Lo studio della matrice di densità di spin per la produzione di coppie top-antitop ($t\bar{t}$) permette di indagare le proprietà quantistiche del quark top. La recente osservazione dell’entanglement quantistico nelle coppie $t\bar{t}$ da parte delle collaborazioni ATLAS e CMS ne è un esempio centrale, aprendo nuove prospettive per testare la meccanica quantistica alle alte energie.
Un...
Diverse teorie che propongono di estendere il Modello Standard prevedono l'esistenza di una nuova fisica che si manifesta come stati finali con quark top prodotti in associazione con particelle invisibili in collisioni protone-protone a energie accessibili al Large Hadron Collider.
Verrà descritto un nuovo algoritmo, sviluppato per identificare quark top in decadimento adronico su un ampio...
Dopo la scoperta del bosone di Higgs al LHC del CERN di Ginevra, molta attenzione è stata dedicata alla ricerca di nuove risonanze bosoniche ad alta massa. L'uso di tecniche di Machine Learning combinate con metodi di anomaly detection rappresenta un approccio innovativo, che consente una ricerca indipendente dai modelli per nuove risonanze. I grafi e le Graph Neural Networks (GNN) vengono...
Mu2e is an upcoming experiment at Fermilab and its main goal is to search for CLFV in the coherent transition of a muon into an electron on an Al target. In Mu2e, multi-particle events can occur simultaneously within the same time region, and it is crucial to accurately identify each particle track, including signals, to improve the robustness of track-finding methods and enhance...
ESPPU 2025 evidenzia, tra le priorità dei collisori futuri, la necessità di caratterizzare in dettaglio gli accoppiamenti del bosone di Higgs con le altre particelle del Modello Standard (SM) e il suo auto-accoppiamento, permettendo di determinare le proprietà dello stato di vuoto del SM e di testare numerose ipotesi di nuova fisica, attraverso il “portale dell’Higgs”. Tra i diversi candidati,...
ALADDIN (An LHC Apparatus for Direct Dipole moments INvestigation, https://aladdin.web.cern.ch/) è un esperimento compatto a bersaglio fisso proposto per LHC, concepito per ottenere misure di precisione senza precedenti dei momenti di dipolo magnetico (MDM) ed elettrico (EDM) dei barioni con charm. Il suo design innovativo sfrutta la deviazione dei protoni provenienti dall’alone del fascio...
La rete globale di rivelatori di Onde Gravitazionali ha rivoluzionato l'astrofisica offrendo nuove opportunità per lo studio di alcuni tra i fenomeni più energetici dell’universo. Il crescente numero di eventi rilevati dagli interferometri LIGO e Virgo nei diversi run scientifici ha dimostrando l’efficacia dei miglioramenti apportati a questi strumenti nel corso degli anni. L’aumento della...
The detection of gravitational waves has estabilished a new way to see the Universe. The LIGO-Virgo-KAGRA collaboration, following the current observing run O4, has planned a future one, O5, within this decade. Furthermore, in 2030s third-generation gravitational wave detectors, such as Einstein Telescope and Cosmic Explorer, will become opertive. During the transition phase from second to...
I rivelatori di onde gravitazionali di terza generazione, come Einstein Telescope (ET) e Cosmic Explorer (CE), saranno in grado di rilevare onde gravitazionali a frequenze più basse e con una precisione molto maggiore rispetto agli interferometri attuali, come Advanced Virgo e Advanced LIGO. Questo miglioramento permetterà di osservare eventi cosmici più lontani e deboli, come le fusioni di...
Il doppio decadimento beta senza neutrini (0$\nu\beta\beta$) è un processo raro che potrebbe avvenire se i neutrini fossero fermioni di Majorana. Se osservato, questo decadimento costituirebbe un'evidenza sperimentale inequivocabile dell'esistenza di nuova Fisica oltre il Modello Standard, in quanto comporta una violazione del numero leptonico di due unità.
L'esperimento LEGEND (Large...
The neutrinos from the core collapse SN1987A are the first extrasolar neutrinos to be ever detected and have been widely studied to infer the thermodynamical and temporal features of a supernova; however their interpretation in terms of the astrophysical properties of the explosion has been giving rise to heated debates since ever. At date, models are still under construction and simulations...
I neutrini cosmologici di fondo sono una radiazione emessa un secondo dopo in Big Bang. Questa radiazione è la sorgente più abbondante di neutrini nell’Universo tuttavia, essendo caratterizzata da un’energia molto bassa, non è stata mai misurata direttamente. PTOLEMY nasce con l’obiettivo di studiare nuove tecniche sperimentali per rivelare il fondo di neutrini cosmici sfruttando la cattura...
Presentiamo un'estensione ultravioletta del Modello Standard (MS) basata sulla non universalità delle interazioni di Gauge e sulla compositezza del bosone di Higgs. Ad alte energie i gruppi di Gauge SU(2)$_R$ e U(1)$_{B-L}$ agiscono in maniera non universale, differenziando la terza generazione di fermioni dalle altre due. L'introduzione di un nuovo settore fortemente interagente genera una...
