimento ATLAS, i jet leggeri (ovvero provenienti da quark up, down e strange) erroneamente identificati come b-jet costituiscono un’importante fonte di incertezza sistematica per numerose analisi di fisica nel settore del quark top e nella ricerca di risonanze ad alta massa. Risulta pertanto fondamentale la determinazione del rateo e dell’efficienza di errata identificazione dei jet...
L’esperimento LHCf (Large Hadron Collider forward) rivela particelle neutre prodotte nella regione forward nelle collisioni a LHC. Le misure di LHCf contribuiscono alla validazione di modelli di interazione adronica, utilizzati nelle simulazioni degli sciami atmosferici generati da raggi cosmici di alta energia. LHCf ha due rivelatori, Arm1 e Arm2, ciascuno dei quali costituito da due torri...
Il progetto PHeSCAMI (Pressurized Helium Scintillating Calorimeter
for AntiMatter Identification) ha come obiettivo l’identificazione di anti-deuterio
nei raggi cosmici, sfruttando l’esistenza di annichilazioni ritardate (∼ μs) attese
in un bersaglio di elio pressurizzato. La tecnica si basa sulla misura del segnale
di scintillazione dell’elio (80 nm) che richiede una conversione WLS...
La natura dei neutrini è ancora sconosciuta: potrebbero essere fermioni di Dirac o di Majorana. Un processo che, se osservato, dimostrerebbe che i neutrini sono particelle di Majorana è il doppio decadimento beta senza neutrini ($0\nu\beta\beta$), non previsto dal Modello Standard, che viola la conservazione del numero leptonico. La sua firma sperimentale è un picco nitido all'estremità dello...
Con il programma di alta luminosità del Large Hadron Collider (HL-LHC) il rivelatore ATLAS sarà sottoposto a severi livelli di radiazione, per questo motivo il sistema tracciante del rivelatore sarà interamente sostituito con un nuovo tracciatore completamente al silicio: l'Inner Tracker (ITk). Il rivelatore avrà 5 layer di moduli a pixel, organizzati in tre parti meccaniche indipendenti....
From recent observations it became clear that medium-low energy (i.e. ~keV-MeV) gamma-rays are powerful probes for the extreme Universe. Nevertheless this energy range is still underexplored. For this reason it is necessary to design new detectors optimized for the medium-low energy range. One of the proposed novel detection techniques is the one adopted by Crystal Eye. Crystal Eye is a new...
The LHCb experiment aims to operate in the harsh conditions imposed by the High-Luminosity run of the LHC, corresponding to a peak instantaneous luminosity of 1.5 x 10$^{34}$ cm$^{-2}$ s$^{-1}$. Elevated resistance to radiation, increased granularity and the capability to measure the time of arrival of particles with a resolution of a few tens of picoseconds will be fundamental for all...
La misura di sezione d'urto open charm costituisce un test fondamentale per la verifica della QCD perturbativa. Recentemente, diversi risultati sperimentali mostrano una violazione dell'assunzione di universalità della frammentazione del quark charm, risultando in una dipendenza dell'adronizzazione dal processo di produzione e dal momento dell'adrone. L'esperimento CMS ad LHC, sebbene non...
Un aspetto fondamentale delle ricerche svolte all'esperimento CMS riguarda l'identificazione dei jet prodotti nelle collisioni protone-protone ad alta energia. I bosoni W/Z, il bosone di Higgs ed il quark top possono essere prodotti con elevato boost di Lorentz ed, in tali circostanze, i loro prodotti di decadimento possono essere ricostruiti come fat jet, ossia anti-k$_{t}$ jet di raggio 0.8...
Il futuro collisore circolare elettrone-positrone (FCC-ee) sta ricevendo molta attenzione nel contesto dello studio di fattibilità per il progetto FCC attualmente in fase di avanzamento. Questo è un documento fondamentale in vista del prossimo aggiornamento della strategia dell’UE. In questa relazione vogliamo descrivere IDEA, un concetto di rivelatore ottimizzato per FCC-ee e composto da un...
