Incontri di Fisica delle Alte Energie 2026 (IFAE 2026)
Botte B4
DAMA Tecnopolo - Bologna
La 22ma edizione degli Incontri di Fisica delle Alte Energie è organizzata dalla Sezione INFN di Bologna e dal Dipartimento di Fisica ed Astronomia dell’Università degli studi di Bologna.
La conferenza si terrà a Bologna dal 8 al 10 Aprile 2026 presso il DAMA Tecnopolo.
Le sessioni plenarie, dedicate alla discussione degli argomenti di fisica delle alte energie di maggior interesse, sono state suddivise secondo quattro linee di ricerca:
- Frontiera Energia
- Frontiera Intensità
- Cosmologia ed Astroparticelle
- Nuove Tecnologie
Comitato scientifico
Alessia Tricomi (Presidente), Oscar Adriani, Diego Bettoni, Walter Bonivento, Concezio Bozzi, Giuseppe Bozzi, Claudia Cecchi, Giorgio Chiarelli, Marco Ciuchini, Eugenio Coccia, Giancarlo D’Ambrosio, Fulvia De Fazio, Guglielmo De Nardo, Anna Di Ciaccio, Fernando Ferroni, Claudia Gemme, Pasquale Lubrano, Sandra Malvezzi, Nicola Mori, Marco Paganoni, Marco Pallavicini, Daniele Pedrini, Giulia Ricciardi, Biagio Saitta, Luca Trentadue, Vincenzo Vagnoni, Francesco Vissani, Dario Zappalà, Antonio Zoccoli
Comitato organizzatore locale
Ilaria Brivio, Federica Fabbri, Fabio Ferrari, Giulia Illuminati, Francesco Noferini, Stefano Perazzini (Presidente), Filippo Sala, Matteo Tenti.
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11:00
Visite al INFN-Tier1 e registrazione
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Saluti istituzionali
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Astroparticelle e Cosmologia
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JUNO - Dalla sfida tecnologica alla realtà
L’esperimento JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory), collocato in un laboratorio a 650 m di profondità vicino a Kaiping, nel sud della Cina, vanta il più grande detector non frammentato a scintillazione liquida al mondo.
Con un diametro di 35.4 m, la sfera del detector centrale contiene 20000 tonnellate di scintillatore liquido appositamente purificato per garantire eccellenti proprietà ottiche ed un livello di radiopurezza <10^-16 g/g 238U/232Th. Il segnale di scintillazione generato dall’interazione dei neutrini con il mezzo attivo viene rivelato da un doppio sistema di PMT da 20” (17596) e da 3” (25587), che assicura un’elevata copertura ottica del 78%.
Il detector è immerso in una piscina cilindrica di 35000 tonnellate di acqua ultrapura, al fine di schermare la radiazione ambientale esterna e di fungere da veto per i muoni cosmici, insieme al Top Tracker installato al di sopra della piscina.
Il design di JUNO è stato ottimizzato basandosi sulla combinazione di un grande target attivo, un’elevata resa di luce, una radiopurezza altamente controllata e fondi bassissimi tramite un’accurata selezione dei materiali. Da ciò deriva una risoluzione energetica del 3% a 1 MeV, fondamentale per la misura fine delle oscillazioni nello spettro energetico dei neutrini da reattore, che provengono dai due impianti nucleari di Taishan e Yangjiang, situati a 53 km di distanza da JUNO. L’obiettivo principale è la misura dei parametri di oscillazione e la determinazione dell’ordinamento di massa dei neutrini con una sensibilità di 3σ in circa 6 anni.
Dopo oltre 10 anni di studio, progettazione e realizzazione, JUNO è finalmente ultimato e, a seguito del riempimento del detector durato circa 6 mesi, l’acquisizione dati è iniziata il 26 agosto 2025.
Le straordinarie prestazioni del rivelatore sono confermate dai primi risultati pubblicati a novembre 2025, che, con soli 59 giorni di dati, hanno migliorato la precisione mondiale nella misura dei parametri di oscillazione sin^2(θ12) e Δm^221.Speaker: Cecilia Landini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Primi risultati di LEGEND-200: alla ricerca del doppio decadimento beta senza neutrini.
Il doppio decadimento beta senza neutrini (0$\nu\beta\beta$) è un processo raro che può avvenire solo se i neutrini sono particelle di Majorana. La sua osservazione implicherebbe la violazione del numero leptonico di due unità e rappresenterebbe una prova di Fisica oltre il Modello Standard.
L'esperimento LEGEND (Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless Double Beta Decay) ricerca il decadimento $0\nu\beta\beta$ del $^{76}$Ge utilizzando rivelatori al germanio ad alta purezza (HPGe), arricchiti in $^{76}$Ge per oltre l'86%.
Il programma sperimentale di LEGEND si articola in due fasi: LEGEND-200 e LEGEND-1000.
La prima fase dell'esperimento, LEGEND-200, avviata nel 2023 presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), ha raccolto dati in modo stabile per circa un anno con 142 kg di rivelatori in germanio. Con un'esposizione finale di $1~\mathrm{ton \cdot anno}$ e un indice di background di $2 \cdot 10^{-4}$ conteggi$/(\mathrm{keV \, kg \, anno})$ al $Q_{\beta\beta} = 2039$ keV, LEGEND-200 mira a raggiungere una sensibilità di scoperta ($3\sigma$) sul tempo di dimezzamento di $10^{27}$ anni.
La seconda fase, LEGEND-1000, prevede la messa in opera di 1000 kg di rivelatori in germanio che, con un indice di background atteso di $10^{-5}$ conteggi$/(\mathrm{keV \, kg \, anno})$ al $Q_{\beta\beta}$ e un'esposizione di $10~\mathrm{ton \cdot anno}$, consentiranno di raggiungere una sensibilità di scoperta ($3\sigma$) superiore a $10^{28}$ anni, coprendo l'intera regione di gerarchia di massa inversa.
In questo contributo verranno presentati i risultati della prima campagna di presa dati di LEGEND-200 e lo stato di avanzamento di LEGEND-1000. In particolare, saranno introdotte le procedure di analisi utilizzate, discusse le prestazioni dell'esperimento nell'identificazione del segnale e nella soppressione del fondo attualmente osservato nella regione di interesse attorno al $Q_{\beta\beta}$.
Speaker: Rita Feriozzi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Dark Matter search and 8B results with the XENONnT experiment.
XENONnT is the latest detector of the XENON program, designed for the direct detection of dark matter and currently operating at the INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso. It is a dual-phase liquid xenon time projection chamber with an active target mass of 5.9 tonnes, characterized by extremely low background levels and a low energy threshold, making it well suited for rare-event searches.
In this talk, I will first introduce the detector, highlighting its key features and overall performance. I will then present the latest physics results, including the observation of coherent elastic neutrino–nucleus scattering from $^8$B neutrinos, the ongoing search for WIMPs via nuclear recoils — the primary scientific goal of XENONnT — and very recent results on light dark matter. The latter are obtained using an ionization-only (S2-only) analysis, which extends the sensitivity to lower recoil energies compared to the traditional WIMP search. This approach allows us to place constraints on a broader class of light dark matter models, such as axion-like particles and dark photons.
Speaker: Gian Marco Lucchetti (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Prima ricerca di assioni con il rivelatore bolometrico scintillante CUPID-0
CUPID (CUORE Upgrade with Particle IDentification) è un esperimento criogenico di nuova generazione progettato per la ricerca del decadimento doppio beta senza neutrini ($0\nu\beta\beta$), con l’obiettivo di investigare la natura di Majorana del neutrino e violazioni del numero leptonico. Esso rappresenta l’evoluzione dell’esperimento CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) e introduce l’uso di cristalli scintillanti operati a temperature dell’ordine di 10 mK, nei quali il cristallo assorbitore funge simultaneamente da sorgente del decadimento e da rivelatore. Rispetto a CUORE, la misura coincidente del segnale di calore depositato e della luce di scintillazione emessa consente l’identificazione di particelle evento per evento: in particolare, la discriminazione degli eventi di tipo $\alpha$ da quelli di tipo $\beta/\gamma$ permette una soppressione efficace degli eventi di fondo, prerequisito essenziale per la ricerca di processi ultra-rari. Il livello di fondo atteso per la tecnologia CUPID nell’intorno della regione di interesse è dell’ordine di $10^{-4}$ eventi/(keV$\cdot$kg$\cdot$yr), corrispondente al regime di quasi zero-fondo su scale temporali sperimentali.
Le stesse caratteristiche che rendono CUPID altamente competitivo per la ricerca del decadiento $0\nu\beta\beta$ — eccellente risoluzione energetica, discriminazione di particelle, livelli estremamente ridotti fondo — lo rendono naturalmente sensibile ad eventi rari di vario genere oltre il Modello Standard. Tra questi rivestono particolare interesse gli assioni, particelle ipotetiche introdotte per risolvere il problema di CP forte e oggi considerate promettenti candidati di materia oscura. Gli assioni ipoteticamente prodotti nel Sole interagirebbero nei cristalli del rivelatore tramite accoppiamenti con elettroni o nucleoni, generando segnature spettrali caratteristiche nello spettro energetico misurato.In questo contributo viene presentata la prima ricerca di assioni mai realizzata con il rivelatore CUPID-0, dimostratore della tecnologia CUPID basato su un array di cristalli scintillanti di ZnSe arricchiti in $^{82}$Se. L’analisi, basata su un’esposizione di 9.95 kg$\cdot$yr (CUPID-0 Phase I), considera tre possibili canali di interazione degli assioni solari nei cristalli: effetto assioelettrico, scattering di tipo Compton e produzione di coppie indotta da assioni. Le corrispondenti segnature sperimentali attese sono state determinate mediante simulazioni Monte Carlo del rivelatore e ricercate nello spettro energetico misurato. Il contributo di segnale è stato estratto tramite un fit spettrale globale che include un modello dettagliato delle componenti di fondo osservate nei dati.
In assenza di evidenza di segnale, è stato determinato un limite superiore sul numero di eventi compatibili con gli assioni e quindi sulla costante di accoppiamento assione–elettrone $g_{ae}$. La procedura di limite consente di escludere una regione dello spazio dei parametri teorici che descrivono le interazioni degli assioni con la materia ordinaria.Il risultato dimostra per la prima volta la sensibilità della tecnologia CUPID-0, originariamente ottimizzato per la ricerca di $0\nu\beta\beta$, alla fisica degli assioni. Lo studio stabilisce inoltre la base metodologica per future ricerche di assioni con l’esperimento CUPID su larga scala, che beneficerà di esposizioni significativamente maggiori e fondi ulteriormente ridotti.
Speaker: Livia Petrillo (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Violazione del numero barionico a basse temperature grazie alla dinamica delle texture elettrodeboli del Modello Standard
È stato recentemente dimostrato in [2508.21825] che il numero barionico nel Modello Standard può essere efficientemente violato a basse temperature, grazie a collisioni di bolle di Higgs durante una transizione di fase elettrodebole del primo ordine, aprendo così nuove possibilità per realizzare la bariogenesi elettrodebole in modelli con bassa temperatura di reheating e alta velocità della parete delle bolle.
In questo studio, la produzione di numero barionico può essere attribuita alla dinamica delle texture elettrodeboli, configurazioni non banali del campo di Higgs che si formano in seguito alla rottura spontanea della simmetria elettrodebole. Queste texture possono decadere inducendo transizioni nel numero di Chern-Simons, che viene convertito in numero barionico attraverso l’anomalia chirale del Modello Standard.
Questa analisi è stata svolta servendosi di simulazioni su reticolo in tempo reale in (3+1) dimensioni del campo di Higgs e dei bosoni di gauge SU(2), nelle quali bolle critiche di true vacuum vengono nucleate al tempo iniziale. In questo contributo, presenterò questo nuovo meccanismo di violazione del numero barionico a basse temperature ed alcuni possibili sviluppi, come ad esempio l'introduzione della violazione CP nelle simulazioni o del bosone di gauge dell’ipercarica.
Speakers: Aleksandr Chatrchyan (DESY), Géraldine Servant (DESY & UHH), Marco Gorghetto, Martina Cataldi (Hamburg University), Nabeen Bhusal (DESY), Simone Blasi (DESY) -
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Effetti termici e cinematici su una bolla in espansione nell’Universo primordiale
In questo lavoro studiamo l’evoluzione delle pareti delle bolle nucleate durante una transizione di fase del primo ordine nell'Universo primordiale e analizziamo gli effetti che rallentano questa parete nei casi di deflagrazioni e soluzioni ibride, in cui la stessa è preceduta da un’onda d’urto.
Questo rallentamento è stato osservato in simulazioni idrodinamiche e può essere spiegato dalla presenza di effetti di riscaldamento nella regione dell’urto, oppure dalla velocità del fluido di un’onda d’urto incidente (che ostacola la propagazione). Calcoliamo l’intensità di questa soppressione per il modello "Bag" e per il "Modello Standard esteso con un operatore di dimensione 6". Concludiamo che, in modelli più realistici, la soppressione risultante supera di fatto quella del modello "Bag", che è spesso utilizzato nelle simulazioni.
Il rallentamento richiede inoltre onde d’urto spesse e un’attrito forte dovuto allo smorzamento (damping) del campo scalare. In questo regime, l’effetto sarà importante per prevedere lo spettro di onde gravitazionali risultante e la loro rilevabilità nelle prossime missioni di rivelazione di onde gravitazionali come LISA.Speakers: Enrico Perboni (DESY), Dr Jorinde Van de Vis (CERN), Mr Nabeen Bhusal (DESY), Dr Simone Blasi (DESY), Dr Thomas Konstandin (DESY)
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Le sfide di HL-LHCSpeaker: Claudia Gemme (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Contributi su invito
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Onde gravitazionali e astronomia multimessenger con LIGO-Virgo-KAGRASpeaker: Francesco Pannarale (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Nuove Tecnologie
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Stato della produzione dei moduli a pixel per il tracciatore ITk di ATLAS
Un componente fondamentale all'upgrade di Fase 2 dell'esperimento ATLAS a LHC è rappresentato dal tracciatore interno ITk. Gli strati più interni di questo rivelatore sono composti da moduli a pixel, che garantiscono un'altissima risoluzione spaziale. La complessità e i requisiti prestazionali di questi moduli derivano dalla necessità di garantire elevata granularità, robustezza in campo di radiazione estremo e capacità di gestire tassi di occupazione dei pixel senza precedenti.
In questo contributo si descrive l’intero ciclo di produzione dei moduli, con particolare attenzione al contributo fondamentale dei gruppi italiani coinvolti. Sarà illustrato lo stato attuale della produzione nei vari passi che la compongono: l’accoppiamento tra ibrido e PCB, i test sulla stabilità termica, le verifiche elettriche e funzionali, a diverse temperature, sia del sensore che del chip di readout e del loro accoppiamento, fino ai criteri di classificazione e selezione per il montaggio sul rivelatore.
Si presentano inoltre i risultati preliminari di performance dei moduli prodotti, le sfide ancora da affrontare e le strategie adottate per assicurare la conformità agli stringenti requisiti dell’upgrade HL-LHC. L’esperienza operativa maturata costituisce un riferimento importante per future tecnologie di tracking in esperimenti ad alta intensità di collisioni.
Speaker: Nicola Forti (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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The new laser calibration system of the ATLAS hadron calorimeter for High Luminosity LHC
In the High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC) phase the instantaneous luminosity of proton–proton collisions will significantly increase, imposing more demanding operating conditions on detector systems, while maintaining the excellent physics performance of the experiments.
The upgrade of the TileCal laser calibration system for the HL-LHC phase of the ATLAS experiment is currently in the commissioning stage. A key innovation of the upgraded system is the introduction of an adjustable continuous light component, generated by a LED array and superimposed on the pulsed laser light. This approach allows the calibration of the almost 10000 TileCal photomultiplier tubes (PMTs) under controlled average anode current conditions, reproducing the environment expected during high-luminosity operation. To achieve stable and uniform mixing of the pulsed and continuous light components, a four-port integrating sphere has been implemented in the optical distribution line.