La campagna di misura delle proprietà dei sapori pesanti di ATLAS è primariamente diretta allo studio di stati finali muonici, che pur permettendo di approfittare dell'elevata luminosità integrata, soffrono moderatamente delle limitazioni del rivelatore. Questa presentazione illustrerà i risultati più recenti della misura delle proprietà di produzione e decadimento dei sapori pesanti, inclusa...
Lo studio della conservazione del sapore leptonico e della sua universalità è fondamentale per identificare segnali di Nuova Fisica oltre il Modello Standard. Sebbene il Modello Standard non imponga simmetrie che garantiscano la conservazione del sapore leptonico, le frazioni di decadimento previste dal SM sono estremamente piccole. Al contrario, alcune estensioni del Modello Standard (BSM)...
L'esperimento LHCb è ottimizzato per effettuare misure di precisione nel settore della fisica del sapore sfruttando le potenzialità del Large Hadron Collider. Verranno presentati i risultati più recenti riguardanti lo studio della violazione di $C\!P$ nel settore dei barioni pesanti. Lo studio di questi decadimenti è di particolare interesse in quanto ad oggi la violazione di $C\!P$ nel...
The first observation of the $\Sigma^+ \to p \mu^+ \mu^-$ (very) rare 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 (HyperCP...
Belle II è uno dei pochi esperimenti che puo’ effettuare misure di precisione sulle proprieta’ dei mesoni pesanti, fornendo informazioni sulla loro struttura interna e sull’interazione tra quark in regime non-perturbativo. Lo stato Y(10753) e’ il più recente candidato a stato esotico nel settore del bottomonio, e sulla sua natura sono state fatte decine di ipotesi. Belle II ha raccolto dati a...
I decadimenti elettrodeboli mediati da un diagramma a pinguino e i decadimenti leptonici del mesone (B) sono tra gli obiettivi chiave del programma di fisica di Belle II. Questi processi pongono una sfida sperimentale particolarmente complessa a causa della presenza di neutrini negli stati finali, che determinano una significativa quantità di energia mancante nelle rare transizioni (b \to...
Diverse osservabili chiave del programma di fisica di alta precisione nei futuri collider leptonici dipenderanno in modo critico dalla conoscenza assoluta della luminosità della macchina.
La determinazione della luminosità si basa sulla conoscenza precisa di un processo di riferimento, che in linea di principio non è influenzato da fisica sconosciuta, in modo che la sua sezione d’urto possa...
Le reti neurali e l'intelligenza artificiale (IA) assumono un ruolo centrale nella ricerca di fisica fondamentale, trovando applicazione in diversi ambiti, dall'analisi dei dati ai sistemi di trigger di alto livello. Parallelamente, risulta cruciale lo sviluppo di tecnologie in grado di massimizzare le prestazioni degli algoritmi di IA e adattarsi alle loro esigenze, con particolare...
La fase High-Luminosity del Large Hadron Collider (HL-LHC) porrà sfide significative alla ricostruzione dei vertici primari, che è cruciale per molte analisi fisiche, a causa del sostanziale aumento del pileup nelle collisioni. Per mitigare questo effetto, l'esperimento CMS aggiornato includerà il MIP Timing Detector (MTD) per misurare il tempo di arrivo delle particelle cariche con una...
Il Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) è un esperimento di nuova generazione a long-baseline progettato per studiare le oscillazioni dei neutrini con una sensibilità senza precedenti. All’interno del complesso del Near Detector, il sistema SAND (System for on-Axis Neutrino Detection) integra GRAIN (Granular Argon for Interactions of Neutrinos), un innovativo sotto-rivelatore a Argon...
In vista della campagna ad alta luminosità del LHC (HL-LHC), si prevede che i requisiti computazionali dell'esperimento ATLAS aumentino notevolmente nei prossimi anni. In particolare, la simulazione di eventi Monte Carlo è altamente dispendiosa dal punto di vista computazionale e la limitata disponibilità degli stessi è una delle maggiori fonti di incertezza in molte analisi. Il principale...
Durante i Run 5 e 6, l'esperimento LHCb opererà a una luminosità istantanea pari a $1.5 \times 10^{34}$ cm$^{-2}$s$^{-1}$. Queste condizioni richiedono un sostanziale upgrade del Calorimetro Elettromagnetico (ECAL), che dovrà sia sostenere alte dosi di radiazione, sia misurare il tempo di arrivo delle particelle incidenti con una risoluzione di poche decine di picosecondi per mitigare il...
The development of a single-photon counter based on superconducting qubits holds great promise for detecting weak and elusive signals, such as axions and high-frequency gravitational waves (HFGWs). Integrating such a detector into the INFN QUAX experiment could significantly enhance its sensitivity in the search for axions.
As part of the INFN Qub-It project, this work focuses on designing an...