I sensori a pixel High Voltage CMOS sono proposti per essere utilizzati in futuri esperimenti di fisica delle particelle. Il chip ATLASPIX3 è composto da 49000 pixel delle dimensioni di 50 μm x 150 μm, realizzati nella tecnologia TSI 180nm HVCMOS. È stato il primo sensore monolitico HVCMOS di dimensioni reticolari complete adatto alla costruzione di moduli multi-chip e supporta l'alimentazione...
L'esperimento CMS sarà profondamente aggiornato in vista della fase di alta luminosità di LHC (HL-LHC) entrando nella Fase II. Il tracciatore interno verrà completamente sostituito con uno capace di poter sostenere l'alto livello di radiazioni previsto per HL-LHC. Al fine di alimentare il tracciatore, diminuendo il materiale passivo e limitando i danni da radiazione, un nuovo schema basato...
DUNE è un esperimento di nuova generazione per la fisica del neutrino, attualmente in costruzione negli Stati Uniti. Il complesso del Near Detector di DUNE ha tra i suoi principali obiettivi quello di limitare le incertezze sistematiche, in modo da assicurare la precisione necessaria per la misura dei parametri di oscillazione. SAND, uno dei tre sistemi che comporrà il Near Detector di DUNE,...
Quarant'anni fa, Witten avanzò l'ipotesi che la materia oscura potesse essere composta da cluster macroscopici di materia strana (materia di quark contente il quark strange), noti come strangelets. Questa idea fu molto popolare per diversi anni, ma cadde in disuso una volta che i calcoli di QCD su reticolo indicarono che la transizione di confinamento/deconfinamento, a piccolo potenziale...
L'esperimento DAMPE (DArk Matter Particle Explorer) misura i raggi cosmici dallo spazio, muovendosi in un'orbita eliosincrona attorno alla Terra sin dal suo lancio, avvenuto nel Dicembre del 2015. Lo studio dei raggi cosmici galattici in un intervallo di energia da decine di GeV fino a centinaia di TeV è uno dei principali obiettivi scientifici della missione. La misura dello spettro in...
Il decadimento del bosone di Higgs in due fotoni permette la misura dettagliata della sezione d’urto di produzione nei vari meccanismi di produzione, sia fiduciale, che differenziale in diverse variabili cinematiche, grazie a un’eccellente risoluzione in massa invariante dello stato finale, e al suo BR relativamente grande. Questo permette di studiare la possibile presenza di fisica oltre il...
I momenti di dipolo magnetici ed elettrici delle particelle fondamentali sono strumenti preziosi per studiare la fisica del Modello Standard e per compiere esplorazioni oltre di esso. Tuttavia, l’accesso sperimentale a questi momenti per le particelle di breve durata è stato difficile a causa della loro breve vita. Presentiamo nuove tecniche sperimentali progettate per misurare direttamente i...
L'esperimento Belle II ha completato con successo il Run1 di presa dati e dispone di un campione di 364 fb$^{-1}$ di luminosità integrata alla massa della $\Upsilon$(4S). Misure di violazione di CP nell'interferenza tra decadimento diretto e decadimento dopo oscillazione costituiscono ancora una delle motivazioni principali di fisica a Belle II, visto che gli errori statistici continueranno ad...
Dopo il completamento dell’upgrade alla sua seconda versione ITS2 durante il Long Shutdown 2, l’attuale Inner Tracking System (ITS) del rivelatore ALICE è composto da 7 layer di chip in silicio ALPIDE, realizzati con l’innovativa tecnologia CMOS Monolithic Active Pixel Sensor (MAPS). Grazie all’elettronica integrata, lo spessore dei MAPS in termini di lunghezza di radiazione X₀ è già stato...
Attraverso una misura di trasmissione di muoni atmosferici in materia è possibile studiarne la struttura interna in termini di densità. La tecnica prende il nome di “muografia per trasmissione” e rappresenta una vera a propria tecnica di imaging permettendo, in maniera non-invasiva, di individuare e localizzare eventuali anomalie interne alla struttura in studio. I campi di applicazione sono...
Nella fase di alta luminosità del Large Hadron Collider (HL-LHC) il rivelatore ATLAS sarà esposto a una luminosità istantanea mai raggiunta in precedenza, con valori fino a 200 collisioni protone-protone per bunch crossing.