This solution represents a scalable and robust calibration technology with potential applications in future calorimeter systems. The design, validation tests, and first commissioning results of the new optical line will be presented.Speaker: Viola Floris (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Preparazione alla fisica con il MIP Timing Detector di CMS
Un innovativo MIP Timing detector (MTD) è in costruzione come parte dell’aggiornamento dell’apparato CMS per High-Luminosity LHC (HL-LHC). Il suo obiettivo è fornire misure di tempo per particelle cariche con una precisione dell’ordine di 30-40 ps. L’utilizzo primario di questa informazione è contribuire alla reiezione del pileup, che sarà più che triplicato rispetto alle attuali condizioni di LHC, al fine di evitare il deterioramento delle prestazioni degli algoritmi di ricostruzione. L’identificazione della massa delle particelle cariche segue naturalmente da questo utilizzo, e sarà lo scopo primario di MTD nello studio delle collisioni di ioni pesanti. Le misure di tempo renderanno altresì possibili approcci innovativi alle ricerche di nuova fisica. Onde rendere questo programma possibile e gettare le basi per un utilizzo realistico di questo apparato entro l’inizio della presa dati di HL-LHC, sono in corso numerosi sviluppi sulla simulazione del rivelatore, sugli algoritmi di ricostruzione, e sulle procedure di calibrazione. Viene qui presentata una rassegna delle recenti attività in queste aree.
Speaker: Carlo Giraldin (Padova) -
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μ-RWELL Technology for High-Rate Muon Detection in LHCb
The challenges imposed by the high-rate and high-dose environment of future colliders will push the boundaries of rate capability, tracking and resolution requirements of future gaseous detectors. In this scope, a novel single stage Micro-Pattern-Gaseous-Detector (MPGD) layout developed by some of the authors, the u-RWELL, has achieved gas gains of ∼2 × 104, spatial resolution of ∼100 μm, and a time resolution of around 5–6 ns. The μ-RWELL consists of a conical GEM-style foil coupled to a Diamond-Like-Carbon (DLC) substrate for charge clearing and spark protection. To allow for fast charged carrier evacuation through the DLC layer, a high-density grounding layouts has been developed, ensuring stable operation well beyond particle rates of several Mhz/cm2.
To fulfil the LHCb Upgrade II timing and rate requirement, the G-RWELL, a new hybrid MPGD, was developed. The G-RWELL consists of a Gas Electron Multiplier (GEM) pre-amplification stage coupled to a μ-RWELL detector: this configuration allows for gas gains of 105 and improved time resolution (~3.8 ns).
Multiple G-RWELL prototypes were built and tested, exploring the full space parameters of drift and transfer gaps and field configurations. An X-Rays test campaign carried out at Laboratori Nazionali di Frascati showcased improved gain over the u-RWELL layout while mantaining stable operation. Furthermore, multiple Test Beam campaigns have been carried out at CERN-PS T10 line. Here the prototypes were equipped with a dedicated front-end chip, the FAst TIming Chip 3 (FATIC3), comparing detectors with and active area of10×10, 25×30, and 25×60 cm². Results confirmed improved timing performance, time resolution and efficiency.
This talk discusses the G-RWELL layout as a promising new technology for future detectors, combining stable operation at high gas gain, fast timing performance, and high-rate capability.Speakers: Gianluca Zunica (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Dr Giovanni Bencivenni (LNF), Erika De Lucia (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Rui De Oliveira (CERN), Giuseppe De Robertis (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Francesco Debernardis (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Giulietto Felici (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Maurizio Gatta (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Matteo Giovannetti (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Francesco Licciulli (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Gianfranco Morello (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Emiliano Paoletti (CMS), Giuseppe Papalino (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Marco Poli Lener (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Roberto Tesauro (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Marilisa De Serio (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Alessandra Pastore (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Studio di invecchiamento e resistenza alla radiazione dei fotorivelatori per il calorimetro PicoCal nel LHCb Upgrade 2
Per operare alla luminosità istantanea di $1.5 \times 10^{34}\ \mathrm{cm}^{-2}\mathrm{s}^{-1}$ prevista per il Run 5, il calorimetro elettromagnetico dell'esperimento LHCb sarà oggetto di un upgrade, denominato ''PicoCal'', progettato per misurare simultaneamente l’energia e il tempo di arrivo delle particelle, al fine di mitigare gli effetti del pile-up atteso. Le regioni interne adotteranno un design di tipo Spaghetti Calorimeter (SpaCal), costituito da fibre scintillanti immerse in un assorbitore ad alta densità.
Le attività di ricerca e sviluppo sono attualmente focalizzate sulla selezione di tubi fotomoltiplicatori veloci (PMT) in grado di operare in condizioni di elevata dose di radiazione e di sostenere cariche anodiche integrate fino a 1000 C. Questa presentazione illustra un programma di ricerca e sviluppo dedicato allo studio dell’invecchiamento dei fotorivelatori dovuto a esposizione prolungata alla luce e a danni da radiazione.
Sono stati condotti test di invecchiamento su PMT veloci, tra cui i modelli Hamamatsu R9880U-20 e R14755U-100. Le misure, effettuate fino a una carica integrata di circa 1000 C, mostrano una rapida riduzione del guadagno entro i primi 50 C, seguita da un calo più lento e stabile alle cariche successive. Una diminuzione dell’efficienza quantica risulta apprezzabile solo oltre i 200 C.
Una campagna di irraggiamento con protoni presso la facility IRRAD del CERN, che ha incluso anche il modello R7600U-20-M4, ha evidenziato un degrado significativo delle prestazioni fino a una dose di 150 kGy, senza ulteriori peggioramenti osservabili a 300 kGy e con un successivo recupero parziale delle caratteristiche operative.
Infine, sono stati eseguiti test di prestazione, invecchiamento e resistenza alla radiazione su un Large Area Picosecond Photo-Detector (LAPPD) basato su tecnologia a Micro-Channel Plate (MCP), candidato come possibile strato temporale da integrare nei moduli SpaCal. I risultati indicano una perdita di guadagno non critica fino a 300 C/cm$^2$ e una buona tolleranza alla radiazione fino a $5 \times 10^{15}$ neq/cm$^2$, confermandone l’interesse per applicazioni in ambienti ad alta luminosità.
Speaker: Alberto Bellavista (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Innovative Back-Side Illuminated Silicon Photomultipliers: First Experimental Results from the IBIS Project
The IBIS and IBIS_NEXT projects, a joint effort between INFN and Fondazione Bruno Kessler (FBK), aim to develop an innovative generation of Silicon Photomultipliers based on a Back-Side Illuminated (BSI) architecture. In this approach, photon absorption occurs through a dedicated backside entrance window, while metallisation layers, quenching resistors, and electrical contacts are relocated to the opposite side of the device. This design introduces a clear separation between the charge collection and avalanche multiplication regions, enabling charge focusing and offering several key advantages over conventional front-illuminated SiPMs. These include an almost 100% geometrical fill factor even for small microcell sizes, enhanced sensitivity extending down to vacuum ultraviolet (VUV) wavelengths through optimised surface treatments, improved radiation tolerance due to a reduced high-field volume, and simplified hybrid integration with readout electronics via bump bonding.
BSI-SiPMs developed within the IBIS programme are particularly well suited for demanding applications in particle and nuclear physics, such as Cherenkov-based detectors for ePIC at the Electron–Ion Collider and future upgrades of ALICE3 and LHCb, as well as noble-liquid experiments like DUNE. Beyond fundamental research, the architecture also opens new opportunities for high-resolution SiPM-based imaging in other scientific and technological domains.
This contribution presents the first experimental characterisation of prototype BSI-SiPMs fabricated by FBK in the initial production cycle of the project (IBIS Run 1). The devices, with SPAD pitches ranging from 15 μm to 35 μm and an active area of 1$\times$1 mm$^2$, already implement the backside illumination concept, although substrate thinning is not yet applied. Electrical and noise performance has been investigated through current–voltage measurements, dark count rate and optical cross-talk studies, as well as preliminary timing measurements. Characterisation was performed under dark conditions, in a temperature-controlled climatic chamber over a wide temperature range, and at cryogenic temperature (77 K), providing a first assessment of the potential and limitations of this new SiPM architecture.
Speaker: Giulia Fadini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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The ePIC-dRICH PDU: an integrated photo-detection system for a data-push readout architecture
The dual radiator RICH (dRICH) detector will be located in the hadron endcap of the ePIC experiment at the future Electron Ion Collider. The dRICH provides hadron identification from $\sim 3$ up to $\sim 50$ GeV/c thanks to two Cherenkov radiators and focusing mirrors. More than 300 thousand $3 \times 3$ mm$^2$ SiPMs are used as photosensors and the dRICH readout system is segmented into 1248 Photon Detection Units (PDU). Each PDU integrates in a modular fashion 256 SiPM photosensors with cooling and TDC readout electronics. The front-end electronics are based on four ALCOR ASICs, paired each to a matrix of 64 SiPMs, and an FPGA-based readout card (RDO). The ALCOR ASICs generate precise timestamp data, which are aggregated by the RDO card and streamed to the ePIC DAQ system via a 10 Gb/s optical link.
Given an expected radiation dose of $6\cdot10^{10}$ 1-MeV n$_\text{eq}/$cm$^2$, the detector performance is affected by an increase in dark count rate (DCR) of SiPM photosensors. Mitigation strategies, based on low-temperature operation and in-situ annealing, allow the DCR to be contained below 300 kHz after 200 fb$^{-1}$ of integrated luminosity. However, the dRICH system is expected to produce $\approx 7$ Tb/s when the DCR reaches 300 kHz, since it constitutes the dominant contribution of the data throughput. As the ePIC DAQ system can support a maximum throughput of $\approx 2$ Tb/s, we need to address the challenging data throughput with efficient online data-reduction techniques and a specific data-push readout architecture.
The dRICH-readout architecture will be presented, focusing mainly on the PDU front-end boards. A data reduction factor of five can be achieved by gating the data acquisition with the ALCOR shutter mode or by using external particle-tagger signals to separate DCR data from relevant data. Both these techniques are supported by data reduction at dRICH back-end level, based on neural-network architecture. The data reduction techniques will be introduced, highlighting the main role of the DAQ architecture design. First prototype PDU, including the RDO card and eight 32-channel ALCOR32 ASICs, will be presented. From a data-throughput perspective, results of prototype PDU, obtained using an IPbus-based readout system, will be compared to future studies exploiting the full bandwidth of the selected optical link.
Speaker: Sandro Geminiani (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Recenti progressi sul GasPM: mitigazione di photon-feedback e studi su fotocatodo di LaB6
La relazione presenta i risultati di recenti test su fascio e raggi cosmici del fotomoltiplicatore gassoso (GasPM). Questo fotosensore combina un fotocatodo col meccanismo di moltiplicazione a valanga di una RPC, offrendo eccellente risoluzione in tempo e scalabilità a costi contenuti. Inoltre, quando combinato con un radiatore, il GasPM permette l’identificazione Cherenkov di particelle cariche con precisione ed efficienza vicina al 100%. Il GasPM ha applicazioni in vari ambiti HEP. Il nostro sviluppo mira a un upgrade del rivelatore Belle II per ridurre il fondo di fascio di fotoni fuori tempo che degrada le prestazioni del calorimetro elettromagnetico. Nel 2022, abbiamo ottenuto una risoluzione temporale sul singolo fotone di 25 ps, con guadagno 3.3 × 10⁶, usando un laser pulsato al picosecondo e un fotocatodo di esaboruro di lantanio (LaB₆). Un test del 2023 su fascio di elettroni focalizzato su una finestra di MgF₂ adiacente a un fotocatodo di CsI ha però mostrato un peggioramento a 70 ps.
Presentiamo gli studi atti a individuare e correggere le cause principali di questa degradazione in risoluzione temporale. Ci concentriamo primariamente sull’emissione di fotoni ultravioletti durante l’eccitazione e diseccitazione delle molecole del gas. Questa genera segnali secondari sovrapposti a quello primario che degradano la risoluzione temporale (photon feedback). Abbiamo concepito e eseguito un test su fascio migliorato che combina vari miglioramenti nella struttura del GasPM con un nuovo digitizzatore a 10 GSPS per discriminare segnali primari da secondari, sopprimendo così il photon feedback. Abbiamo anche fatto un test con raggi cosmici usando un fotocatodo LaB₆, che ha maggior resistenza del CsI alla deriva di ioni verso il fotocatodo (ion feedback) e all’esposizione all’aria, per testare l’efficienza quantica in vista dei prossimi test su fascio.
Speakers: Diego Tonelli (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Kenji Inami (Nagoya university), Prof. Kodai Matsuoka (Nagoya University, KEK, KMI, SOKENDAI), Mr Koichi Ueda (Nagoya University), Ryogo Okubo (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Simone Garnero (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Il nuovo tracciatore Micromegas di PADME
Tra giugno e ottobre 2025 l’esperimento PADME, operante alla Beam Test Facility dei LNF, ha raccolto un nuovo set di dati, indicato con Run IV, per approfondire l’eccesso di eventi $e^+e^- \rightarrow e^+e^-$ trovato nel precedente Run III ad una massa invariante di circa 17 MeV/c$^2$, compatibile con la presenza della particella X17.
In questa presa dati la novità più grande è l'introduzione di un nuovo tracciatore con tecnologia Micromegas (padMMe). Tale tracciatore ha un passo tra le strisce di lettura di 1.2 mm e permetterà, tra le altre cose, di migliorare la reiezione del fondo neutro. Il rivelatore consiste in una camera Micromegas resistiva con doppia regione di deriva (5 cm per regione), mesh flottante e piani di lettura bidimensionali. padMMe è utilizzata in modalità TPC, e costruita con una geometria ottimizzata sia per rivelare la coppia $e^+e^-$ nello stato finale, sia per avere un monitor in tempo reale del fascio di positroni. Il rivelatore opera con una miscela gassosa Ar:CF$_4$:iC$_4$H$_{10}$ = 88:10:2, che garantisce elevata velocità di deriva e stabilità operativa. Prima dell'installazione nell'esperimento, la camera è stata provata e validata con raggi cosmici, appurando un guadagno di $\sim10^4$ alla tensione di lavoro. Inoltre, durante la fase di commissioning, con padMMe è stato possibile studiare e misurare le proprietà del fascio di positroni.
Nella presentazione verrà mostrato l'intero processo di costruzione e verrà presentato il funzionamento della camera attraverso i dati di validazione ottenuti mediante la presa di dati da raggi cosmici. Successivamente si discuteranno i risultati preliminari ottenuti durante il commissiong e la presa dati durante il Run IV dell'esperimento PADME.Speaker: William Natale (Laboratori Nazionali di Frascati - INFN) -
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L’upgrade del rivelatore di vertice dell’esperimento Belle II
L’esperimento Belle II intende sfruttare l’upgrade del collisionatore SuperKEKB, previsto nel 2032 e necessario per raggiungere la luminosità target di $6 \times 10^{35}$ cm$^{−2}$ s$^{−1}$, per installare un nuovo rivelatore di vertice (VTX). La necessità di un nuovo rivelatore nasce dalla modifica della geometria della regione di interazione e da estrapolazioni dei livelli di fondo previsti ad alta luminosità, ai limiti di quanto accettabile con il rivelatore presente.
Per rispondere a questa necessità, VTX sarà composto da cinque strati di rivelatori a pixel monolitici attivi (DMAPS) in tecnologia CMOS, posti a distanze dal punto di interazione comprese tra 14 e 135 mm. Tutti i layer saranno equipaggiati con lo stesso chip OBELIX, realizzato nella tecnologia TowerJazz 180 nm e operato a temperatura ambiente. La matrice di questo sensore, nelle fasi finali della sua prima sottomissione, è derivata dal sensore TJ-Monopix2, inizialmente sviluppato per l’ITk dell’esperimento ATLAS, con pixel quadrati di 33 µm di lato e uno solo dei quattro front-end del suo predecessore.
OBELIX è stato progettato per sostenere un hit rate massimo di 120 MHz cm$^{−2}$, una dose integrata di 100 Mrad e una fluenza di $5\times 10^{14}$ neq/cm$^2$, e per consentire una latenza di trigger di 10 µs alla massima frequenza di acquisizione prevista alla luminosità di target. Poiché la potenza dissipata dal chip dipende dall’hit rate, negli strati più esterni è possibile attivare delle funzionalità che, ad esempio, permettono di inserire VTX all’interno del trigger di Belle II, rimanendo all’interno di valori di potenza accettabili.
I due strati più interni di VTX (iVTX) verranno realizzati in silicio, con un minimo contenuto di materiale (0.3 %), e raffreddati tramite un materiale ad alta conducibilità termica (TPG). Sulla parte sensibile del rivelatore, costituita da quattro chip allineati, mediante una fase di post-processing vengono realizzati con un processo litografico vari strati metallici (RDL) per il power e la trasmissione dei dati. Successivamente il wafer viene assottigliato fino ad uno spessore di 50 µm.