Il bosone W è la particella mediatrice dell'interazione debole carica. La sua massa, m(W), è prevista dal modello standard (SM) della fisica delle particelle con una precisione di 6 MeV, circa 80 ppm. Tuttavia, nuove particelle nei loop potrebbero alterare il valore di m(W). Pertanto, le misure dirette di m(W) servono sia come test della coerenza interna dello SM sia come potenziali finestre...
La determinazione precisa degli impulsi dei muoni è un input essenziale sia per le analisi di fisica che per le prestazioni del rivelatore nell'esperimento CMS. La traiettoria dei muoni nel tracciatore di CMS viene ricostruita utilizzando l'algoritmo del Kalman filter e l'allineamento dei sottomoduli del rivelatore, con un'incertezza sulla scala degli impulsi dei muoni di circa lo 0,1%. Si...
L'identificazione dei jet contenenti adroni con quark $b$ è fondamentale per molte analisi di fisica a LHC, comprese le misure che coinvolgono bosoni di Higgs o quark top, e per la ricerca di fisica oltre il Modello Standard. In questo contributo verranno presentati i più recenti miglioramenti nella capacità degli algoritmi della Collaborazione ATLAS di separare i $b$-jet dai jet originati da...
SND@LHC è un esperimento di nuova concezione, progettato per studiare i neutrini prodotti in laboratorio a LHC, nell'intervallo di energia del TeV finora inesplorato. È installato a 480 m dal punto di collisione protone-protone IP1 nel tunnel secondario TI18, dove arrivano solo muoni, neutrini e eventuali Feebly Interacting Particles, nell'intervallo di pseudo-rapidità tra 7.2 e 8.6. Il...
La scoperta delle oscillazioni dei neutrini implica masse non nulle degli stessi, difficilmente giustificabili in modo naturale attraverso un semplice accoppiamento di Yukawa Modello Standard (MS) al campo di Higgs.
Un interessante scenario di fisica oltre il MS è fornito dal Modello Left-Right Simmetrico (LRSM). In questo modello, la parità viene rotta spontaneamente e la massa di Majorana...
Si presentera' la misura differenziale di H+jet nel canale di decadimento WW utilizzando dati di CMS nel full-run2. Le misure presentate sondano la natura CP degli accoppiamenti del bosone di Higgs ai quark. È stato utilizzato un nuovo approccio, sfruttando la rete neurale adversarial, per ridurre al minimo la dipendenza del modello dalla misurazione e consentire la reinterpretazione. Sono...
Protons and neutrons are the building blocks of atomic nuclei. Understanding their internal structure is crucial for addressing fundamental questions in physics and interpreting phenomena, such as the high energy scattering processes currently under study at the LHC.
Despite significant progress throughout the years, many fundamental questions remain unanswered: where does the mass of the...
La missione Fermi è un osservatorio spaziale progettato per studiare il cielo nei raggi gamma. È composto da due strumenti principali: il Large Area Telescope (LAT) e il Gamma-ray Burst Monitor (GBM), che coprono un ampio intervallo di energie, da ~10 keV a più di 300 GeV. Uno degli obiettivi principali della missione è rilevare e studiare i lampi di raggi gamma (Gamma-ray Bursts o GRBs),...
The Southern-hemisphere Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO) will be the first instrument of its kind in the southern hemisphere. It consists of thousands of Cherenkov water detectors arranged in a circular area of $\sim1$ km$^{2}$. Currently under design phase, SWGO will be a wide-field-of-view and $100\%$ duty cycle facility to detect gamma rays in the $100$ GeV to tens of PeV energy...
L'impiego di calorimetri segmentati tridimensionalmente negli esperimenti per la rivelazione diretta di raggi cosmici introduce la possibilità di ricostruire con precisione la topologia 3D degli sciami generati da particelle provenienti da qualunque direzione. Questa caratteristica permette di applicare metodi di analisi più avanzati, capaci di estrapolare informazioni ulteriori rispetto ai...
La missione Italo-Cinese CSES-LIMADOU, inaugurata il 25 Settembre 2013, consiste nell'invio di diversi satelliti nel corso dei prossimi anni. CSES-02 (China Seismo-Electromagnetic Satellite), aggiornamento del primo satellite CSES-01 attualmente in volo, verrà lanciato nell'estate del 2025. Tramite gli 11 payload installati esso ha lo scopo di studiare le interconnessioni tra litosfera,...
L'Advanced Particle-astrophysics Telescope (APT) è un futuro osservatorio spaziale di nuova generazione progettato per lo studio della radiazione gamma e dei raggi cosmici in un intervallo di energie che va da centinaia di keV fino a diversi TeV. Con un’area efficace di 3 m × 3 m × 2,5 m, orbiterà in L2, combinando in un unico strumento un telescopio Compton e un telescopio a coppie, per...
Esperimenti di ricerca di segnali indiretti di Materia Oscura (in inglese Dark Matter, DM) si prefiggono di indagare oltre la fisica del modello standard, focalizzandosi sulle particelle generate da una potenziale annichilazione o interazione fra particelle di DM. L’esperimento GAPS (General Antiparticle Spectrometer) è progettato per svolgere tali studi, cercando antiparticelle a bassa...