Per potersi adattare all’aumento di occupancy, ampiezza di banda e danni da radiazione, il tracciatore interno di ATLAS verrà sostituito con il nuovo rivelatore a silicio...
The second China Seismo-Electromagnetic Satellite (CSES-02) aims to deepen our understanding of the Earth magnetosphere and explore the time correlation between variation in the electron flux in the Inner Van Allen belts and geophysical phenomena like earthquake shocks.
For this purpose, the high energy particle detector (HEPD-02) on board CSES-02 is the first space experiment to feature a...
In recent years, monolithic active pixel sensors (MAPS) have emerged as valid alternatives to hybrid detectors in the design of next generation high-performance silicon vertex and tracking detectors for high-energy physics (HEP) experiments and other fields of research like medical imaging and space applications. This option is among the technologies taken into account for the Time Of Flight...
Primordial black holes (PBHs) could have been formed in the very early Universe from large amplitude perturbations of the metric. Their formation is naturally enhanced during phase-transitions, because of the softening of the equation of state, from the electron weak transition, corresponding to PBHs as CDM candidate, till the Nucleosynthesis, when the PBHs formed could be the seeds of SMBHs....
La ricerca di anti-deuterio nei raggi cosmici permette di affrontare problemi di fisica fondamentale, come la natura della materia oscura o la presenza di antimateria primordiale.
Il progetto PHeSCAMI (Pressurized Helium Scintillating Calorimeter for AntiMatter Identification) ha come obiettivo l'identificazione di anti-deuterio nei raggi cosmici, sfruttando l'esistenza di annichilazioni...
The Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), operating onboard the International Space Station since May 2011, has collected an impressive amount of cosmic-ray particles in space. The AMS measurements of the detailed time variation of multiple particle species in cosmic rays provides an invaluable resource for understanding heliospheric phenomena, the space radiation environment, and for improving...
La misura dei rapporti di decadimento rari dei bosoni Z e H in un mesone leggero e un fotone permette test accurati del metodo di fattorizzazione in QCD e, nel caso del bosone di Higgs, rappresenta uno dei pochissimi modi per accedere agli accoppiamenti con i quark di prima e seconda generazione. Verranno illustrate le analisi relative nell'esperimento CMS a LHC, a partire dalle strategie di...
La conservazione del numero leptonico è una simmetria quasi perfetta all’interno dell’attuale Modello Standard. Ad oggi solo il processo di oscillazione dei neutrini permette la violazione di questa simmetria nel settore dei leptoni carichi, sebbene con una soppressione estrema dell'ordine di $10^{-50}$. Pertanto, l'osservazione diretta di processi come il decadimento $\tau\to\mu\phi$...
L'esperimento Belle II dispone di 424 fb$^{-1}$ di collisioni $e^+e^-$ con energie nel centro di massa prossime alla risonanza $\Upsilon(4S)$, corrispondenti a 550 milioni di eventi $e^+e^-\to c\bar c$, utilizzabili per misure di precisione nel settore del charm. Qui il modello standard predice una violazione di CP tipicamente al di sotto dell'attuale sensibilità sperimentale: le misure di...
L’esperimento LHCb è stato progettato per svolgere un ruolo determinante nella ricerca della fisica delle particelle e della fisica del sapore. Fin dall’inizio, LHCb ha effettuato misure sulla violazione di CP nei decadimenti degli adroni contenenti il quark charm con un'altissima precisione, osservando la violazione di CP diretta nei decadimenti in due corpi carichi del mesone $D^0$ per la...
Le ricerche di nuova fisica nel regime con un elevato boost di Lorentz sono una parte cruciale del programma di fisica di LHC, in quanto potrebbero rivelare la presenza di nuove risonanze pesanti, previste da modelli di fisica oltre il Modello Standard a masse elevate. Nella collaborazione CMS, numerosi algoritmi di boosted-jet tagging sono stati sviluppati per identificare jet adronici che...
Nel corso degli anni, diverse motivazioni hanno reso sempre più chiara la necessità di un'estensione del Modello Standard (SM), di conseguenza gli esperimenti di fisica delle alte energie devono esplorare nuovi scenari andando oltre il Modello Standard (BSM). Questi ultimi infatti ora costituiscono una parte importante del programma di fisica dell'esperimento ATLAS al CERN.