I tre strati esterni del detector (oVTX), invece, hanno spessori maggiori, con un material budget di 0.6 % $X_0$ ed una lunghezza massima di circa 70 cm. Per la struttura meccanica verranno usati supporti in fibra di carbonio simili a quelli dell’ITS2 dell’esperimento ALICE, raffreddati tramite una cold plate in contatto con un tubo all’interno del quale circola il liquido di raffreddamento. L’alimentazione e il controllo dei sensori sono assicurati tramite un apposito circuito flessibile realizzato in alluminio.
Nella presentazione verranno discussi i principali elementi del progetto, inclusi gli studi di performance che determinano le scelte progettuali, i test in laboratorio e su fascio effettuati su TJ-Monopix2, il design di OBELIX, e lo stato della realizzazione e caratterizzazione dei prototipi dei moduli di VTX.Speaker: Guglielmo Francesco Benfratello (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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19:00
Aperitivo di benvenuto
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Astroparticelle e Cosmologia: Sessione Poster - Astroparticelle e Cosmologia
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Strange quark matter as dark matter
Forty years ago Witten suggested that dark matter could be composed of macroscopic clusters of strange quark matter. This idea was very popular for several years, but it dropped out of fashion once lattice quantum chromodynamics calculations indicated that the confinement/deconfinement transition, at small baryonic chemical potential, is not first order, which seemed to be a crucial requirement in order to produce large clusters of quarks. Here, we revisit the conditions under which strangelets can be produced in the Early Universe. The strangelets can then undergo a partial evaporation and, in this way, we obtain distributions of their sizes in agreement with the observational constraints. Finally, we examine the most promising techniques to detect this type of strangelets. We also show that strangelets can exist with masses of the order or smaller than 10**17 g, while primordial black holes are ruled out in that mass range, allowing us to distinguish between these two dark matter candidates.
MNRAS 537, 1056–1069 (2025)Speakers: Alessandro Drago (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Claudia Ratti (University of Houston), Francesco Di Clemente (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Marco Casolino (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Massimiliano Lattanzi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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The Gamma Ray Burst monitor of the Zirè instument on-board the NUSES Space Mission
The Zirè experiment on-board the NUSES space mission, is an experiment design to measure charged particles and light nuclei from few up to hundreds of MeVs, for the study of low energy cosmic rays, space weather phenomena and possible Magnetosphere-Litosphere-Ionosphere Coupling (MILC) signals. A further goal of the experiment is to test new tools for the detection of photons in the energy range of 0.1 MeV - 30 MeV, allowing the investigation of transient phenomena like GRBs. A high density segmented calorimeter exploiting scintillator crystals and a SiPM-based readout system will serve this purpose along with the other goal of calorimetric energy mesurement of the CR charged particles. In this work, we discuss the functionality of the calorimeter as a GRB monitor.
Speaker: Ms Iqra Siddique (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Payload integration activities for the Zirè instrument on-board the NUSES space mission
The Zirè instrument onboard the NUSES space mission is designed to study low-energy electrons, protons and light nuclei from a few MeV up to several hundred MeV. This enables study of space weather phenomena and potential Magnetosphere-Ionosphere-Lithosphere Couplings signatures. Zirè consists of a Fiber Tracker, a Plastic Scintillator Tower, an Anti-Coincidence System, and a GAGG-based calorimeter, with a full SiPM readout. The high light-yield calorimeter also allows gamma-ray detection in the 0.1-30 MeV range, providing sensitivity to transient events such as gamma ray bursts, solar flares, and the MeV gap in the gamma ray spectrum. The mission is scheduled for launch in 2027. We report the activities carried out up to the integration of the Engineering Qualification Model.
Speaker: Sindorjon Ashurov on behalf of the NUSES collaboration -
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Spectral measurements of medium-high mass nuclei with the DAMPE space mission
The DArk Matter Particle Explorer (DAMPE) is a satellite-based detector designed for precise studies of Galactic cosmic rays (GCRs) up to energies of several hundred TeV. The satellite was successfully launched in December 2015 and has been continuously collecting data since then. DAMPE is characterized by exceptional energy resolution, large collected dataset of cosmic rays, and strong particle identification capabilities, owing to its large geometric factor, thick highly granular calorimeter, precise tracker and efficient charge detector.
In this work we focus on medium-to-high mass nuclei from Ne up to Ca (i.e. with charge Z ranging from 10 to 20) extending the individual spectral measurements to energies beyond the reach of previous experiments.Speakers: Sara Fogliacco (GSSI), Dr Elisabetta Casilli (GSSI & INFN), Ivan De Mitri (GSSI & INFN), Pierpaolo Savina (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Antideuteron Detection in Cosmic Rays: Development of a Novel Two-Step Annihilation Method
Low-energy antideuterons in cosmic rays offer a clean probe for dark matter annihilation and primordial antimatter in the Galaxy. The extremely low astrophysical background makes even a few detected events highly significant. Current limits from BESS Polar-II stand at $\Phi_{\bar{d}} < 6.7 \times 10^{-5}$ (m$^2$sr s GeV/n)$^{-1}$ for 163-1100 MeV/n, while experiments like AMS-02 and GAPS continue the search with improved sensitivity.
PLASTICAMI proposes a novel detection approach based on the two-step annihilation signature of antideuterons in hydrogen-rich targets. When an antideuteron annihilates, one antinucleon can annihilate promptly while the other survives with recoil energy, travels a finite distance, and subsequently annihilates. This produces spatially separated vertices, a distinctive topology exploitable in segmented plastic scintillators. The proposed detector consists of segmented plastic scintillator layers read out by SiPMs, surrounded by a Cherenkov veto (FB118, $\eta=1.5$) to reject fast particles ($\beta \gtrsim 0.8$) while maintaining high efficiency for low-velocity antideuteron candidates.
Recent developments include enhanced Geant4 simulations incorporating dead material and atmospheric effects, geometry optimization balancing detection efficiency with practical deployment constraints, and preliminary background studies evaluating signal-to-background ratios, proton-induced deadtime, and contamination effects. We are developing reconstruction algorithms, from classical tracking with vertexing to feedforward networks and CNNs, to classify events from hit maps. Prototype characterization with SiPMs built and tested in our laboratory is currently underway.
Preliminary simulations suggest competitive sensitivity to low-energy antideuteron flux for balloon-borne missions, complementing existing experimental approaches in probing dark matter scenarios.
Speakers: Dr Daniele Corti (INFN, TIFPA), Dr Francesco Nozzoli (INFN, TIFPA), Luigi Ernesto Ghezzer (Universita' di Trento), Prof. Paolo Zuccon (Universita' di Trento, INFN, TIFPA) -
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Descrizione teorica di precisione dello spettro beta per la determinazione della scala di massa del neutrino
La determinazione della scala assoluta di massa del neutrino rimane una delle sfide aperte più urgenti nella fisica moderna. Sebbene il Modello Standard assuma neutrini privi di massa, le oscillazioni di sapore provano inequivocabilmente l'esistenza di autostati massivi non degeneri. Attualmente, l'esperimento KATRIN detiene il primato di sensibilità nella spettroscopia del decadimento beta del trizio, ma progetti futuri come PTOLEMY mirano a prestazioni superiori, puntando anche in una seconda fase alla rivelazione del fondo cosmico di neutrini. Il metodo si basa sull'analisi della distorsione cinematica all'endpoint dello spettro energetico; tuttavia, la precisione statistica e sistematica richiesta per queste misure impone standard elevati, rendendo necessario lo sviluppo di modelli teorici sempre più raffinati. Il presente lavoro si focalizza sull'avanzamento della descrizione teorica dello spettro beta. Partendo dalla revisione della teoria di Fermi e integrando le necessarie correzioni radiative e nucleari lo studio si propone poi di estendere la trattazione in teoria dei campi. Tale approccio permette di superare la tradizionale approssimazione di fattorizzazione delle funzioni d'onda leptoniche nel calcolo del tasso di decadimento, offrendo un formalismo che ha dimostrato notevoli potenzialità anche nella risoluzione della cosiddetta "anomalia del gallio" [1], attraverso una rideterminazione dei tassi di assorbimento sul gallio e dei processi di cattura elettronica nel germanio.
Speaker: Matilde Pitzalis (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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The KM3NeT real-time multi-messenger program
KM3NeT is a deep-sea neutrino telescope under construction in the Mediterranean Sea and currently taking data with a partial detector configuration. It consists of of two deep-sea water-Cherenkov detectors located at two different sites, sharing the same technology but designed to address different physics goals: ARCA (offshore Italy), optimised for the detection of high-energy cosmic neutrinos in the TeV-PeV range, and ORCA (offshore France), optimised for low-energy atmospheric neutrinos in the few-GeV range. Thanks to the multi-PMT design of their optical modules, both detectors are also sensitive to MeV neutrinos emitted by core-collapse supernovae, enabling neutrino astronomy across an energy range from a few MeV to a few PeV. This contribution presents the KM3NeT real-time multi-messenger program, as part of the multi-messenger effort to study transient astrophysical phenomena through the simultaneous observation of different cosmic messengers. Indeed, given their large field of view and almost 100% duty cycle, neutrino telescopes are ideally suited to the early notification of other multi-messenger facilities when interesting neutrino candidates are detected and to perform follow-up observations of external triggers. These goals are achieved by KM3NeT through the implementation of an online analysis system that continuously performs fast real-time processing of collected data, automatic follow-ups of received alerts, and identification of neutrino candidates.
Speakers: Massimo Mastrodicasa (Università degli Studi di Roma "La Sapienza" and INFN-Roma), Massimo Mastrodicasa (Università degli Studi di Roma "La Sapienza" and INFN-Roma) -
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Pushing the sensitivity to light dark matter of the BULLKID-DM experiment with novel analysis techniques
BULLKID-DM is an experiment for the direct detection of dark matter particles with mass of the order of 1 GeV. It exploits phonon-mediated kinetic inductance detectors (KID), arranged in carved silicon wafers, for a total mass of around 800 g and energy threshold below 200 eV. The sensitivity of the detector can be further increased with a dedicated analysis, exploiting the phonon leakage between pixels and combining the waveforms in different sensors. To this aim, pulse processing algorithms have been developed, like a multidimensional matched filter able to lower the energy resolution using the noise correlation between the KIDs. This technique has been implemented for a recent analysis of a physical run in the above-ground laboratory in Sapienza University of Rome, and proved effective in lowering the energy threshold and reducing the background rate at the lowest energies. The general results of this novel analysis procedure are discussed, alongside possible implications regarding dark matter searches.
Speaker: Matteo Cappelli (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Characterization of argon recoils in a double-phase TPC with ReD and ReD+
The direct search for dark matter in the form of Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) employs several experimental techniques, including noble-gas Time Projection Chambers (TPCs). In these detectors, a WIMP may interact via elastic scattering off target nuclei, producing low-energy nuclear recoils. For WIMPs with masses of a few GeV, recoil signals of only a few keV are expected. In this energy regime, the scintillation component in liquid argon becomes extremely weak, making the study of the ionization signal essential.
To bridge the gap in direct measurements of the argon ionization yield (defined as the number of electrons produced per unit of recoil energy, $Q_y$) of nuclear recoils energy below 7 keV, the Recoil Directionality (ReD) experiment was designed and operated at the Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Division of Catania. The experimental setup was conceived to produce nuclear recoils in argon in the 2–10 keV range through elastic scattering of neutrons provided by a ²⁵²Cf fission source. This was housed inside a boron-loaded polyethylene shielding together with two $BaF_2$ scintillator crystals used as fission-event taggers.
After interacting inside the TPC, neutrons were detected by a spectrometer consisting of 18 EJ-276 plastic scintillators arranged in 3×3 matrices to preserve up/down symmetry and provide the stop signal for neutron time-of-flight (ToF) measurement, from which the kinetic energy was evaluated.
The measured ionization yield is consistent with existing results above 7 keV and extends the experimental characterization down to 2 keV. Indeed, the region below 6.7 KeV is probed for the first time using a direct and model-independent approach and the Red data indicate an increase of the $Q_y$ at lower recoil energies.
Building on these encouraging results, a new configuration, ReD+, is currently in progress to extend measurements to even lower recoil energies. In the new setup the addition of two 3×3 matrices of plastic scintillators to cover the left–right configuration is foreseen. A new measurement campaign is planned for early 2026 at the INFN – Laboratori Nazionali del Sud using the current ReD TPC. This will be followed by a second campaign with an optimized TPC designed to reach recoil energies down to 0.5 keV. In the final phase, the ²⁵²Cf source will be replaced by a deuterium-deuterium neutron generator from the Universidade de São Paulo, enabling measurements of recoil energies as low as approximately 0.2 keV.Speaker: Vito Ivan Calì (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Stacking searches with the KM3NeT/ARCA telescope
The KM3NeT/ARCA neutrino telescope, currently under construction in the Mediterranean
Sea, is already collecting data in several partial detector configurations, enabling searches
for astrophysical neutrino sources. In this contribution, we present an overview of the
stacking analyses developed within KM3NeT/ARCA to search for cumulative high-energy
neutrino emission from classes of astrophysical sources. The analyses exploit both partial
and progressively larger detector configurations, allowing a continuous improvement of
sensitivity while the detector is being completed. Dedicated binned likelihood stacking
frameworks have been developed and applied to different source populations, including
active galactic nuclei, blazars and Starburst galaxies, using catalog-based selections and
physically motivated weighting schemes. The expected neutrino fluxes are derived either
through theoretical source modelling or through model-independent assumptions, and are
compared with KM3NeT/ARCA observations. These results provide a coherent picture of the
current status of stacking searches in KM3NeT/ARCA and establish a solid basis for future
analyses with the full detector.Speaker: Walid Idrissi Ibnsalih (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Search for sterile neutrinos in double beta decay with CUPID-0
Neutrinos remain among the most elusive particles of the Standard Model: their nature, whether Dirac or Majorana fermions, is still undetermined, as are their absolute mass scale and the mechanism responsible for their smallness. In addition, several short-baseline anomalies cannot be fully reconciled within the three-flavor oscillation framework. At the intersection of these open questions are sterile neutrinos, hypothetical fermions uncharged under any Standard Model interaction. In fact they can acquire a mass term and mix with active neutrinos, potentially explaining neutrino mass generation while participating in oscillations as an additional neutrino state. Moreover, depending on their mass scale and mixing, they represent viable dark matter candidates.
While oscillation, cosmological and astrophysical probes explore wide regions of parameter space, laboratory searches provide complementary and model-independent constraints. In particular, nuclear decays offer a direct way to test sterile neutrino emission through kinematic distortions. If a massive sterile state is emitted in place of an active neutrino, deviations arise in precisely measured energy spectra. This strategy can be effectively applied to double beta decay experiments.
In this contribution we present a search for sterile neutrinos in the MeV mass range using the data collected from CUPID-0, an experiment based on Zn$^{82}$Se scintillating bolometers and originally designed for neutrinoless double beta decay. CUPID-0 demonstrated particle identification through the simultaneous read-out of heat and scintillation light, enabling powerful rejection of surface $\alpha$ backgrounds and reaching background levels of $\sim10^{-3}$ counts/keV/kg/year in the neutrinoless double beta decay region of interest. Beyond its primary goal, the performance also provides an accurate characterization of the dominant Standard Model two-neutrino double beta decay and of the residual contaminants, making spectral-shape studies of subdominant processes feasible.
We search for an exotic double beta decay mode of $^{82}$Se, in which one sterile neutrino is emitted in the final state together with an electronic antineutrino. The signal rate depends on the probability of an electronic neutrino to oscillate into a sterile one, parametrized by the mixing angle $\sin^2\theta$, and on the sterile neutrino mass $m_N$. The observable is the summed kinetic energy of the two emitted electrons, whose spectral shape would be deformed with respect to the Standard Model expectations by the presence of a massive fermion.