Il Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) sarà il principale osservatorio terrestre di raggi gamma di nuova generazione. Esso sarà composto da due grandi array di telescopi Cherenkov atmosferici ad immagini (IACT), con un sito nell’emisfero settentrionale (a La Palma, nelle Isole Canarie) e uno in quello meridionale (a Paranal, in Cile). CTAO punta ad offrire grandi miglioramenti nella...
BULLKID-DM è un nuovo esperimento mirato alla ricerca di materia oscura WIMP-like con massa intorno a $1$ GeV o inferiore e sezione d'urto con i nucleoni minore di $10^{-41}$ cm$^2$.
Il target consiste in uno stack di wafer di silicio, intagliato in dadi di $5.4 \times 5.4 \times 5$ mm$^3$, con una massa totale di $800$ g e più di $2000$ dadi.
I fononi prodotti dalle interazioni delle...
L'estensione della presa dati dell'esperimento BESIII (IHEP, Pechino) fino al 2030 ha avviato un programma di miglioramento dell’acceleratore e del rivelatore, che prevede la sostituzione della camera a deriva interna con un tracciatore a GEM cilindriche (CGEM-IT). Il CGEM-IT è composto da tre strati coassiali di triple GEM e ha l’obiettivo di ripristinare l'efficienza, migliorare la...
Since their discovery, neutrinos have captivated physicists worldwide, leading to a multitude of theories and experiments aimed at unveiling their mysterious nature. Despite extensive efforts,numerous open questions remain, and addressing one or more of these questions could profoundly impact our understanding of particle physics and the universe. Consequently, there is a strong motivation to...
Il prototipo micromegas, denominato Paddy-2000, sviluppato nell’ambito del progetto pluriennale di R&D, è in grado di operare sotto grandi flussi di particelle fino a decine di MHz/cm2.
Esso rappresenta un passo significativo verso la costruzione modulare di grandi apparati per futuri esperimenti di fisica delle particelle.
Il rivelatore, delle dimensioni di 50x40 cm2, implementa uno schema...
I calorimetri destinati alle future Higgs factories dovranno garantire un’eccellente risoluzione energetica per distinguere i decadimenti adronici dei bosoni W e Z. L’algoritmo di Particle Flow (PFA), che combina i dati provenienti da diversi sottosistemi, è particolarmente adatto a questo scopo. Questo contributo presenta lo sviluppo di un calorimetro adronico basato su Micropattern Gaseous...
L’esperimento IDEA, incluso nei Conceptual Design Report sia del Future Circular Collider che del Circular Electron-Positron Collider, si basa sulla tecnologia dual-readout per il sistema calorimetrico del detector, pensata per migliorare sensibilmente la risoluzione nelle misure di energia degli sciami adronici. Questa tecnica sfrutta due differenti tipi di segnale: la scintillazione e...
I collisori di prossima generazione per esperimenti di fisica delle alte energie, come HL-LHC, saranno in grado di offrire una luminosità almeno cinque volte maggiore (ordine $5 \times 10^{34} \, cm^{−2}⋅s^{−1}$) rispetto quanto possono fare i collisori odierni. Questo aumento di luminosità porterà diverse sfide ai rivelatori di prossima generazione, i quali dovranno mantenere un’efficienza di...
L’esperimento FAMU ha superato la metà della campagne di misura previste, il cui obiettivo è migliorare la precisione nella determinazione del raggio del protone attraverso la spettroscopia dell’atomo muonico di idrogeno.
L’esperimento si svolge presso la facility ISIS del Rutherford Appleton Laboratory (RAL) nel Regno Unito e sfrutta un fascio di muoni impulsato per produrre idrogeno...
Elaboriamo l'applicazione di metodi on‑shell e basati sull'unitarietà per il calcolo dei coefficienti del gruppo di rinormalizzazione nelle teorie di campo efficaci, estendendo tale approccio per includere il mixing tra operatori con dimensioni diverse e gli effetti dominanti di massa. In particolare, deriviamo una formula per le dimensioni anomale che deriva dalla struttura generale del...
The $K^+\rightarrow\pi^+\nu\bar\nu $ decay is a golden mode for flavour physics. Its branching ratio
is predicted with high precision by the Standard Model to be less than $10^{−10}$,
and this decay mode is highly sensitive to indirect effects of new physics up to
the highest mass scales. A new measurement of the $K^+\rightarrow\pi^+\nu\bar\nu $ decay by the
NA62 experiment at the CERN SPS...
La nostra conoscenza più avanzata della fisica delle particelle, sintetizzata nel Modello Standard, non mostra evidenti discrepanze nei risultati sperimentali. Tuttavia, numerosi fenomeni osservati rimangono inspiegati, tra cui la massa dei neutrini, l'asimmetria materia-antimateria e la materia oscura. Le future ricerche di quella "nuova fisica" che dovrebbe essere alla base di queste...