Le ricerche che...
A search for the Sigma+ -> p mu+ mu- decay at the LHCb experiment is presented.
This is a flavour changing neutral current sensitive to physics beyond the Standard Model, which could modify it's properties.
In particular the HyperCP experiment years ago presented an evidence of this decay with a hint of a possible unknown intermediate particle.
This was excluded by LHCb already in 2018. A...
La spettroscopia del bottomonio offre una prospettiva vantaggiosa per la comprensione dell'interazione forte alle basse energie grazie allo studio delle proprietà di stati convenzionali ed esotici. Producendo collisioni $e^+e^-$ a diverse energie nel centro di massa, Belle e Belle II hanno raccolto dei campioni di dati unici per studiare transizioni rare tra stati del bottomonio e determinare...
Il ferro riveste una grande importanza nei raggi cosmici, poiché fra gli elementi pesanti è quello più abbondante, permettendo quindi misure con adeguata statistica sino ad energie relativamente alte.
Lo spettro energetico dei nuclei cosmici di ferro è stato studiato usando i dati raccolti fra il 2016 e il 2022 da DAMPE (DArk Matter Particle Explorer).
Grazie alle caratteristiche di DAMPE,...
La ricerca di coppie di bosoni di Higgs, prodotti a LHC, è un passo fondamentale per lo studio e la comprensione del potenziale del campo di Higgs, responsabile della rottura spontanea di simmetria elettro-debole. Infatti, l’osservazione di questo raro fenomeno permetterebbe di misurare l’accoppiamento tri-lineare di bosoni di Higgs e, conseguentemente, di avere una stima del termine cubico...
XCF è una nuova facility disponibile presso l’Università di Torino capace di caratterizzare rivelatori di raggi X grazie al suo setup custom, ottimizzato mediante apposite simulazioni. In particolare, dispone di tubi a raggi X con energie tra i 2 e gli 8 keV, fornisce 2 linee di fascio di cui una polarizzata per diffrazione di Bragg su cristalli. È dotato inoltre di un Silicon Drift Detector,...
Le ricerche di di-Higgs sono tra gli obbiettivi principali del programma del High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC) e con l'avvio dell'attuale fase di presa dati chiamata Run 3 è fondamentale perfezionare le tecniche già sviluppate per le analisi precedenti.
Ottimizzare l’efficienza di selezione del segnale, a partire dall’efficienza di trigger, è cruciale per questo tipo di analisi,...
Tra il 2024 e il 2029, il collider protone-protone LHC, presso il CERN, verrà sottoposto a molteplici interventi di upgrade volti a incrementare di un fattore 3.5 la luminosità istantanea di picco. Al fine di superare le complicazioni indotte da tale luminosità, l’esperimento ATLAS sarà equipaggiato con nuovi rivelatori e il primo livello di trigger (Level-1 Trigger) hardware-based sarà...
Il progetto INFN "OREO" (ORiEnted calOrimeter) ha come obbiettivo lo sviluppo di un prototipo di calorimetro elettromagnetico composto da cristalli orientati di PbWO$_4$ accoppiati a fotomoltiplicatori al silicio (SiPM). L'idea di questo progetto nasce dall'osservazione che lo sciame indotto da fotoni, elettroni e positroni di alta energia ($\gtrsim 10$ GeV) incidenti entro $\sim$ 0.5$^\circ$...
Le misure della produzione di un bosone W o Z in associazione con b-quarks in collisioni protone-protone ad LHC migliorano la comprensione della QCD perturbativa. Inoltre tali processi sono un fondo frequente in studi del bosone di Higgs ed in ricerche di nuova fisica. In particolare la scoperta del bosone di Higgs agli esperimenti ATLAS e CMS ad LHC motiva lo studio di precisione delle sue...
Since the arrival directions of neutral particles point directly to their origin, they can be used to investigate sources of ultra-high-energy cosmic rays (UHECRs). The emission of UHECRs from a source is expected to be accompanied by the production of neutrons in its vicinity in nuclear interactions and via photo-pion production. Free neutrons undergo $\beta$-decay and travel a mean distance...