The analysis is performed by modeling the measured energy spectra with Monte Carlo templates of signal and background contributions and by fitting them within a Bayesian statistical framework. Using a Zn$^{82}$Se exposure of 9.95 kg$\cdot$yr, we investigate sterile neutrino masses between 0.5 and 1.5 MeV - a region complementary to eV scale oscillation searches and to the keV range from single beta decay studies. No evidence for sterile neutrino emission is observed, therefore we set 90% credible upper limits on the active-sterile mixing probability $\sin^2\theta$ as a function of $m_N$, reaching $\sin^2\theta < 8\times10^{-3}$ at $m_N = 0.7$ MeV. These results provide a complementary and competitive laboratory constraint on MeV scale sterile neutrinos through nuclear decay kinematics and confirm the potential of scintillating bolometers for precision spectral-shape searches beyond the Standard Model.Speaker: Sylvie Pietrarota (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Investigation of the diurnal variation of the cosmic ray flux with the POLA-R detectors of the Extreme Energy Events Project
The diurnal modulation in the galactic cosmic ray flux has been investigated by the three POLA-R scintillator telescopes of the Extreme Energy Events (EEE) Project, installed at Ny-Ålesund (79° N) in the Svalbard archipelago, employing a dataset collected by these detectors in the period 2019-2025. Evidence of a diurnal modulation, with an amplitude of the order of 0.1 % or less, was evidenced in the data. Amplitudes and phases (time of maxima) of the observed diurnal anisotropy in the cosmic ray flux were extracted by a harmonic fit of the averaged daily trend, using a moving average along different periods. A quantitative comparison was made with the data collected by the Barentsburg Neutron Monitor, located not far from our detectors, showing that the amplitude of the anisotropy for muons is smaller, at least by a factor 2, than for neutrons, although the trend of the phase over the last years was similar both for muons and neutrons. A survey of various aspects of the observed diurnal modulation and the main results achieved so far will be discussed in this contribution.
Speaker: Marika Rasà (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Strategies for data processing and simulations in KM3NeT
The KM3NeT Collaboration is currently constructing two large-scale underwater neutrino detectors in the Mediterranean Sea: ARCA, optimized for high-energy astrophysical neutrino detection, and ORCA, designed to determine the neutrino mass ordering through atmospheric neutrino oscillation studies. As the detector configurations grow, the increasing volume of recorded data demands sophisticated processing and management strategies to ensure accuracy of physics results. To maintain the required precision for oscillation physics and astrophysical searches, data reconstruction and Monte Carlo simulations are conducted separately for each data-taking period. Specifically, Run-by-Run approaches are adopted to account for time-dependent variations of deep-sea conditions. This presentation provides an overview of the KM3NeT data processing workflow, focusing on how the transition from raw data to physically reliable datasets is handled. The presentation will address the challenges of managing large-scale Monte Carlo productions that reflect real-time environmental variations, with particular emphasis on atmospheric temperature changes and their impact on Data/Monte Carlo simulation agreement. The current status of computing models and data handling will also be highlighted.
Speakers: Francesco Carenini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Francesco Filippini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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BULLKID-DM: Current status and perspectives
BULLKID-DM is an experiment searching for hypothetical WIMP-like particles with mass around 1 GeV/c$^2$ or below and nucleon cross-section below $10^{-41}$ cm$^2$.
The BULLKID experimental setup consists of a stack of 5.5 mm-thick of highly segmented monolithic silicon wafers, enclosed in copper frames. What makes BULLKID different from others solid-state detectors is the reduction of unnecessary holding material and the creation of a fully active volume that allows to achieve superior background rejection via fiducialization techniques. The aim of this detector is also to mitigate the Low Energy Excess, which is currently the background limiting the physics reach of other low energy experiments. For this reason, each wafer is carved into dice of 5 × 5 × 4.5 mm$^3$ and , leaving a 0.5 mm common disk. Each die is instrumented with a Kinetic Inductance Detector, a superconducting LC-resonator acting as a phonon detector. The common disk allows to avoid extra material to hold the dice. The current design relies on 3-inch silicon wafers containing 60 dice instrumented with aluminum KIDs. The current energy threshold is set to 160 eV. A first demonstrator, consisting of a stack of three wafers surrounded by a mild lead shield, has been instrumented in the Laboratory of Cryogenic Detectors at Sapienza University, and it has been successfully calibrated. The commissioning of the full-shielded demonstrator is foreseen in the next months at the Sapienza facilility and in the brand-new cryoplatform at Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), where a reduction of both cosmic muons, by the Gran Sasso rock overburden, and ambient radiation is expected.
The second-phase of BULLKID-DM, is the deployment of the full-scale experimental setup at LNGS. The complete detector consists of approximately 2500 silicon dice, for a total active mass of $\approx$ 800 g, distributed between sixteen 100-mm diameter wafers. Deploying a kg-scale cryogenic calorimeter array with O(200~eV) energy threshold is the main challenge of BULLKID-DM and paves the way to a new era of high exposure measurements in rare event searches. Furthermore, some R\&D activities are also ongoing and include the characterization of germanium-based BULLKID detectors, which show a higher cross-sections for CE$\nu$NS interactions, the design and instrumentation of the 100-mm wafers and instrumentation of KIDs with dedicated phonon collecting structures which increase the responsivity of the sensors.
Speaker: Camilla Bonomo (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Frontiera dell'Energia: Sessione Poster - Frontiera dell'Energia
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Role of B+L chiral rotation in removing CP violation from $\theta_{EW}$
It is well known that the CP-violating phase $\theta_{EW}$ in the electroweak sector of the Standard Model (SM) is unphysical, as it can be removed by an anomalous B+L chiral rotation. It has recently been suggested that a parametrically light particle could exist in the spectrum, associated with the breaking of this B+L symmetry.
To determine whether such a light degree of freedom—denoted $\eta_{EW}$ exists within the Standard Model, one can perform explicit calculations of the topological susceptibility and of the B+Lbreaking condensate, along with a detailed analysis and comparison with the Schwinger model and QCD in the large-Nc limit.Speaker: Giovanna Paola Perdona' (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Muon reconstruction and isolation performance in Run 3 of the ATLAS experiment at the LHC.
The precise identification and momentum measurement of muons are crucial for the ATLAS physics programme, enabling a wide range of precision measurements and searches for new phenomena. This contribution presents the muon reconstruction performance in Run 3 using proton–proton collision data recorded by the ATLAS detector at the LHC.
Measurements of muon reconstruction, identification and isolation efficiencies are reported, together with studies of the muon momentum scale and resolution. Resonant dimuon decays of J/Psi and Z boson are exploited to calibrate the muon momentum and to validate the modelling of reconstruction and identification efficiencies over a wide kinematic range. The performance of established muon isolation working points is reviewed and compared with PLIT (Prompt Lepton Isolation Tagger), a novel machine-learning-based isolation algorithm developed for Run-3 data. Using a transformer encoder architecture and track-level information within a cone around the lepton, PLIT enhances the separation between prompt and non-prompt leptons while improving robustness against pile-up effects.
The impact of the upgraded detector and reconstruction on key physics observables is also discussed.Speaker: Mr Luca Pagani (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Search for Boosted Higgs Boson Pair Production via Vector Boson Fusion in the HH → 4b Final State with a Machine Learning Approach with the ATLAS detector at the LHC
The production of Higgs boson pairs through vector boson fusion (VBF) offers a powerful probe of the electroweak structure of the Higgs sector and sensitivity to possible deviations from the Standard Model. Event topologies featuring boosted Higgs bosons are particularly interesting, as they exhibit distinctive kinematic features that can be exploited to reduce background contributions. Among the available decay channels, HH → 4b has the largest branching fraction, but poses significant experimental challenges due to the dominant multijet background and the fully hadronic nature of the final state. This work presents a study of boosted Higgs boson pair production via vector boson fusion in the HH → 4b final state using proton–proton collision data collected by the ATLAS experiment during Run-II and early Run-III of the Large Hadron Collider. The analysis focuses on events containing two high-transverse-momentum Higgs boson candidates reconstructed as large-radius jets, together with the characteristic VBF topology. To improve the discrimination between signal and background, machine learning techniques are investigated. A traditional boosted decision tree (BDT) approach is explored and compared with a more advanced method based on Graph Neural Networks (GNNs). The GNN framework models reconstructed physics objects and their kinematic and geometric relationships, enabling the exploitation of correlations between jet substructure and VBF event features that are difficult to capture with conventional techniques.
Speaker: Sara Santorelli (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Studio del decadimento del bosone di Higgs in coppie di muoni con il rivelatore ATLAS ad LHC
La scoperta del bosone di Higgs nel 2012 ha confermato l'omonimo meccanismo come responsabile della rottura della simmetria elettrodebole e della generazione della massa. Mentre gli accoppiamenti del bosone di Higgs con i fermioni della terza generazione (top, bottom e tau) sono stati osservati, le sue interazioni con la seconda generazione rimangono in gran parte inesplorate. Il decadimento raro del bosone di Higgs in una coppia di muoni ($H \to \mu\mu$) costituisce una sonda unica per verificare la predizione del Modello Standard secondo cui gli accoppiamenti di Yukawa sono proporzionali alla massa dei fermioni.
La collaborazione ATLAS ha recentemente riportato l'evidenza di questo decadimento con una significatività di 3.4$\sigma$, combinando l'intero set di dati (140 fb$^{-1}$) del Run 2 con i dati parziali (165 fb$^{-1}$) del Run 3 raccolti a $\sqrt{s} = 13.6$ TeV. Questo risultato è stato ottenuto grazie a significativi miglioramenti nelle tecniche di analisi, tra cui un fit dedicato del vertice di muonico per migliorare la risoluzione in massa invariante e l'uso di discriminanti avanzati di machine learning per selezionare specifici modi di produzione come $t\bar{t}H$ e VBF. Questo poster descriverà i risultati più recenti di questa misura, presentando la strategia di analisi e i metodi statistici impiegati per raggiungere la sensibilità attuale. Infine, verranno discusse le prospettive per l'analisi definitiva dell'intero dataset del Run 3, con la potenziale inclusione dei dati più aggiornati e di tecniche di analisi affinate.Speaker: Kacper Chmiel (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Performance del rivelatore a emulsioni nell'esperimento SND@LHC
SND@LHC (Scattering and Neutrino Detector at the Large Hadron Collider) è un esperimento dedicato allo studio dei neutrini di alta energia prodotti nelle collisioni protone–protone a LHC. Installato nel tunnel TI18, a 480 m dal punto di collisione IP1 di ATLAS, SND@LHC opera nel dominio energetico del TeV e in una regione fortemente collineare con l'asse di collisione ($7.2<\eta<8.4$). Grazie alla sensibilità alle interazioni di tutti e tre i sapori di neutrino in questo intervallo angolare ed energetico, l'esperimento fornisce un accesso alla produzione di adroni con contenuto di quark charm in una regione cinematica non accessibile ad altri esperimenti, con rilevanza sia per futuri collider circolari sia per lo studio dei neutrini astrofisici di alta energia.
Il bersaglio di SND@LHC è costituito da camere di ECC (Emulsion Cloud Chamber), in cui emulsioni nucleari si alternano a lastre di tungsteno, formando un target di $\sim800$ kg. L'impiego di emulsioni consente la ricostruzione tridimensionale di tracce cariche, vertici di interazione e delle topologie di sciami elettromagnetici e adronici, con risoluzione spaziale sub-micrometrica e angolare del milliradiante. Tale precisione è essenziale per identificare rari eventi di interazione di neutrino in presenza di un intenso fondo di muoni penetranti ($\sim4\times10^5$ tracce/cm$^2$).
In tale contesto, l'analisi puramente topologica degli eventi nel bersaglio a emulsioni può essere complementata da informazioni cinematiche. La risoluzione spaziale raggiunta nella ricostruzione consente, infatti, di sfruttare gli effetti del Multiple Coulomb Scattering per misurare l'impulso delle particelle cariche direttamente nelle emulsioni mediante il metodo delle coordinate. Inoltre, l'alternanza di tungsteno ed emulsioni rende il bersaglio di SND@LHC un calorimetro elettromagnetico, consentendo la ricostruzione e la caratterizzazione degli sciami elettromagnetici, tipicamente associati a vertici di interazione di neutrini elettronici.
Il poster presenterà i dati raccolti a seguito della scansione dei film di emulsione dell'esperimento e mostrerà le performance raggiunte nella ricostruzione di tracce, vertici e sciami, discutendo il ruolo della misura dell’impulso in emulsione come strumento di analisi per l'identificazione e la caratterizzazione degli eventi di neutrino registrati durante il Run 3 di LHC, per una luminosità integrata attesa di 300 fb$^{-1}$.
Speaker: Iolanda Landi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Rivelazione di neutrini da reattore nell’esperimento JUNO-TAO
Ferrante Giovanni$^{1,2}$ (on behalf of the JUNO Collaboration)
$^1$Università di Milano Bicocca
$^2$INFN, Sezione di Milano BicoccaL'esperimento JUNO-TAO (Taishan Antineutrino Observatory) è un rivelatore satellite del Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), situato a 44 metri dal nocciolo dell'Unità 1 della centrale nucleare di Taishan. Il suo obiettivo primario è la misura di precisione dello spettro degli antineutrini elettronici da reattore ($\bar{\nu}_e$), con una risoluzione energetica attesa inferiore al 2% a 1 MeV. Tale misura fornirà uno spettro di riferimento indipendente dai modelli teorici, contribuendo in modo cruciale alla riduzione delle incertezze sistematiche nella determinazione dell'ordinamento di massa dei neutrini, obiettivo chiave dell'esperimento JUNO.
Il cuore dell'apparato è il Central Detector (CD), costituito da una sfera acrilica contenente 2.8 tonnellate di scintillatore liquido drogato al gadolinio (Gd-LS). La luce di scintillazione prodotta dalle interazioni degli antineutrini viene raccolta da un array di circa 10 m$^2$ di Silicon Photomultipliers (SiPM) ad alta efficienza quantica, operati a temperatura criogenica (-50$^\circ$C) per ridurre il dark count rate a valori di design inferiori a 100 Hz/mm$^2$. Questa configurazione innovativa è progettata per ottenere una resa luminosa di circa 4500 fotoelettroni per MeV, significativamente superiore rispetto a quella dei rivelatori a scintillatore liquido convenzionali.
Oltre al supporto agli obiettivi di fisica di JUNO, TAO persegue un articolato programma scientifico autonomo. Grazie all'elevata statistica attesa di eventi di Inverse Beta Decay (IBD) e all'eccellente risoluzione energetica, l'esperimento è concepito per fornire misure di riferimento utili al test dei database nucleari, allo studio delle anomalie nella forma dello spettro energetico dei reattori (come il cosiddetto "bump" a 5 MeV), al miglioramento delle stime dei ratei di IBD per i diversi isotopi fissili e al monitoraggio dello stato del combustibile nucleare.
Dopo il completamento dell’installazione e della fase di commissioning, JUNO-TAO ha avviato la presa dati all’inizio del 2026. Questo contributo presenterà lo stato attuale dell’esperimento, una panoramica dell’apparato sperimentale e delle prestazioni attese, nonché le prospettive per le future analisi di fisica.
Speaker: Giovanni Ferrante (INFN - Sezione di Milano Bicocca; Università di Milano Bicocca) -
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Stime robuste dell’incertezza con Conformal Prediction in fisica delle alte energie
Quantificare l’incertezza in modo affidabile rappresenta una sfida centrale nelle analisi di fisica delle alte energie, dove valutazioni statisticamente rigorose del livello di confidenza sono indispensabili per la scoperta di nuova fisica.
In questo contesto, la Conformal Prediction (CP) risulta particolarmente interessante, fornendo garanzie di coverage a campione finito e indipendenti dalla distribuzione dei dati. Inoltre, può essere applicata a qualsiasi modello già addestrato senza necessità di riaddestramento, rendendola particolarmente versatile.
Utilizzando gli open data rilasciati nell’ambito dell’Higgs Uncertainty Challenge, questo studio esplora le potenzialità della CP nella costruzione di intervalli di predizione con livelli di coverage garantiti, in un’applicazione realistica di fisica delle alte energie. I risultati mostrano che la CP costituisce un approccio competitivo e facilmente integrabile nei flussi di lavoro esistenti.
Nel complesso, CP rappresenta uno strumento promettente per lo sviluppo di tecniche di intelligenza artificiale robuste in applicazioni in cui la quantificazione dell’incertezza è cruciale per valutare la rilevanza scientifica delle conclusioni.Speakers: Daniele Bonacorsi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Iacopo Vivarelli (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Leonardo Plini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Luca Clissa (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Implementazione di un sistema di trasmissione dei dati per l’upgrade del trigger di muoni di primo livello dello spettrometro barrel dell'esperimento ATLAS
Nel contesto dell’upgrade di ATLAS, il sistema di Level‑1 Muon Barrel Trigger verrà sostituito dal nuovo Level‑0 Muon Barrel Trigger, che richiede l’introduzione di nuove stazioni di Resistive Plate Chambers (RPC) e la sostituzione dell’elettronica di trigger e di readout. Le schede Data Collector and Transmitter (DCT), installate on‑detector, raccoglieranno i dati di hit dalle RPC e li trasmetteranno alle schede Sector Logic (SL), collocate off‑detector, mediante un collegamento seriale ottico basato sul chipset low‑power GigaBit Transceiver (lpGBT), progettato per operare in ambienti ad alta radiazione.