Il decadimento di un mesone vettore del charmonio ($c\bar c$) nello stato $\Lambda\bar\Sigma^0+\text{c.c.}$ si può ritenere puramente elettromagnetico nell’ipotesi di conservazione dell’isospin. L’interazione al primo ordine è mediata quindi da un fotone virtuale, come per il processo non risonante $e^+e^-\to\Lambda\bar \Sigma^0+\text{c.c.}$ in approssimazione di Born. Vista la natura dei due...
I recenti risultati sperimentali della collaborazione Atomki hanno riportato l'osservazione di effetti anomali nelle transizioni nucleari del Berillio, dell'Elio e del Carbonio, che potrebbero suggerire la presenza di fisica oltre il Modello Standard. Tuttavia, l'esperimento MEG-II ha recentemente mostrato l'assenza di un segnale anomalo significativo nella transizione del Berillio $^8$Be$\to...
L’Upgrade II dell’esperimento LHCb impone nuove sfide ai rivelatori Ring Imaging Cherenkov (RICH) in termini di radiazione elevata e aumento della densità di fotoni durante la fase di HighLumi-LHC. Sarà quindi essenziale ridisegnare il layout ottico del rivelatore migliorando la risoluzione dell’angolo Cherenkov ricostruito, con un aumento della granularità spaziale e introducendo...
L'esperimento Belle II ha raccolto un campione di dati di collisioni e-e+ pari a 575fb$^{-1}$ a energie del centro di massa vicine alla risonanza Υ(4S). Utilizziamo 428$^{-1}$ di questo campione per diversi studi nel settore della fisica del tau, riguardanti violazione di sapore leptonico (LFV) e test di precisione del Modello Standard. In particolare, per lo studio di LFV presentiamo...
La Teoria di Campo Efficace dell’Energia Oscura (EFT of DE) è un approccio indipendente dal modello che consente di descrivere una vasta gamma di modelli di gravità modificata.
In questo formalismo, l'azione di Einstein viene sostituita da una nuova azione, parametrizzata da una serie di funzioni del tempo, chiamate funzioni EFT.
Fissando opportunamente queste funzioni, è possibile...
L’osservazione di coppie di bosoni di Higgs è un passo fondamentale per la comprensione del modello di rottura spontanea di simmetria elettro-debole in quanto rappresenta il metodo più diretto per stimare il termine cubico del potenziale di Higgs, responsabile dell’auto-accoppiamento tri-lineare del bosone ($\lambda_{HHH}$).
Questa presentazione discuterà l’attuale stato e le prospettive...
The ICARUS experiment is part of the Short-Baseline Neutrino (SBN) program at Fermilab. The main goal of the experiment is to investigate the possibility of sterile neutrinos in the O(1 eV) mass region and provide clarification of the anomaly detected from the Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) and MiniBooNE experiments.
The ICARUS-T600 detector is a Liquid Argon Time Projection...
Una serie di intensi brillamenti solari con emissione di massa coronale, avvenuti nel Maggio 2024, i più intensi negli ultimi venti anni, ha prodotto – tra gli altri effetti – una notevole diminuzione Forbush nel flusso di raggi cosmici osservato sulla Terra. La diminuzione Forbush si caratterizza in genere per una rapida variazione (nell’arco di alcune ore) del flusso dei cosmici, con...
Gli esperimenti Belle e Belle II hanno una sensibilità unica per un'ampia classe di modelli che postulano l'esistenza di nuove particelle con masse nell’intervallo tra pochi MeV/c2 al GeV/c2, in grado di mediare interazioni tra materia oscura e materia visibile. I due esperimenti hanno raccolto un campione di collisioni e+e- corrispondente a una luminosità integrata di 1.5 ab-1 a energie nel...
I momenti di dipolo elettrico sono sonde molto sensibili della violazione di CP e potrebbero rappresentare lo strumento per risolvere alcune questioni lasciate senza risposta dal Modello Standard, come ad esempio l'asimmetria barionica. I recenti sviluppi nella tecnologia degli anelli di accumulazione hanno permesso di proporre un nuovo metodo per l’indagine del momento di dipolo elettrico....
L'esperimento Belle II è in grado di misurare con notevole precisione i processi fisici dovuti alla violazione della simmetria CP nei decadimenti dei mesoni $B$. Tali misure permettono di porre limiti stringenti sugli elementi della matrice di Cabibbo Kobayashi Maskawa, tramite il cosiddetto ''Triangolo di Unitarietà''.
Utilizzando un campione di 428 fb$^{-1}$, presenteremo risultati nelle...
L'apparato Zirè è uno degli strumenti scientifici a bordo del satellite NUSES, attualmente in costruzione, il cui lancio è previsto nel 2026. Gli obiettivi di Zirè sono la misura di elettroni, protoni e nuclei leggeri in un intervallo di energia cinetica da pochi MeV ad alcune centinaia di MeV, per effettuare studi sui raggi cosmici di bassa energia e di “space weather”. Lo strumento è stato...