La sensibilità e l’operabilità dei rivelatori interferometrici avanzati per la ricerca di onde gravitazionali sono fortemente limitate dalla presenza di aberrazioni ottiche dovute sia a difetti intrinseci (o freddi) che ad effetti termici che deteriorano la configurazione ottica nominale dello strumento; questi ultimi in particolare sono intensificati all’aumentare della potenza del laser in...
La simulazione dei rivelatori è una componente fondamentale delle attività di analisi degli esperimenti dell'LHC che impiega notevoli risorse computazionali (60% circa). La parte più onerosa è la simulazione degli shower elettromagnetici e adronici nei calorimetri, che da sola impiega l'80% delle risorse di calcolo impegnate dalla simulazione dei rivelatori. Il carico aumenterà in futuro con...
The Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) beamline will be composed of a powerful neutrino beam, monitored by a Near Detector and a Far Detector (FD). The accelerator and ND are hosted at Fermilab (IL) while the FD is located at the Sanford Underground Research Facility (SD), at a distance of 1300km. The FD is being built 1500m underground with a modular design; the first two modules...
La ricostruzione veloce delle tracce cariche risulta essere il processo più computazionalmente dispendioso nella ricostruzione di eventi in tempo reale a livello di trigger dell’esperimento ATLAS. La natura combinatoria degli algoritmi attualmente in uso implica una crescita significativa del tempo di elaborazione all’aumentare del numero di interazioni simultanee, anche detto pile-up,...
Una nuova era di collisioni adroniche inizierà intorno al 2029 con High-Luminosity LHC, che consentirà di raccogliere dieci volte più dati rispetto a quelli raccolti negli ultimi 10 anni di operatività. Questo sarà ottenuto con una luminosità istantanea più elevata, al prezzo di un numero maggiore di collisioni per bunch crossing. Per resistere alle elevate dosi di radiazioni previste e alle...
La Muografia è una tecnica che utilizza i muoni provenienti dai raggi cosmici per investigare ambienti altrimenti difficili da raggiungere. Questa tecnica offre diversi vantaggi, tra cui l'assenza di acceleratori per generare le particelle che interagiscono con il bersaglio in esame. Si tratta di una tecnica non invasiva, sia per l'uomo che per l'oggetto osservato. Inoltre, grazie alla...
Il Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) sarà un esperimento di nuova generazione, con lo scopo di studiare l’oscillazione di neutrini. Esso è finalizzato a risolvere quesiti ancora aperti come la definizione di una gerarchia di massa e una possibile violazione di CP nel settore leptonico.
L’esperimento si compone di un Near Detector (ND) e di un Far Detector (FD), ad una distanza di...
L’esperimento ATLAS ha iniziato la realizzazione di uno
strato di camere RPC (Resistive Plate Chambers) da inserire, nel lungo
shutdown LS3 (2026-2029), sopra le camere di tracciamento MDT dello
strato più interno del barrel dello spettrometro per muoni. Questi
nuovi rivelatori parteciperanno, insieme alle altre camere RPC già
presenti nello spettrometro, alla selezione (trigger) in tempi...
Il MIP Timing Detector (MTD) dell'esperimento CMS, attualmente in costruzione per la fase ad alta luminosità di LHC, avrà un ruolo chiave nelle misure di precisione e nella ricerca di nuove segnature sperimentali nei prossimi 10 anni.
La misurazione precisa del tempo di arrivo delle particelle cariche fornita da MTD consente l'implementazione di una ricostruzione dei vertici 4D e aiuta a...
In recent years, modular invariance has been applied to the SM flavour puzzle, yielding compelling results. In this paradigm, one does not need a multitude of scalar fields charged under the flavour group (flavons) with aligned vacuum expectation values and potentially complicated or ad-hoc scalar potentials. One may simply need a single complex field, a.k.a. the modulus. Yukawa couplings and...
Gli esperimenti Belle e Belle II hanno raccolto un campione di circa 10$^9$ coppie di mesoni $B$ prodotte in collisioni $e^+e^-$ all’energia del centro di massa corrispondente alla risonanza
$\Upsilon$(4S). La bassa molteplicità di particelle ricostruite nell'evento e la sua chiusura cinematica permettono di studiare con precisione i decadimenti del mesone $B$ in stati finali con fotoni o con...