Il contributo descrive lo sviluppo del lato off‑detector del link seriale lpGBT. Poiché l’ambiente della sala di servizio sotterranea USA15 consente l’utilizzo di elettronica commerciale, il collegamento è stato realizzato impiegando core trasmettitori-ricevitori (transceivers GTX) disponibili in FPGA AMD Xilinx Kintex‑7, mentre l’ASIC lpGBT si trova sulle schede DCT nella caverna sperimentale. Nello sviluppo della connessione lpGBT-FPGA, particolare attenzione è stata dedicata alla realizzazione di un link a latenza fissa, requisito fondamentale nei sistemi di trigger per preservare le informazioni temporali associate univocamente ai dati trasferiti. A tale scopo, è stata progettata una specifica logica di allineamento dei pacchetti, implementata interamente nella FPGA, che configura opportunamente la logica interna del transceiver GTX utilizzato per realizzare il link seriale. Il collegamento è stato descritto interamente in VHDL e testato sia tramite un core lpGBT‑emulator sia con l’ASIC lpGBT reale, verificando il corretto funzionamento e la ripetibilità della latenza. I test effettuati in laboratorio e nella caverna sperimentale di ATLAS hanno confermato la correttezza della soluzione proposta, che rappresenta un contributo concreto allo sviluppo dell’elettronica di trigger per l’upgrade di Fase II dell’esperimento ATLAS.Speakers: Alberto Aloisio (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Dr Antonio Marzullo (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Università di Napoli Federico II), Sabrina Perrella (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Vincenzo Izzo (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Controllo del fascio di neutrini LBNF con il rivelatore SAND dell’esperimento DUNE
Il Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) è un esperimento di nuova generazione a lunga baseline per lo studio delle oscillazioni dei neutrini, attualmente in costruzione negli Stati Uniti. DUNE utilizzerà un fascio di neutrini ad alta intensità e a larga banda (LBNF) e sarà costituito da un Near Detector, situato al Fermilab, e da un Far Detector a circa 1300 km di distanza. L’esperimento mira a risolvere alcune delle principali questioni ancora aperte nella fisica delle oscillazioni dei neutrini, tra cui l’ordinamento delle masse dei neutrini, la possibile esistenza di una fase di violazione di CP, nonché la misura di precisione dei parametri di oscillazione.Il complesso del Near Detector include il System for On-Axis Neutrino Detection (SAND), un rivelatore multi-purpose operante in campo magnetico, installato in modo permanente sull’asse del fascio di neutrini. SAND è progettato principalmente per contribuire alla riduzione delle incertezze sistematiche nell’analisi delle oscillazioni. In particolare, esso verificherà su base settimanale la stabilità e la composizione del fascio, al fine di identificare possibili variazioni spettrali dipendenti dal tempo, intrinseche al fascio. In questo contributo vengono presentate le capacità di SAND nel controllo del fascio, sulla base di simulazioni dettagliate del flusso di neutrini e della risposta del rivelatore.
Speaker: Giacomo Santoni (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Experimental Review of Recent Top Quark Mass Measurements from ATLAS
The top quark is the most massive elementary particle in the Standard Model, playing an important role in this theory and many of its extensions. Its mass is a fundamental parameter affecting many precision measurements and consistency tests of the Standard Model.
This contribution reviews recent top-quark mass measurements performed by the ATLAS experiment. These include determinations based on comparisons of differential cross-section measurements with first-principles theoretical calculations, as well as direct measurements in which the mass is extracted through comparisons with Monte Carlo simulation templates.
Speaker: Alberto Prades (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Precision measurement of the b-quark forward-backward asymmetry (AFB) at FCC-ee using Jet Charge technique
The Future Circular Collider (FCC-ee) is designed to run at the Z-pole with an instantaneous luminosity orders of magnitude higher than LEP, offering a unique opportunity to test the Standard Model with unprecedented precision.
A primary motivation for this program is the resolution of the long-standing discrepancy observed at LEP regarding the b-quark forward-backward asymmetry (AFB), with its discrepancy of approximately 2.5 sigma, which remains today the EW precision observable with the largest discrepancy with respect to the Standard Model prediction.
In this contribution, we present a study for the extraction of AFB using the Jet Charge technique on simulated data at sqrt(s) = 91.2 GeV. The Jet Charge approach provides a complementary inclusive method to tag the quark charge besides soft lepton tagging or exclusive vertex reconstruction.
The analysis is performed using the FCC software framework (Key4hep) with the IDEA detector concept.
The impact of background contamination from lighter quarks (Z to cc- and Z to uU-, dd-, ss-) is taken into account.Speakers: Lorenzo Marafatto, Dr Laura Pintucci -
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Risommazione di Sudakov in QCD per l'osservabile thrust nell'annichilazione elettrone-positrone
In questo contributo si discute la fenomenologia della variabile di forma
'thrust' nelle annichilazioni elettrone-positrone, attraverso
l'implementazione della risommazione di QCD dei grandi logaritmi
infrarossi di Sudakov. Lo studio è condotto nel formalismo CTTW (Catani,
Trentadue, Turnock e Webber) fino al quinto ordine logaritmico (N$^4$LL).
Viene esaminata in dettaglio l'ambiguità legata allo schema di
risommazione -- confrontando il formalismo in spazio fisico e in spazio
coniugato -- e il relativo impatto sulla descrizione dei dati sperimentali
e sulla determinazione della costante di accoppiamento $\alpha_s$ di QCD.Speakers: Giancarlo Ferrera (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Jiahao Miao (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Ugo Giuseppe Aglietti (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Wanli Ju (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Identificazione di quark top con algoritmi di Machine Learning nell'esperimento CMS ad LHC
In molte delle teorie che propongono di estendere il Modello Standard (MS) il quark top assume un ruolo cruciale, essa infatti è la particella più massiva del MS ed ha un'interazione privilegiata con il bosone di Higgs. Alcuni modelli oltre il MS prevedono quark top prodotti in regimi energetici variabili a seconda della natura dell'interazione prevista, e per questo motivo è fondamentale ricostruire il quark top efficientemente su uno spettro energetico quanto più esteso possibile, con particolare attenzione al suo decadimento adronico risultante in configurazioni con getti ("jet") di particelle nello stato finale, prodotti dall'adronizzazione di tre quark. All'interno della collaborazione Compact Muon Solenoid (CMS) sono stati proposti e testati numerosi algoritmi di identificazione di jet adronici originati da particelle massive del MS, come il quark top, sfruttando moderne tecniche di Machine Learning che permettono di svolgere analisi multivariate e discriminare tra jet di fondo e segnale efficientemente. In questo contributo verrà descritto uno degli ultimi esempi di algoritmi di top-tagging, sviluppato per identificare il quark top in decadimento adronico su un ampio regime cinematico, le sue prestazioni su dati del Run-III di LHC e le sue potenziali applicazioni future a scenari BSM.
Speakers: Andrea Camilla Puglia, Andrea Camilla Puglia (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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L’attività di divulgazione dell’Esperimento ATLAS al CERN
Da molti anni la Collaborazione ATLAS al CERN affianca all’attività di ricerca un forte impegno nella divulgazione scientifica, con l’obiettivo di comunicare la scienza e i suoi risultati a un pubblico ampio e diversificato. Tali iniziative svolgono un ruolo fondamentale nel suscitare interesse verso la fisica, ispirare le future generazioni e rafforzare la fiducia nella ricerca di base.
Nell’era digitale, strumenti come i social media e la realtà virtuale sono diventati parte integrante della comunicazione scientifica. La Collaborazione ATLAS ne fa un uso strategico per mantenere un dialogo continuo con un pubblico spesso lontano dal mondo della scienza. Attraverso i canali social, YouTube e le visite virtuali, il pubblico ha l’opportunità di immergersi nella caverna dell’esperimento e di osservare da vicino il lavoro dei ricercatori, inclusa l’attività in sala di controllo. Parallelamente, il programma ATLAS Open Data offre a studenti, educatori e al pubblico generico l’accesso a dati reali dell’esperimento, favorendo un coinvolgimento diretto con l’analisi scientifica.
In questa presentazione verrà fornita una panoramica delle principali attività di divulgazione della Collaborazione ATLAS, mettendone in luce il valore nel promuovere un dialogo efficace, inclusivo e trasparente tra la comunità scientifica e il pubblico generale.Speakers: Elisa Sanzani (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Leonardo Toffolin (INFN Trieste (IT)) -
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Algoritmo di tracciamento nel rivelatore DUNE-SAND con Extended Kalman Filter
DUNE è un esperimento long-baseline di nuova generazione dedicato allo studio delle oscillazioni dei neutrini, con l’obiettivo principale di misurare la fase di violazione di CP e determinare l’ordinamento di massa dei neutrini. L’esperimento prevede l’uso di un Far Detector (FD) e un complesso di Near Detectors (ND) situato vicino alla sorgente del fascio di neutrini al Fermilab. All’interno del Near Detector il rivelatore SAND svolge un ruolo cruciale nel monitoraggio on-axis del fascio, nel vincolare le incertezze sistematiche nelle analisi delle oscillazioni di neutrini e consente misure di precisione. SAND è dotato di un magnete superconduttore da 0,6 T, di un calorimetro elettromagnetico, di un bersaglio attivo ad argon liquido e di un tracciatore modulare a bassa densità. In questo contributo viene presentato lo sviluppo e la validazione di un algoritmo di ricostruzione per il tracciatore di SAND basato sull’Extended Kalman Filter (EKF), adatto a sistemi non lineari come il moto di particelle cariche in campo magnetico. Le prestazioni dell’algoritmo sono state studiate mediante simulazioni GEANT4 di interazioni a corrente carica di neutrini muonici, valutando la capacità di ricostruzione di traiettorie elicoidali di particelle primarie su un ampio intervallo di momento, includendo gli effetti di perdita di energia e scattering multiplo.
Speaker: Giulia Lupi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Quark hierarchies and CP violation from Siegel modular group
Modular symmetry provides a powerful tool for predicting fermion masses and mixings. By generalizing the upper-half plane to the Siegel space, modular transformations act through symplectic maps, strongly constraining the allowed Yukawa couplings. In this scenario, I will present a successful quark model in which the CKM phase emerges near the CP-conserving fixed points of the fundamental domain, which are used to reproduce the observed mass hierarchies.
Speakers: Prof. Davide Meloni (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Joao Penedo (INFN Roma Tre), Marco Carducci (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Matteo Parriciatu (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Ricerca di nuova fisica ad LHCb: la misura del parametro ∆Γd
I decadimenti del mesone neutro $B^0$ forniscono un’importante verifica del Modello Standard (MS). Un parametro di particolare interesse è noto come $\Delta \Gamma_d$, ovvero la differenza tra i tassi di decadimento degli autostati di massa nel sistema di oscillazione $B^0- \bar B^0$.
Nel MS le previsioni indicano che questo parametro è atteso essere estremamente piccolo, rendendolo un potente "null-test": un'eventuale deviazione dal valore atteso rappresenterebbe un chiaro segnale di nuova fisica oltre il MS.
Le eccellenti prestazioni del rivelatore LHCb, al grande collisionatore adronico del CERN, nella ricostruzione dei vertici di decadimento, nel tracciamento e nell’identificazione delle particelle, rendono l'esperimento ideale per lo studio dei decadimenti del $B^0$, come il $B^0 \to J/\psi K_S$ e il $B^0 \to J/\psi K^*$. Grazie a un basso rumore di fondo, questi decadimenti permettono un'estrazione accurata del segnale, risultando ideali per gli studi dipendenti dal tempo necessari alla determinazione di $\Delta \Gamma_d$.
In questo poster verrà presentato lo stato dell’arte della misura del parametro $\Delta \Gamma_d$ utilizzando i dati registrati con il rivelatore LHCb durante il Run 2 e i due due canali di decadimento sopra citati. Verranno mostrati i risultati preliminari ottenuti e le prospettive attese con il Run 3 di LHCb, che permetterà di ottenere la misura più precisa al mondo di questo parametro
Speakers: Anna Kurzina (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Francesca Dordei (INFN CA) -
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Reinterpretazione delle ricerche di modelli supersimmetrici con particelle a lunga vita utilizzando l'esperimento ATLAS a LHC
L'esperimento ATLAS ad LHC ha prodotto una vasta serie di analisi per la ricerca di modelli supersimmetrici (SUSY) utilizzando i dati del RUN2. Un'interpretazione globale che permette una violazione della R-parità viene presentata. In base al valore dell'accoppiamento che viola la R-parità, la particella supersimmetrica (sparticella) può decadere immediatamente o essere a vita media lunga, producendo segnature sperimentali differenti. Il set di dati corrisponde a una luminosità integrata di 140 ifb di collisioni protone-protone a un'energia nel centro di massa di 13 TeV raccolti tra il 2015 e il 2018 dal rivelatore ATLAS al Large Hadron Collider. I limiti sono fissati al livello di confidenza del 95% su diversi modelli semplificati di sparticelle prodotte in coppia. Le masse di stau comprese tra 180 GeV e 340 GeV sono escluse per vite medie dei neutralini superiori a 0,1 ns. Le masse di higgsini fino a 1,0-1,1 TeV sono escluse per accoppiamenti oltre 10^{-5}.
Speaker: Yuchen Cai (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Risultati recenti sul Vector Boson Scattering in stati finali semileptonici a CMS
Gli eventi di Vector Boson Scattering (VBS) sono processi rari previsti e descritti in maniera precisa dallo Standard Model (SM). In questi processi i bosoni elettrodeboli, i.e. $Z$ e $W^{\pm}$, vengono emessi dai quark dello stato iniziale e successivamente subiscono uno scattering reciproco, interagendo tra loro attraverso accoppiamenti tripli o quartici. Processi di questo tipo sono candidati ideali per studiare fenomeni di fisica oltre il modello standard (BSM), infatti essi sono strettamente correlati al meccanismo di Higgs e pertanto particolarmente sensibili al suo accoppiamento. Nel contesto dello SM, i diagrammi di scambio dell'Higgs cancellano le divergenze non fisiche provenienti dalle ampiezze di scattering che crescono con l'energia garantendo così l'unitarietà della teoria elettrodebole. Ciò implica che modifiche all'accoppiamento quartico e, di conseguenza, deviazioni dall'unitarietà rappresentano indizi della presenza di nuova fisica, possibilmente dovuta a particelle massive non ancora osservabili a causa dei limiti energetici degli acceleratori. Utilizzando i dati del Run 2, ATLAS e CMS hanno evidenziato la produzione di $WV$ $(V=W,Z)$ in stati finali totalmente leptonici. Più recentemente, CMS ha evidenziato anche la possibilità di studiare eventi di VBS attraverso il canale di decadimento semileptonico di $WV$ e $ZV$. Lo studio di questo canale è particolarmente rilevante in quanto, seppur soffrendo di un maggiore background e conseguentemente di una più complessa ricostruzione, offre una statistica superiore rispetto al più pulito canale totalmente leptonico. In questo contributo si presentano i risultati ottenuti dall'analisi in corso sui dati del Run 2 (con luminosità integrata di $138 \; fb^{-1}$ raccolta negli anni 2016-2018) per quanto riguarda il decadimento semileptonico di $ZV$ e $WV$. In particolare si analizzano gli stati finali in cui i bosoni $Z$ o $W$ decadono leptonicamente, rispettivamente secondo $Z \to \ell \ell$ e $W \to \ell \nu$, mentre $V$ decade adronicamente.
Speaker: Francesca Fiore -
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Calibrazione degli algoritmi di b-tagging ad ATLAS
Gli algoritmi di identificazione di adroni pesanti utilizzati dall’esperimento ATLAS al CERN Large Hadron Collider sono oggi basati su architetture di machine learning della famiglia GN2. Per il loro utilizzo nelle analisi di fisica è necessario misurarne l’efficienza direttamente sui dati.
La calibrazione del tagger GN2v01 per l’identificazione dei b-jet viene effettuata utilizzando eventi multijet in cui i jet sono associati a muoni, sfruttando il decadimento semileptonico dei quark b. Grazie all’elevata sezione d’urto dei processi multijet, questo metodo consente di estendere la misura dell’efficienza alla regione di alto impulso trasverso, oltre il dominio tipicamente accessibile con campioni $t\bar{t}$.