Uno dei temi di ricerca più complessi su cui l'esperimento ATLAS sta attualmente lavorando, e che continuerà a esplorare nella prossima era dell'LHC, è la misura dei couplings di Yukawa H → bb e H → cc. Il canale più sensibile per queste misure è quello in cui il bosone di Higgs viene prodotto in associazione con un bosone W/Z. L'identificazione dei jet originati da quark b e c è di...
Oltre alle misure sul bosone di Higgs e sulle altre particelle del Modello Standard, il rilevatore dell'esperimento ATLAS viene utilizzato per ricercare nuova fisica oltre il Modello Standard. Un esempio di questa tipologia di studi è la ricerca di particelle cariche a lunga vita media. Se pesanti, queste particelle si muoverebbero molto più lentamente della velocità della luce (β < 1)....
Lo studio delle interazioni dei neutrini con la materia ha fornito approfondimenti significativi sulle proprietà dei neutrini e sulla dinamica delle interazioni deboli. Un enigma particolarmente affascinante è la cosiddetta “anomalia del gallio”, osservata negli esperimenti GALLEX, SAGE e recentemente BEST, che misurano il processo di cattura del neutrino su gallio, $ν_e +^{71}\text{Ga}→e^-...
La produzione di coppie di pioni in annichilazioni $e^+ e^-$ alle flavour factory gioca un ruolo cruciale nella determinazione del contributo adronico al momento magnetico anomalo del muone. La recente misura di CMD-3 del fattore di forma di pioni attraverso uno scan in energia mostra una differenza significativa con le precedenti determinazioni sperimentali. Al fine di contribuire a una...
I processi fisici con stati finali con uno o più leptoni tau rivestono un ruolo rilevante in molte analisi del programma di fisica dell’esperimento ATLAS al Large Hadron Collider. L’utilizzo dei canali adronici, in cui leptoni tau decadono in pioni carichi e/o neutri, consente di sfruttare l’elevata statistica associata a questo tipo di decadimenti, ma allo stesso tempo richiede di stimare con...
L'esperimento MEG II si trova al Paul Scherrer Institute, in Svizzera, e sta cercando il decadimento $\mu^+\rightarrow e^++\gamma$, fortemente soppresso nel Modello Standard, con una branching ratio $BR_{SM}(\mu^+\rightarrow e^++\gamma) \sim 10^{-54}$. Questo valore è molti ordini di grandezza al di sotto rispetto alla sensibilità sperimentale attualmente raggiungibile, per cui l'osservazione...
Le misure della produzione di un bosone W o Z in associazione con b-jets (W/Z+b-jets) in collisioni protone-protone ad LHC contribuiscono a migliorare la comprensione della QCD perturbativa e della struttura del protone. Inoltre, tali misure costituiscono un input prezioso per il miglioramento delle simulazioni Monte Carlo usate per stimare il fondo W/Z+b-jets in misure del bosone di Higgs ed...
I processi di neutrino a bassa energia che coinvolgono i nuclei rappresentano uno strumento fondamentale per lo studio delle interazioni deboli e della struttura nucleare. Il processo dominante a queste energie è quello di diffusione coerente ed elastica di neutrini sui nuclei (CE$\nu$NS), misurato per la prima volta sull’argon soltanto nel 2020. Parallelamente a questo canale elastico,...
L'esperimento DUNE, dedicato allo studio della fisica delle oscillazioni di neutrini, è attualmente in costruzione negli Stati Uniti in collaborazione con il Fermilab, dove verrà generato il fascio di neutrini, e il laboratorio sotterraneo SURF (Sanford Underground Research Facility) in South Dakota, dove avranno sede i moduli del Far Detector per la futura presa dati. Questi ultimi sfruttano...
Le misure dirette della componente di antimateria nei raggi cosmici forniscono un’informazione cruciale sui meccanismi responsabili della loro accelerazione e propagazione e rappresentano uno strumento importante per la ricerca indiretta di materia oscura. Al momento, la discriminazione del segno della carica è effettuata tramite l’utilizzo di spettrometri magnetici, che non saranno in grado...
L’esperimento FAMU ha l’obiettivo di misurare la separazione iperfina dello stato fondamentale dell’atomo di idrogeno muonico al fine di stimare il raggio di Zemach del protone con una precisione mai raggiunta, migliore dell'1\%.
L’esperimento si svolge presso la sorgente ISIS al Rutherford Appleton Laboratory (Regno Unito), presso la linea di fascio RIKEN Port1. Qui un fascio di pioni,...
The MUonE experiment at CERN aims to determine the leading-order hadronic contribution to the muon $g-2$ by an innovative approach, using elastic scattering of 160 GeV muons on atomic electrons in a low-Z target. The M2 beam line at CERN provides the necessary intensity needed to reach the statistical goal in few years of data taking. The experimental challenge relies in the precise control of...