Viene inoltre presentata la strategia di calibrazione dell’algoritmo GN2X per getti a largo raggio (R = 1.0) sfruttando il picco della Z. Tuttavia, l’elevato fondo da QCD rende questa analisi particolarmente complessa e richiede metodologie dedicate. L'efficienza dell'algoritmo viene ottenuta eseguendo il rapporto tra il rate di eventi nel canale $Z \to b\bar{b}$, che prevede l'estrazione del segnale tramite GN2X, e il rate di eventi nel canale $Z \to \ell^+\ell^-$, il quale viene poi scalato utilizzando il branching ratio $Z \to b\bar{b}$. I risultati preliminari utilizzano il dataset completo del Run 2.Speakers: Matteo Filipig (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Teresa Rania (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Frontiera dell'Intensità: Sessione Poster - Frontiera dell'Intensità
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Ricerca di portali del settore oscuro a LHCb (Search for Dark sector portals at LHCb)
English version:
The LHCb experiment was originally designed to study b- and c-physics, but it has also proven to be an excellent probe of physics beyond the Standard Model. Within the framework of dark sector models, potential mediators between visible and dark sectors can be searched for as low-mass resonances. This contribution provides an overview of recent results and future prospects for dark sector searches at LHCb. In particular, the latest results on the search for heavy neutral leptons (HNLs) are presented, together with prospects for the search for an HNL in the decay $B \to \mu N$, followed by $N \to e \pi$.Italian version:
L’esperimento LHCb è stato originariamente progettato per lo studio della fisica dei quark b- e c-, ma si è dimostrato anche uno strumento eccellente per l’esplorazione di scenari di fisica oltre il Modello Standard. Nell’ambito dei modelli di "dark sector" è possibile cercare potenziali mediatori tra il settore visibile e quello "oscuro" sotto forma di risonanze a bassa massa. Questo contributo fornisce una panoramica dei risultati più recenti e delle prospettive future per le ricerche di "dark sector" a LHCb. In particolare, vengono presentati gli ultimi risultati sulla ricerca di leptoni neutri pesanti (HNLs), insieme alle prospettive per la ricerca di un HNL nel decadimento $B \to \mu N$, seguito dal decadimento $N \to e \pi$.Speaker: Chiara Silvia Codovini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Il rivelatore MUonE al CERN
Scopo dell’esperimento MUonE al CERN è contribuire a chiarire il quadro dei risultati relativi al momento magnetico anomalo del muone, in cui permangono tensioni nel confronto tra teoria ed esperimento. Il metodo si basa sulla misura di precisione della sezione d’urto differenziale di urto elastico $\mu e$, da ottenere con collisioni del fascio M2 di muoni da 160 GeV di alta intensità del CERN su bersagli fissi di materiale leggero. Il progetto è evoluto negli ultimi anni attraverso fasi di complessità crescente. Nell’estate del 2025 è stato effettuato un run pilota (Phase-1) su due mesi di presa dati, con una versione ridotta ma completa del rivelatore, costituito da: tre stazioni di tracciamento, calorimetro elettromagnetico, rivelatore di muoni, timing detector per la misura del tempo di arrivo dei muoni, e lo spettrometro per i muoni in ingresso, installato tra i magneti della linea di fascio ad alcune decine di metri di fronte all'apparato. I rivelatori sono stati integrati in un nuovo sistema DAQ, che esegue event building e selezione online su FPGA, alla frequenza di 40 MHz. Si discuteranno i risultati del pilot run, presentando i risultati preliminari relativi alle prestazioni del rivelatore e le prospettive future.
Speakers: Emma Hess (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Eugenia Spedicato (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Giovanni Abbiendi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Lepton Flavor Violation Searches at LHCb
Lepton Flavor Violation (LFV) is a key probe of physics beyond the Standard Model (SM), being extremely suppressed in the SM while significantly enhanced in many New Physics (NP) scenarios. The LHCb experiment performed dedicated searches for LFV in semileptonic b-hadron and leptonic tau-lepton decays, achieving competitive upper limits. In Run 3, LHCb will collect an unprecedentedly large dataset and benefit from improved experimental performance, further enhancing the sensitivity to such processes and extending the reach for potential NP signals.
Speaker: Davide Fazzini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Muon momentum reconstruction in ICARUS-T600 LArTPC via Multiple Coulomb Scattering techniques
The search for sterile neutrinos is a central goal of the Short-Baseline Neutrino program at Fermilab. It aims to definitively test the anomalies reported by LSND and MiniBooNE, which may hint at oscillations involving additional neutrino species beyond the three active flavours of the Standard Model. ICARUS-T600 is the far detector of the SBN program and operates as a Liquid Argon Time Projection Chamber or LArTPC, offering high-resolution imaging of neutrino interactions.
A key challenge in SBN physics is the accurate reconstruction of the muon momentum in $ν_μ$ CC events. In the energy range of 0–3 GeV, relevant to the Booster Neutrino Beam, many muons exit the active volume. For such uncontained muons, standard momentum estimation methods such as range-based and calorimetry are not applicable. In these cases, the only viable technique is based on Multiple Coulomb Scattering (MCS). MCS relies on the fact that charged particles undergo angular deflections when traversing a medium, due to interactions with the Coulomb field of atomic nuclei. The RMS of these deflections is inversely related to the particle momentum and depends on the material and the track segment length. In a LArTPC, these deflections can be measured from the spatial reconstruction of hits along the track.
This analysis involves two algorithms. The “Gran Sasso” algorithm was originally developed for ICARUS operations at Gran Sasso and exploits both 2D scattering angles measured in the three reconstruction planes and 3D scattering angles to perform a chi-squared fit of the track segments. The “MicroBooNE” algorithm, originally developed by the MicroBooNE collaboration, relies exclusively on 3D scattering angles and uses instead a likelihood-based approach. Both algorithms compare the observed angular deflections with the expected distribution for a given momentum hypothesis, aiming to extract the most probable momentum for each track while accounting for the varying scattering along the trajectory.
These two algorithms have been tested on simulated and real stopping muons in the range 0.4–1 GeV/c, using the range momentum as a benchmark. The performance is quantified in terms of bias, which represents the deviation of the reconstructed momentum from the benchmark value, and resolution, which reflects the spread of reconstructed values around the range momentum. Current studies indicate that, at low momenta, a residual bias of approximately 10% remains, while the resolution reaches 15–20%.
Despite these limitations, these MCS-based techniques are crucial, as they allow the recovery of momentum information for muons exiting the detector, increasing the available statistics for $ν_μ$ CC analyses by a factor of two. In fact, the improved reconstruction of uncontained muons enhances the sensitivity of the SBN program to $ν_μ$ disappearance and to potential signals of sterile neutrino oscillations in the 3+1 framework. This work represents an important step in maximizing the physics reach of ICARUS-T600 and in validating the applicability of MCS techniques in large LArTPC detectors, paving the way for future high-precision neutrino measurements.
Finally, with an improved sample of reconstructed muons, ICARUS-T600 can perform precision studies of $ν_μ$ oscillation parameters, searching for deviations from the Standard Model predictions. This includes exploring Beyond Standard Model physics scenarios such as sterile neutrino-induced oscillations, non-standard neutrino interactions, or exotic decay modes, thereby broadening the experimental sensitivity of the SBN program beyond the original sterile neutrino search.Speakers: Alberto Guglielmi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Filippo Varanini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Giovanni Chiello (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Simone Donati (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Misura della violazione di $C\!P$ diretta nei decadimenti $D^0 \to K^+K^-$ e $D^0 \to \pi^+\pi^-$ a LHCb
L'esperimento LHCb è stato progettato per svolgere un ruolo centrale nello studio della fisica del sapore e dei fenomeni di violazione di simmetria nella fisica delle particelle. Con i dati raccolti durante i Run 1 e 2 del Large Hadron Collider (LHC), è stato possibile osservare per la prima volta la violazione di $C\!P$ nei decadimenti di adroni contenenti il quark charm, in particolare nei decadimenti a due corpi Cabibbo-soppressi del mesone $D^0$.
A seguito del Long Shutdown 2 del LHC, l'esperimento LHCb ha completato un esteso programma di upgrade che ha coinvolto diversi sotto-rivelatori e ha introdotto un sistema di trigger completamente software. Grazie a queste migliorie, nel corso del 2024 l'esperimento LHCb ha raccolto una luminosità integrata maggiore rispetto a quella complessivamente acquisita nei Run 1 e 2, aprendo la strada a misure di precisione significativamente migliorate, in particolare nelle analisi con stati finali adronici.
Questo contributo presenta i più recenti sviluppi nella misura della violazione di $C\!P$ diretta del mesone $D^0$ nei decadimenti singolarmente Cabibbo-soppressi $D^0 \to K^+ K^-$ e $D^0 \to \pi^+ \pi^-$, utilizzando i dati raccolti nel 2024 in collisioni protone-protone dall'esperimento LHCb. L'aumento sostanziale della statistica disponibile consente di compiere un significativo passo avanti rispetto ai risultati precedenti, superando il regime dominato dall'incertezza statistica e permettendo un test più stringente del Modello Standard nel settore del charm. L'analisi è attualmente in fase di revisione interna alla collaborazione LHCb.
Speaker: Francesco Zenesini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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New physics searches in beam dump at NA62
The NA62 experiment at CERN, designed to measure the highly-suppressed decay K+ → π+νν ̄, has the capability to collect data in a beam-dump mode, where 400 GeV protons are dumped on an absorber. In this configuration, New Physics particles may be produced in the absorber and decay in an in- strumented volume beginning approximately 80 m downstream of the dump. Preliminary results from a search for Heavy-Neutral leptons decaying in flight to semi-leptonic final states are reported, based on an analysis of a sample of 6.2 × 1017 protons on dump collected in 2021, 2023, and 2024.
Speaker: Pierluigi Fedeli (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Ultimi risultati riguardo decadimenti rari di kaoni e iperoni a LHCb (Latest results on rare kaon and hyperon decays at LHCb)
English Version:
During Run 1 and Run 2, the LHCb experiment collected data in $pp$ collisions at center-of-mass energies of $\sqrt{s} = 7, 8$, and $13$ TeV, corresponding to an integrated luminosity of $\sim 9$fb$^{-1}$. In this contribution, the latest results on rare kaon and hyperon decays from the LHCb collaboration will be presented. The experimental techniques employed in these analyses will be discussed, alongside the theoretical interpretations of the results. Furthermore, prospects for constraining New Physics models via parameters related to CP and angular distributions (forward-backward) will be presented. Finally, the contribution will provide an overview of the physics potential with the ongoing Run 3 data-taking.Italian version:
Durante il Run 1 e il Run 2, l'esperimento LHCb ha raccolto dati in collisioni $pp$ a energie nel centro di massa di $\sqrt{s} = 7, 8$ e $13$ TeV, corrispondenti ad una luminosità integrata di circa $9$ fb$^{-1}$. In questa presentazione verranno presentati i più recenti risultati della collaborazione LHCb sui decadimenti rari di kaoni e iperoni. Verranno discusse le tecniche sperimentali impiegate e le relative interpretazioni teoriche. Inoltre, saranno illustrate le prospettive per porre vincoli ai modelli di Nuova Fisica tramite lo studio di parametri legati alle simmetrie di CP e angolari (forward-backward). Infine, verrà fornita una panoramica dei risultati attesi in questo settore con i dati che verranno raccolti durante il Run 3.Speaker: Arianna Codovini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Misure di violazione di $C\!P$ nei decadimenti $b \to c \overline{c} X$ mesonici e barionici a LHCb
Il rivelatore LHCb è progettato per effettuare misure di alta precisione nel settore della fisica del sapore, con particolare attenzione ai fenomeni di violazione della simmetria $C\!P$ nei decadimenti di adroni contenenti quark pesanti. Grazie alle sue eccellenti prestazioni in termini di ricostruzione dei vertici, risoluzione in impulso e identificazione delle particelle, LHCb è in grado di sfruttare appieno il potenziale offerto dalle collisioni protone-protone del Large Hadron Collider.
Nel corso dell'ultimo anno, la collaborazione LHCb ha riportato le prime evidenze di violazione della simmetria $C\!P$ nei decadimenti di adroni contenenti quark beauty in stati finali con due quark charm, corrispondenti a transizioni $b \to c \overline{c} X$. Questi processi rivestono un ruolo particolarmente rilevante, in quanto consentono test di precisione del Modello Standard e offrono la possibilità di sondare contributi subdominanti sensibili a eventuali effetti di nuova fisica.
Saranno presentati i risultati ottenuti nei decadimenti mesonici $B^+ \to J/\psi\, h^+$, con $h \in \{\pi, K\}$, e nei decadimenti barionici $\Lambda_b^0 \to J/\psi\, p h^-$, che costituiscono le prime evidenze di violazione di $C\!P$ in questi canali. Inoltre, verranno discussi i più recenti risultati della collaborazione LHCb relativi alle misure di violazione della simmetria $C\!P$ nei decadimenti $B^0_{(s)} \to J/\psi \,\eta^{(')}$, $B^0_s \to J/\psi\, \overline{K}{}^{*0}(892)$ e $B^0 \to J/\psi \,\rho(770)$.
L'insieme di queste analisi contribuisce a rafforzare il programma di test di consistenza interna del Modello Standard nel settore dei decadimenti mediati da transizioni $b \to c \overline{c} X,$ migliorando la sensibilità a possibili contributi oltre il quadro teorico attuale.
Speaker: Marco Caporale (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Decadimenti rari senza *charm* di adroni contenenti quark $b$ a LHCb
All'interno dell'esperimento LHCb, operante al Large Hadron Collider del CERN, lo studio dei decadimenti esclusivi di adroni contenenti il quark $b$ in stati finali mesonici e/o barionici rappresenta uno strumento privilegiato per la ricerca di segnali di nuova fisica. Tali analisi sono rese possibili dalle eccellenti prestazioni del rivelatore in termini di ricostruzione cinematica e identificazione delle particelle. In questo contesto, la misura dei rapporti di diramazione dei decadimenti senza charm di mesoni e barioni contenenti quark $b$ consente di sondare con elevata sensibilità eventuali deviazioni dalle predizioni del Modello Standard.
Questi processi, mediati da transizioni $b \to u$ e $b \to s$, possono procedere attraverso diagrammi tree-level soppressi oppure tramite diagrammi a loop, risultando quindi rari e particolarmente sensibili a contributi di fisica oltre il Modello Standard. Una deviazione significativa tra la misura sperimentale di un rapporto di diramazione e la corrispondente predizione teorica costituirebbe infatti un possibile indizio della presenza di nuovi gradi di libertà.
Recentemente, la collaborazione LHCb ha pubblicato diversi risultati di rilievo in questo ambito, che verranno descritti in questa presentazione. Per quanto riguarda i mesoni $B$, nel 2025 è stato osservato per la prima volta il decadimento $B^+ \to p \overline{\Lambda}$. È stato inoltre misurato il rapporto tra i rapporti di diramazione dei decadimenti $B^{\pm} \to K^0_s K^\pm$ e $B^{\pm} \to K^0_s \pi^\pm$. Un'analisi dedicata è stata condotta nella ricerca del decadimento $B^0 \to \phi \phi$, processo dominato da un diagramma di annichilazione fortemente soppresso: in questo caso il segnale non è stato osservato, ma il limite superiore sul rapporto di diramazione è stato migliorato di un fattore due rispetto alle precedenti determinazioni. Infine, sono stati osservati per la prima volta il decadimento a quattro corpi $B^+ \to \overline{\Lambda} p \overline{p} p$ e i decadimenti a tre corpi dei barioni $\Lambda_b^0$ e $\Xi_b^0$ nello stato finale $p K^0_s K^-$.
Questi risultati confermano il ruolo centrale di LHCb nello studio dei decadimenti rari di adroni contenenti quark $b$ e nella ricerca indiretta di effetti di nuova fisica.
Speaker: Sofia Zalambani (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Nuove Tecnologie: Sessione Poster - Nuove Tecnologie
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Misure di precisione su interazioni di (anti)neutrini con SAND a DUNE
DUNE è un esperimento di nuova generazione a lunga baseline progettato per misurare tutti i parametri che governano le oscillazioni di neutrini, all'interno di un unico framework sperimentale. Il raggiungimento della precisione richiesta per queste misure richiede un controllo stringente delle incertezze sistematiche, che sarà garantito da un Near Detector (ND) complex multi-componente.