In high-energy physics experiments like the Compact Muon Solenoid (CMS) at the Large Hadron Collider (LHC), ensuring data quality is crucial for accurate physics analyses. Traditional methods for data quality monitoring (DQM) rely heavily on manual inspections, which can be time-consuming and prone to human bias. To address these challenges, we explore the application of unsupervised machine...
Il processo di scattering coerente ed elastico del neutrino sul nucleo (CEνNS) è un'interazione debole a corrente neutra che consiste nella diffusione di un neutrino di bassa energia (decine di MeV) su un nucleo, la quale genera un piccolo rinculo nucleare molto difficile da rivelare. A causa delle ridotte energie in gioco il processo è stato rivelato sperimentalmente solo nel 2017...
L'andamento in funzione dell'energia della costante di accoppiamento $\alpha_s(q^2)$ della Cromodinamica quantistica (QCD) è caratterizzato dalla divergenza per piccoli valori di $q^2$, che descrive il fenomeno del confinamento tipico dell'interazione forte. A livello teorico è possibile riprodurre l'andamento della costante di accoppiamento, utilizzando lo sviluppo in serie della teoria...
Il Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) è un esperimento di oscillazione di neutrini di nuova generazione, progettato per raggiungere una precisione senza precedenti nello studio delle oscillazioni di sapore dei neutrini. Per raggiungere questi obiettivi, DUNE si baserà su un complesso di rivelatori vicini, essenziale per vincolare le incertezze sistematiche, incluse quelle legate al...
Il lavoro descrive un algoritmo basato su Reti Neurali Ricorrenti (modello VBF-RNN) sviluppato per esplorare la topologia VBF(/VBS). Partendo dal lavoro pionieristico realizzato per la ricerca di risonanze semi-leptoniche VV nell’intero Run-2 ([Eur. Phys. J. C 80 (2020][1]) 1165), questo strumento ha dimostrato di migliorare significativamente la procedura precedentemente utilizzata per...
Il telescopio per raggi gamma Fermi, operativo dal 2008, è stato concepito per lo studio della radiazione elettromagnetica nell'intervallo di energie tra 8 keV e 300 GeV, permettendo lo studio di numerosi tipi di sorgenti galattiche ed extragalattiche. In particolare, il suo Gamma-Ray Burst Monitor (GBM) è il rivelatore di lampi di raggi gamma (Gamma-Ray Burst o GRB) più prolifico di sempre,...
L'identificazione di quark di sapore b che adronizzano in jet, ovvero il b-jet tagging, è fondamentale per gli esperimenti al LHC. La collaborazione ATLAS utilizza complessi algoritmi di apprendimento automatico basati su graph neural-networks. Gli studi presentati in questo lavoro mirano a integrare gli algoritmi attuali, caratterizzati da ottime prestazioni in termini di efficienza sul...
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...
ProtoDUNE-HD è una camera a proiezione temporale ad argon liquido (LArTPC), che sfrutta la tecnologia horizontal drift (HD) per la raccolta della carica. Esso è stato costruito e ha operato presso la Neutrino Platform area del CERN durante il 2024. Si tratta del prototipo del secondo modulo del far detector (FD) del Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), un esperimento di nuova...
Molti modelli che cercano di estendere il Modello Standard (MS) predicono l'esistenza di particelle pesanti a lunga vita media. Particelle cariche di massa superiore a 200 GeV e con vita media di 10 ns o più possono essere rilevate da ATLAS sfruttando il segnale di ionizzazione anomalo nei vari rivelatori, o misurando il loro tempo di volo verso il calorimetro o lo spettrometro per muoni. Una...
I rivelatori criogenici a fononi vengono adottati nell’ambito della ricerca diretta di materia oscura leggera o scattering elastico e coerente neutrino-nucleo grazie alla bassa soglia in energia che possono raggiungere. La rivelazione di particelle mediata da fononi su assorbitori di Silicio è stata confermata per i Rivelatori ad Induttanza Cinetica (Kinetic Inductance Detectors, KID), i quali...
L'esperimento MEGII presso il Paul Scherrer Institute (PSI) ha stabilito il miglior limite superiore al mondo sulla "branching ratio" del decadimento $\mu^+ \rightarrow e^+ \gamma$, pari a $\mathcal{B}(\mu^{+} \rightarrow e^+ \gamma)<3.1\times 10^{-13}$ (al 90% di livello di confidenza). Questo processo viola il sapore leptonico (Charged Lepton Flavor Violation, CLFV); la sua osservazione...
WINK è un rivelatore nato per testare, migliorare e validare la tecnologia alla base di Crystal Eye. Quest'ultimo, concepito per la rivelazione di raggi X e gamma (0,1–30 MeV) dallo spazio, ha tra i suoi obiettivi primari lo studio delle emissioni elettromagnetiche provenienti da fenomeni estremi nell'Universo, come, ad esempio, le emissioni prompt dei Gamma Ray Bursts (GRB). Inoltre, grazie...
Il rilevatore di pixel ibrido ITk è costituito da moduli multi-chip che includono complessivamente circa 10000 sensori planari e 400 sensori 3D a tripletti, equipaggiati con chip di front-end sviluppati nell'ambito della collaborazione RD53.