SAND (System for on-Axis Neutrino Detection) è uno dei rivelatori che compongono l’ND. Sarà permanentemente posizionato sull'asse del fascio, e i suoi obiettivi principali saranno di monitorare e misurare il flusso dei neutrini. Il controllo preciso della configurazione, della composizione chimica e della massa dei target di (anti)neutrino in SAND consente, inoltre, di produrre misure ad alta statistica delle interazioni di (anti)neutrino su idrogeno e su altri bersagli nucleari, incluso argon. Il campione di interazioni su idrogeno, in particolare, può essere ottenuto tramite sottrazione statistica, sfruttando dati raccolti con bersagli alternati di plastica e carbonio puro. In questo intervento si presenta uno studio di proof-of-concept che dimostra l'utilizzo di questa tecnica, e si descrive il design del rivelatore SAND e il suo programma di fisica.
Speaker: Federico Battisti (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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A fixed target for LHCb, from unpolarized to polarized collisions
SMOG2 is a gaseous fixed-target system implemented upstream of LHCb, allowing the experiment to simultaneously collect events from proton-proton collisions and unpolarized proton-gas fixed-target collisions in a kinematic domain that has been poorly explored before.
SMOG2 must be upgraded to enable polarized fixed-target collisions at LHCb, the only way to open this new frontier at LHC. The project is called LHCspin and is an official LHCb R\&D project, planning to be installed at LHCb during Run~5 of the LHC.
During this talk, the ongoing analysis of SMOG2 data in the Drell-Yan channel and the importance of its study to probe quark TMDs will be presented along with the future perspective within the LHCspin project, including its experimental set-up and current hardware development.
Speakers: Barbara Lopes Pereira (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Luciano Libero Pappalardo (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Pasquale Di Nezza (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Performance Characterization of a 110 nm CMOS Digital Silicon Photomultiplier Platform
Future lepton colliders, such as FCC-ee, impose stringent requirements on jet energy resolution, targeting approximately 3% to 4% at 90 GeV. Within the IDEA detector concept, dual-readout calorimetry has been adopted as a baseline approach, exploiting the simultaneous measurement of scintillation and Cherenkov light to correct hadronic shower response fluctuations on an event-by-event basis. The HiDRa (Highly Granular Dual-Readout Calorimeter) demonstrator is a fiber-sampling calorimeter based on 1 mm diameter scintillating and clear fibers embedded in 2 mm stainless-steel capillaries, each read out by a Silicon Photomultiplier (SiPM). While the demonstrator validates the feasibility of a modular and 4π-compatible geometry, the scaling to the almost 50 millions of channels required for a full detector poses demanding constraints in sensor equalization, stability, and large-scale calibration.
The ASPIDES collaboration is developing a monolithic SPAD array with integrated front-end electronics in a 110 nm CMOS image sensor technology for particle-physics applications, including dual-readout calorimetry, RICH detectors and high-pressure TPCs. One of the prototypes recently submitted for fabrication is targeting the requirements of dual-readout calorimetry. It consists of 1024 micro-cells with a 30 µm pitch and 50% fill-factor, covering an overall area of about 1 mm². The readout architecture provides on-chip photon counting, sub-100 ps time-stamping capability, and dedicated noise mitigation strategies.
This contribution reports on the submitted architecture and the characterization of a previous prototype implemented in the same technological node, performed to validate the CMOS SPAD technology. The chip integrates multiple array configurations with different SPAD active areas, quenching architectures, and readout schemes, allowing a systematic comparison of parameters. Special emphasis is given to the measurements of spurious effects, including dark count rate (DCR), optical crosstalk and afterpulsing.
Speaker: Aleksandr Burdyko (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Cortocircuiti e compensazione di guadagno nelle Triple-GEM
Le Triple Gas Electron Multipliers (Triple-GEM) sono dei detector a gas impiegati nell’esperimento Compact Muon Solenoid (CMS) al CERN, per la ricostruzione e la misura dei muoni. Durante l’utilizzo, le GEM sono soggette a scariche elettriche causate, per esempio, della presenza di particelle di polvere nei pressi delle regioni di amplificazione. Queste scariche possono portare a dei “corti”, ovvero cortocircuiti tra gli elettrodi del detector. Questo contributo ha lo scopo di studiare l’impatto di questi “corti” sulle performance del detector, in particolare sulla sua efficienza. Per fare ciò, la presenza di uno o più “corti” su differenti fogli GEM è simulata abbassando la tensione applicata ai fogli coinvolti. L’obiettivo finale è determinare se e come sia possibile compensare la perdita di guadagno causata da questi “corti”. Verranno presentate le metodologie utilizzate per implementare lo studio e i risultati preliminari ottenuti.
Speaker: Andrea Civardi -
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"Measurement of the light response of LYSO scintillator to α particles"
Lutetium–yttrium oxyorthosilicate (LYSO) crystals are widely recognized as fast scintillators, valued for their high light output and robust mechanical properties, which make them well suited for high-energy physics and space applications despite their intrinsic radioactivity. Although the non-proportional light response of LYSO scintillators has been extensively studied, discrepancies remain among published measurements of the light-yield quenching at high ionization densities with different charged particles. We report a measurement of the light response of a LYSO scintillator to stopping 𝛼 particles emitted by a 241 Am source performed in the laboratories of the University of Trento. A quenching factor, L/E = 0.075 ± 0.006, for 3.7 MeV 𝛼 particles has been inferred, in agreement with previous results obtained with He ions.
The time distribution of the scintillation decay has also been investigated, confirming the presence of two exponential components in the decay tail: 𝜏$_{fast}$ = 23.3 ± 0.7(stat.) ± 0.8(syst.) ns and 𝜏$_{slow}$ = 43.9 ± 0.5(stat.) ± 2.3(syst.) ns. The current measurement revealed that 𝛼 scintillation pulses are faster than 𝛽∕𝛾 ones. This behavior is quantitatively parameterized by a difference in the amplitude of the two scintillation components: $𝐴^𝛼_{slow}$ = (48.7 ± 3.3(stat.) ±15(syst.) )%, which is significantly smaller than $𝐴^{𝛽∕𝛾}_{slow}$ = (72.9 ± 1.3(stat.) ±3.5(syst.) )%. Finally, a minimal linear model, $𝐴_{slow}$ = $𝐴_0$ + $𝐴_1$ ($\frac{𝐿}{𝐸}$ ), with $𝐴_0$ = (42 ± 4(stat.) ± 4(syst.) )% and $𝐴_1$ = (35 ± 5(stat.) ± 4(syst.) )%, has been considered to test the hypothesis that the differences in LYSO light decay times measured with 𝛼 and 𝛽∕𝛾 events are related to scintillation quenching effects.Speakers: Leonardo Gioacchini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - TIFPA), Francesco Nozzoli (INFN, TIFPA), Riccardo Nicolaidis (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Alessandro Lega (Fondazione Bruno Kessler FBK, INFN TIFPA) -
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Development and Performance of CMOS LGAD Sensors for the ALICE 3 Time-of-Flight System
ALICE 3 is an innovative experiment that will be installed at the LHC during Long Shutdown 4, replacing the current ALICE detector, and will operate in Run 5 (2036-2041).
The system will be equipped with a Time-Of-Flight (TOF) system for the identification of charged particles, based on silicon pixel sensors , with a required time resolution of 20 ps and radiation tolerance of approximately $10^{13}\ \mathrm{MeV\;n_{eq}/cm^2}$.Previous studies conducted within our $\text{R&D}$ program on hybrid Low Gain Avalanche Diode (LGAD) prototypes have demonstrated that the time resolution required by the ALICE 3 TOF detector can be achieved by reducing the sensor thickness down to about 20 $\mu m$. However, monolithic sensors would be better suited for the ALICE 3 TOF detector due to their simplicity and cost-effectiveness with respect to hybrid LGADs.
In this context lies the recent development of LGAD prototypes in CMOS technology, featuring an internal gain layer beneath the collection electrode. The first CMOS LGAD prototypes with a 48 $\mu$m active volume and moderate gain were developed through a collaboration between ALICE and the INFN ARCADIA introducing a gain layer in CMOS Monolithic Active Pixel Sensors produced by LFoundry in the 110 nm technology.In this poster, the time resolution of CMOS LGAD sensors as measured with recent test beam campaigns both at CERN-(S)PS and DESY will be presented along with their detection efficiency, also as a function of the particle hit position. The effect of temperature variation from $\SI{-10}{\degreeCelsius}$ to room temperature on time resolution and amplitude will also be shown. Finally, this work will outline future $\text{R&D}$ plans: the next production run will provide thinner sensors that will be tested in upcoming test beam campaigns.
Speaker: Gaia Fabbri (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Crystal Eye: A Satellite all-sky Monitor for MeV Gamma Ray Science
Crystal Eye is a small satellite concept for a space-based all-sky monitor to make observations in the 10 keV – 30 MeV photon range. It will exploit novel detection techniques and use high density scintillator crystals (LYSO and GAGG) coupled with Silicon Photomultipliers (SiPMs). The detector is designed for enhanced localization capability and detection power of astrophysical short-duration outburst phenomena in an unexplored electromagnetic energy range with respect to other concurrent instruments. Moreover, in order to enhance our understanding about these phenomena through the study of simultaneous multi-messenger occurrences, the satellite will be able to provide real-time alerts as well as precise location information to both space and ground based experiments. The instrument will also provide the opportunity to study different steady astrophysical sources in the unique energy range mentioned above, with special detection techniques. The detector is additionally suitable for the study of space weather from the low-Earth orbit, along with other energetic phenomena (like TGFs) originating from the Earth’s atmosphere. The full scale design of the instrument has been optimized and the engineering qualification model is going to be realized at this stage. Furthermore, a scaled down prototype made of three full-sized pixels is in the integration process and prepared to fly aboard the Space Rider (ESA) mission in a low-Earth orbit for a tentative lifetime of two months in 2027. This pathfinder has the aim of characterizing the background in-orbit and verifying the technology for space use. Here, the scientific potential of the instruments are discussed along with performance estimates and hardware progress.
Speakers: Adriano Di Giovanni, Aleksei Smirnov, Alessandro Armando Vigliano, Alessio De Santis, Andrii Tykhonov, Antonella Tarana, Biswajit Banerjee, Claudio Casentini, Dimitrios Kyratzis, Elisabetta Bisaldi, Elisabetta Casilli, Fabio Gargano, Fabio Garufi, Fausto Guarino, Felicia Barbato (Gran Sasso Science Institute), Fiamma Capitanio, Filippo Santoliquido, Francesco Longo, Francesco Loparco, Francesco Verrecchia, Giovanni Piano, Giulio Fontanella, Gor Oganesyan, Herman Lima, Iqra Siddique, Ivan De Mitri, Javier Rico, Laura Valore, Libo Wu, Marica Branchesi, Matteo Fernandez Alonso, Matteo Tambone, Melissa Hoda Baiocchi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Pierpaolo Savina, Ricardo Martinelli, Ritabrata Sarkar, Roberta Colalillo, Roberto Aloisio, Teresa Montaruli, Uygar Atalay -
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nuSCOPE: un fascio di neutrini monitorato e taggato per misure ad alta precisione al CERN
La limitata conoscenza delle sezioni d’urto dei neutrini alla scala del GeV rappresenta una delle principali fonti di incertezza nei futuri esperimenti di oscillazione di nuova generazione. Le attuali misure di scattering dei neutrini risultano di difficile interpretazione a causa dello spettro broad-band dei fasci artificiali di neutrini e delle incertezze associate al flusso. In questo contributo verrà discussa la proposta sperimentale nuSCOPE (si veda arXiv:2503.21589), sviluppata a partire dalle conoscenze e dalle attività di R&D delle collaborazioni ENUBET e NuTAG. nuSCOPE è un esperimento short-baseline da realizzare al CERN, che impiega tecniche di monitoring e tagging dei neutrini. Questo consente un controllo estremamente accurato del flusso di neutrini muonici ed elettronici, e la capacità senza precedenti di ricostruire l’energia del neutrino evento per evento con una precisione dell'ordine del 1%. Ciò apre la possibilità di effettuare un ampio programma di misure di sezioni d’urto, con una precisione e una accuratezza finora generalmente riservate agli esperimenti di electron-scattering. Verranno discusse la linea di fascio proposta, nonché le tecniche e le prestazioni dei sistemi di monitoraggio e tagging dei neutrini. Verrà inoltre illustrato il potenziale scientifico di una tale facility, sia riguardo a misure di precisione di sezioni d'urto neutrino-nucleo che per ricerche di nuova fisica oltre il Modello Standard.
Speaker: Luca Meazza (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Single photoelectron detection sensitivity for the 64-channel MIZAR ASIC for SiPM readout
The Multi-channel Integrated Zone-sampling Analogue-memory based Readout (MIZAR) ASIC was designed in a 65 nm CMOS technology as part of NASA’s POEMMA Balloon with RADIO (PBR) mission. The chip is implemented to acquire the optical Cherenkov signals generated by Extensive Air Showers (EASs) induced by Ultra-High Energy Cosmic Rays (UHECRs) or τ showers produced by the interaction of Cosmic Neutrinos (CNs) with the crust of the Earth. The 64-channel ASIC is connected to a Silicon Photomultiplier (SiPM) matrix, where a channel is composed of 256 cells, sampling the waveform at the nominal rate of 200 MS/s. Within each cell, an analogue memory is evaluated in parallel using a Wilkinson Analog-to-Digital Converter (ADC) and stored in a digital memory. MIZAR also provides a 64-bit hitmap as a dual threshold first-level trigger. An external control FPGA is used for evaluating the hitmap and the output data. The ASIC can be configured to work with an ADC resolution ranging from 8 to 12 bits, and each channel may be segmented into units of 32, 64, or 256 cells each. The first batch of ASICs was produced and delivered in March 2025. In this work, we present some results of an extensive testing campaign. Dark count measurements were performed with the setup at room temperature; the data analysis suggests that the entire acquisition chain is sensitive down to the single photoelectron level.
Speakers: Andrea Di Salvo (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Angelo Rivetti (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Emanuele Trossarello (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Politecnico di Torino), Federico Reynaud (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e UniTo), JEM-EUSO Collaboration, Marco Mignone (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Mario Edoardo Bertaina (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e UniTo), Matteo Abrate (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e UniTo), Mr Matteo Bussi (UniTo), Richard James Wheadon (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Sara Garbolino (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Ms Sofia Durandetto (UniTo) -
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The µ-RWELL technology in the IDEA Muon System for FCC-ee
The Innovative Detector for Electron-positron Accelerator (IDEA) concept
has been proposed to address the challenging requirements of the Future
Circular Collider (FCC-ee). In this framework, the micro-Resistive WELL
technology has been selected for the muon detection system,
owing to its compact design, cost-effectiveness, and suitability for
large-area instrumentation.
The ongoing R&D program focuses on the optimization of both the detector
and the readout electronics to meet the system requirements. Various readout architectures, including standard strips, capacitive sharing, and top-readout schemes, are under investigation. Concurrently, a
comparative analysis of the TIGER and APV-25 front-end electronics is
being performed, with validation provided by test-beam campaigns
at the CERN SPS.Simulation tools are extensively leveraged to model the
integration of the µ-RWELL with new electronic stages and to guide the
design of a dedicated ASIC.The full implementation of the µ-RWELL muon system within
the IDEA DD4HEP framework, allows
for a precise evaluation of the detector performance in the FCC-ee
environment.This contribution presents the latest updates on detector
R&D, electronics characterization, and simulation studies, outlining the
roadmap toward the final µ-RWELL configuration for the IDEA muon system.Speakers: Francesco Chiapponi (Università di Bologna e INFN - Sezione di Bologna), Gianfranco Morello (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Gianluigi Cibinetto (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Riccardo Farinelli (INFN Sezione di Bologna) -
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Ottimizzazione del design dei rivelatori µ-RWELL per future applicazioni negli esperimenti di fisica delle alte energie
Le tecnologie basate sui Micro-Pattern Gaseous Detectors (MPGD) sono ormai mature e ampiamente adottate in diversi esperimenti di fisica delle alte energie, come le Micromegas nelle New Small Wheel di ATLAS e le GEM negli end-cap di CMS, o previste per futuri upgrade, ad esempio le µRWELL per LHCb. Le loro caratteristiche di resistenza alle radiazioni, capacità di operare ad alti rate (O(MHz/cm²)), stabilità operativa anche in presenza di scariche e l’elevata granularità le rendono soluzioni di riferimento anche per le nuove collaborazioni DRD1 e DRD6, focalizzate sullo sviluppo e sull’impiego di queste tecnologie per applicazioni di tracciamento e calorimetria adronica. In particolare, per l’uso in calorimetria è cruciale verificare l’uniformità di risposta e studiarne la risoluzione temporale, con l’obiettivo di spingerla a valori dell’ordine di 1-2 ns, che permetterebbero di sopprimere la componente lenta dello sciame adronico. In questo contesto, le Micromegas resistive e le µRWELL rappresentano soluzioni estremamente promettenti, grazie alle eccellenti prestazioni in termini di risoluzione spaziale (~100 μm), all’elevata uniformità di risposta e alla stabilità operativa garantita dalla presenza dello strato resistivo.