Per garantire un'affidabilità a lungo termine nell'ambiente ostile dell'HL-LHC, è obbligatoria una certificazione di qualità rigorosa.
In particolare,...
The Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) has been operating as a particle physics detector aboard the International Space Station (ISS) since May 19, 2011. Over the first 11 years of data collection, AMS-02 has recorded more than 200 billion cosmic ray events, providing unprecedented insights into the composition and energy spectra of cosmic rays up to TeV energies.
We present preliminary...
I decadimenti leptonici dei mesoni $K$, come $K \to l \overline{\nu}_l [\gamma]$, rappresentano un potente strumento per testare il settore del sapore del Modello Standard. Tuttavia, sono naturalmente soppressi dalla cosiddetta "soppressione di elicità". Questa limitazione viene meno nei decadimenti leptonici radiativi $K \to l \overline{\nu}_l \gamma$, in cui un fotone è emesso nello stato...
The PHeSCAMI project (Pressurized Helium Scintillating Calorimeter for AntiMatter Identification) aims to identify anti-deuterium in cosmic rays by exploiting the existence of delayed annihilations (~μs) expected in a pressurized helium target. The technique relies on measuring the helium scintillation signal (80 nm), which requires a two-stage WLS (Wavelength Shifter) conversion. This...
Negli ultimi anni, l'osservazione della diffusione coerente ed elastica del neutrino sul nucleo (CEνNS) ha aperto nuove frontiere nella fisica dei neutrini e nei test di precisione del Modello Standard. Dopo le misure del fenomeno su ioduro di cesio e su argon da parte della collaborazione COHERENT, e le osservazioni sullo xenon in esperimenti di ricerca diretta di materia oscura, anche gli...
La distribuzione di galassie a grandi scale contiene informazioni sulle onde acustiche che si sono propagate nel plasma primordiale di barioni e fotoni. Esse infatti imprimono una scala caratteristica nella funzione di correlazione a due punti delle galassie. Questa scala, chiamata “Linear Point” (LP), è definita dal punto medio tra il massimo ed il minimo della funzione di correlazione, a...
Since 2019, a set of three compact, scintillator-based muon telescopes from the Extreme Energy Events (EEE) Project has been successfully deployed and operated at the high-latitude site of Ny-Ålesund (79° N) in the Svalbard archipelago. These detectors have been used for various analyses, including the observation of Forbush decrease events in regions with a low geomagnetic cutoff. With...
L'esperimento Mu2e al Fermilab ricerca il processo CLFV di conversione coerente in assenza di neutrini $\mu^- \rightarrow e^-$ nel campo di un nucleo di alluminio. Il segnale atteso è un elettrone di conversione (CE) monocromatico di 104,97 MeV. La caratteristica distintiva di Mu2e è il sistema magnetico solenoidale superconduttore che produce un intenso fascio impulsato di muoni. La...
La fisica dei raggi cosmici continua a presentare numerose sfide, tra cui la ricerca di risposte a molteplici questioni ancora irrisolte nel campo dei neutrini, come la loro massa e il fenomeno del mixing tra le diverse famiglie. Negli ultimi anni è stato indagato lo stretto legame che intercorre tra neutrini atmosferici e muoni atmosferici prodotti negli sciami, evidenziando come misure...
Lo scattering elastico coerente neutrino-nucleo (CEνNS) fu predetto nel Modello Standard (SM) già nel 1973 ma osservato per la prima volta solo nel 2017: il motivo di ciò risiede nella bassa energia di rinculo del nucleo coinvolto, il che rende necessario l’impiego di rivelatori con soglia energetica dell’ordine di 100 eV. Lo scopo dell’esperimento NUCLEUS è proprio quello di misurare la...
Dalla scoperta dello stato χc1(3872) nel 2003, l’interesse per la ricerca di stati esotici contenenti charm è cresciuto costantemente, portando all’osservazione di numerosi candidati non riconducibili a stati di charmonio convenzionali. Tuttavia, la natura di questi stati rimane ancora oggetto di acceso dibattito, con diverse interpretazioni che spaziano da stati molecolari a configurazioni...
DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) è un esperimento di oscillazione dei neutrini di futura generazione a baseline lunga. Tra i suoi principali obiettivi di fisica ci sono la possibile misura della violazione CP, e la determinazione del segno della differenza di massa $∆m_{13}^2$, cruciale nella comprensione dell’ordinamento delle masse dei neutrini.
DUNE utilizzerà un Far Detector...
La ricerca del processo di produzione di coppie di bosoni di Higgs in collisioni protone-protone ($pp\to HH$) è direttamente sensibile all’accoppiamento trilineare del bosone di Higgs con sé stesso - e dunque alla forma del potenziale di Higgs, alla base della teoria elettrodebole nel Modello Standard. Con un branching ratio di circa il 7% ed una contaminazione di fondo relativamente piccola,...