Questo contributo presenta uno studio sulle µRWELL basato su simulazioni effettuate con il tool Garfield++, volte a individuare lo spessore ottimale del drift gap che consenta di migliorare la risoluzione temporale senza troppo compromettere l’efficienza di rivelazione. Inoltre, a seguito dell’osservazione, su alcuni prototipi di µRWELL, di una disuniformità inattesa della risposta dell’ordine del 50%, sono state condotte misure dedicate per investigarne le cause, confrontando la corrente letta sul layer di DLC con il segnale indotto sulle pad di lettura, e svolgendo ispezioni al microscopio per confrontare le dimensioni dei fori in diversi punti dell’area attiva.
Speaker: Valentina Minoia (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Caratterizzazione di un prototipo di calorimetro elettromagnetico dual-readout per applicazioni ad FCC
Il Future Circular Collider (FCC) è un futuro acceleratore progettato come possibile successore del Large Hadron Collider (LHC) presso il CERN, con gli scopi di studiare il Modello Standard con precisione senza precedenti e esplorare possibili segnali di nuova fisica. La prima fase FCC-ee, un collisore elettrone-positrone ad altissima luminosità, consentirà misure di precisione delle proprietà del bosone di Higgs, studi elettrodeboli al polo del bosone Z, misure accurate dei parametri di bosone W e quark top, e la ricerca diretta e indiretta di fenomeni oltre il Modello Standard.
In questo contesto, lo studio di tecnologie capaci di valorizzare appieno le potenzialità di tale acceleratore ha evidenziato la necessità di rivelatori ad alte prestazioni per il programma di fisica a FCC-ee.
Il rivelatore IDEA (Innovative Detector for Electron-positron Accelerators) è stato concepito proprio per rispondere a queste esigenze.
IDEA integra un calorimetro elettromagnetico a cristalli con un calorimetro adronico a fibre che sfrutta la tecnica innovativa del dual-readout, permettendo di migliorare significativamente la risoluzione energetica di adroni e jet grazie alla rivelazione simultanea di due segnali distinti: la luce di scintillazione e la radiazione Cherenkov. Lo sviluppo di tali calorimetri è uno degli obiettivi del piano ECFA di Detector R&D6.Il lavoro presentato è incentrato sulla caratterizzazione dei cristalli per il calorimetro elettromagnetico di IDEA, con l’obiettivo di implementare una configurazione dual-readout basata su cristalli. L’attività combina analisi di dati sperimentali e studi di simulazione. Campagne di test beam svolte al CERN tra il 2024 e il 2025 hanno permesso di studiare la risposta dei cristalli letti da Silicon Photomultipliers (SiPM) con diverse configurazioni ottiche, analizzando la separazione tra contributi di scintillazione e Cherenkov, e la risposta energetica e angolare del rivelatore, ulteriori test beam sono previsti nel 2026. In parallelo, sono stati sviluppati modelli di simulazione della risposta dei fotosensori e simulazioni complete in Geant4 del setup sperimentale, utilizzate per confronti quantitativi con i dati e per l’estrazione dei parametri ottici, geometrici e di performance dei cristalli.
Come evoluzione del programma di ricerca, è in corso la progettazione e la realizzazione di un prototipo modulare di calorimetro elettromagnetico basato su una matrice di cristalli PWO con un core di BGO/BSO per testarne la risposta in termini di linearità, contenimento elettromagnetico e risoluzione energetica, contribuendo allo sviluppo del calorimetro dual-readout per FCC-ee.
Speakers: Alberto Orso Maria Iorio (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Andrea Davide Benaglia (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Carlo Di Fraia (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Mrs Etiennette Auffray Hillemanns (CERN), Giovanni Gaudino (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Mrs Grace Cummings (Fermi National Accelerator Lab. (US)), Mrs Jessaly Zhu, Julia Scamardella (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Julie Delenne (CERN), Leonardo Favilla (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Liang Guan (University of Michigan), Louis Roux (CERN), Lucrezia Borriello (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sezione Napoli), Marcello Campajola (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Marco Francesconi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Marco Toliman Lucchini (INFN & University of Milano-Bicocca), Simone Perna (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Stefano Moneta (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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The tracking and calorimeter systems of SND@HL-LHC: a neutrino experiment based on silicon microstrips and pixels detectors
With the beginning of the High Luminosity phase at the LHC (HL-LHC) at CERN, the Scattering and Neutrino Detector (SND@LHC), installed in a secondary LHC tunnel located at about 480 m distance from ATLAS interaction point, will be entirely upgraded.
The present detector design, whose signal events are interactions of neutrinos with energies mostly between 100 GeV and 1 TeV produced in the very forward direction from LHC $pp$ collisions, is based on a tungsten target equipped with nuclear emulsions and scintillating fibers, an iron-scintillator calorimeter and muon filter, and, since 2025, drift tube detectors. HL-LHC will deliver an instantaneous luminosity five times larger than the current one, and the frequency of accesses to the LHC tunnel needed to replace the emulsions before overexposure would be unmanageable.
The "Long Shutdown 3'' phase of the LHC machine will begin in July 2026. After the decomissioning of the SND@LHC experiment an entirely new detector, called SND@HL-LHC, will be installed in the same experimental area.
While the general structure of the upgrade detector is similar to the present one, including a veto region, followed by a tungsten target region and a calorimetry/muon filter section, two major changes are planned. First, both the target and calorimeter sections will be instrumented with silicon strip sensors, making SND@HL-LHC the first neutrino experiment based on silicon detectors. Second, the calorimeter will be magnetized, enabling the measurement of muon momentum and charge. Fast timing detector layers, based on small scintillating tiles read out by SiPMs, will be installed to generate a trigger signal for the readout of the silicon modules. In addition, a fast combination of information from the timing detectors and the veto layers will be used to define neutrino candidate events online. The feasibility to forward a corresponding trigger signal to ATLAS is under study.
A recently proposed design change foresees the insertion of additional silicon pixel planes, based on ALPIDE MAPS chips, used in the Inner Tracking System of the ALICE experiment. Pixel planes will help resolving ambiguities generated by the independent x-y measurements provided by silicon strips, enhancing the reconstruction of interaction vertices. In addition, a significant improvement in the muon momentum measurement is expected from the placement of two or three pixel planes at the beginning of the magnetized volume, in particular for muon tracks surrounded by hadronic shower particles. The design of pixel planes mechanics, services and readout for their installation in SND@HL-LHC is underway, together with the simulation of different placement options to study the effects on tracking, hadron shower energy and direction reconstruction, and muon momentum measurements.
Speaker: Licia Mozzina (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Design and development status of Silicon Vertex Tracker-Inner Barrel for ePIC experiment
At the BNL Electron Ion Collider, the ePIC experiment will investigate a broad and rich QCD and Nucleon physics program, requiring novel and high-performance detectors. An example is the Silicon Vertex Tracker (SVT), the closest detector to the collision point, dedicated to the secondary vertexes reconstruction. It has several innovative aspects, starting from sensors to the mechanics. It consists of three sub-systems: Inner Barrel (IB), Outer Barrel (OB), and Disks. The common innovative features are sensor technology, consisting of TPSCo 65 nm CMOS imaging MAPS, ultra-light mechanical structures, and air-cooling system.
The ePIC Italian community has the responsibility for the design and assembly of SVT Inner Barrel. The IB is composed of three layers, made of bent wafer-sized silicon sensors that will cover the cylindrical
tracking surfaces with a light support structure. The sensor bending is carried out following a specific and carefully designed procedure which is part of the detector half-layer assembly procedure. Several studies and tests are currently ongoing and foreseen both to refine the bending procedure and to finalise the detector design using prototypes constructed for these purposes. After an introduction to the ePIC SVT detector concept, in this contribution the details of the prototype assembly campaign and corresponding tests will be presented.Speaker: Claudia Maria Sterpeta Divincenzo (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Studio delle instabilità dei rivelatori GEM di CMS in campo magnetico
Durante le prime operazioni dei rivelatori GEM della stazione GE1/1 nel campo magnetico di CMS nel 2021 sono stati osservati fenomeni di scariche fra gli elettrodi dei fogli GEM, che in alcuni casi hanno portato alla formazione di cortocircuiti tra quest’ultimi, con una conseguente inefficienza nello specifico settore HV coinvolto. A seguito di queste prime osservazioni, degli studi dedicati sono stati condotti al CERN utilizzando i magneti Goliath e MNP22 presenti alla North Area. L'obiettivo principale è stato quello di investigare in modo sistematico le condizioni che hanno portano all’instabilità dei rivelatori GEM, con particolare attenzione al numero di scariche e di cortocircuiti generati in funzione della variazione di campo magnetico, della configurazione del rivelatore e dello stato operativo. Sono state condotte diverse campagne di test in campo magnetico e sono state testate tutte le generazioni di camere GEM di CMS, diverse variazioni di campo magnetico e differenti condizioni operative. Questo lavoro presenta una panoramica dei test effettuati con il magnete MNP22, riassume le principali osservazioni sperimentali preliminari e ne discute le implicazioni per la comprensione e la mitigazione delle instabilità dei rivelatori GEM nell’esperimento CMS.
Speakers: Francesco Confortini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Francesco Confortini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Una rete neurale densa per la predizione dell’efficienza di rivelatori RPC operanti con miscele di gas a basso impatto ambientale
I Resistive Plate Chambers (RPC) sono rivelatori a gas ampiamente utilizzati nei principali esperimenti del CERN come sistemi di trigger per i muoni, grazie alla loro eccellente risoluzione temporale e spaziale, nonché alla loro economicità. Il loro funzionamento si basa su processi di moltiplicazione a valanga che avvengono in sottili gap di gas sottoposti a forti campi elettrici; di conseguenza, le prestazioni del rivelatore dipendono in modo significativo sia dalla tensione applicata sia dalla composizione della miscela di gas. In particolare, la curva di efficienza in funzione della tensione rappresenta un osservabile chiave per l’ottimizzazione, la stabilità e il funzionamento a lungo termine dei sistemi RPC. Le miscele di gas tradizionalmente impiegate negli RPC includono gas serra caratterizzati da un elevato Global Warming Potential (GWP), come R134a e SF₆, con valori di GWP rispettivamente pari a 1430 e 22800. Questi gas intrappolano grandi quantità di calore nell’atmosfera e contribuiscono in modo significativo al riscaldamento globale. Durante il Run 2 di LHC, circa l’85% delle emissioni di gas serra legate ai rivelatori del CERN è stato attribuito ai sistemi RPC, principalmente a causa delle perdite di gas. Inoltre, tali gas sono soggetti a regolamentazioni europee sempre più stringenti, che mirano a limitarne progressivamente l’uso fino alla loro completa eliminazione dal mercato entro il 2050. Affrontare questa problematica è quindi fondamentale per garantire la sostenibilità a lungo termine dei sistemi di rivelazione basati su RPC. Per ridurre l’impatto ambientale preservando al contempo le prestazioni dei rivelatori, il CERN ha implementato diverse strategie, tra cui studi sperimentali volti alla ricerca di miscele di gas alternative a basso GWP. Queste alternative si basano sull’utilizzo di idrofluoroolefine (HFO), con valori di GWP fino a 6, e di CO₂ (GWP = 1) in sostituzione dell’R134a, nonché del Novec 4710 (GWP ≈ 2100) come sostituto dell’SF₆. In questo contesto, il presente lavoro esplora un approccio basato sul machine learning per modellare e predire le curve di efficienza degli RPC utilizzando miscele di gas a basso impatto ambientale. I dati di performance raccolti durante campagne di test beam presso la Gamma Irradiation Facility (GIF++) del CERN sono stati utilizzati per addestrare una rete neurale densa. Il dataset è composto da misure di efficienza ottenute per 16 diverse miscele di gas, ciascuna caratterizzata da 10 punti di tensione operativa. Il modello utilizza come input la tensione applicata, la composizione della miscela di gas e parametri chimici rilevanti dei singoli componenti, e restituisce in output l’efficienza attesa del rivelatore. I risultati preliminari mostrano un buon accordo tra le curve di efficienza predette e i dati sperimentali quando i componenti del gas e le loro concentrazioni rientrano nell’intervallo di addestramento, dimostrando la capacità del modello di interpolare all’interno dello spazio dei parametri esplorato. Tuttavia, la rete neurale non è attualmente in grado di predire accuratamente l’efficienza degli RPC per miscele contenenti componenti non presenti nel dataset di addestramento, evidenziando le limitazioni intrinseche dell’estrapolazione e la necessità di strategie per migliorare la capacità di generalizzazione del modello. Oltre allo studio di miscele di gas ecologiche, lo sviluppo di un approccio basato su machine learning e simulazione risulta particolarmente rilevante in vista della prossima fase di Long Shutdown di LHC, durante la quale l’accesso ai rivelatori e le campagne sperimentali saranno fortemente limitati. Un modello predittivo affidabile può supportare studi offline delle prestazioni dei rivelatori, consentendo l’ottimizzazione dei parametri operativi.
Speaker: Giulia Giannandrea (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Produzione dei moduli con sensori 3D per l’upgrade del tracciatore di ATLAS
La fase di High Luminosity del Large Hadron Collider (HL-LHC), rappresenterà un notevole avanzamento nelle capacità sperimentali del CERN, aumentando la luminosità istantanea fino a 7,5 × 10³⁴ cm⁻² s⁻¹ con circa 200 interazioni protone-protone per bunch crossing. Ciò creerà un ambiente sperimentale estremamente complesso, richiedendo un sostanziale ammodernamento del rivelatore ATLAS. In particolare l’attuale Inner Detector verrà sostituito con un nuovo Inner Tracker (ITk) interamente in silicio (pixel e strip), progettato per garantire elevata resistenza alle radiazioni, prestazioni di tracciamento migliorate e copertura angolare estesa fino a |η| < 4.
Il rivelatore a pixel di ITk è suddiviso in Inner System (IS), Outer Barrel e Outer Endcap. Nell’IS, lo strato più interno (L0) impiega sensori 3D per la loro superiore tolleranza alle radiazioni, mentre lo strato esterno (L1) utilizza sensori planari. I sensori 3D sono assemblati in moduli denominati tripletti, costituiti da tre sensori ibridizzati ciascuno con il proprio chip di lettura e interconnessi meccanicamente ed elettricamente tramite un circuito flessibile. I tripletti sono realizzati in diverse configurazioni per assecondare la geometria dell’IS: lineari per la regione centrale e curvi, con due raggi di curvatura (R0/R05), per gli end-cap, dove sono montati su anelli in fibra di carbonio.
Dopo una lunga fase di sviluppo e pre-produzione, il progetto è ora entrato nella fase di produzione dei moduli, che coinvolge numerosi istituti internazionali responsabili dell’assemblaggio, dei controlli di qualità e dei test elettrici e meccanici, secondo metodologie sviluppate localmente.
Questa presentazione descrive le procedure di produzione dei tripletti ad anello R05, della quale il cluster italiano è responsabile, includendo le attività di assemblaggio e i test elettrici e meccanici svolti a Genova e Milano, i cicli termici effettuati a Bologna e i test a bassa temperatura, fase finale della qualifica, eseguiti a Trento. Vengono inoltre presentati il setup e le procedure preliminari sviluppate a Genova per l’esecuzione dei cicli termici, attualmente in fase di qualifica, con l’obiettivo di ottimizzare i tempi di produzione nel cluster.Speaker: Fabrizio Salerno (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Frontiera dell'Energia
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Le osservabili quantistiche sono sensibili alla violazione di CP in coppie $t\bar{t}$?
La teoria che ad oggi permette di descrivere adeguatamente le interazioni fondamentali prevede che le particelle coinvolte nei processi di collisione ad alta energia esibiscano un comportamento intrinsecamente quantistico. Ciò indirizza la ricerca ai collider verso l'utilizzo di una particolare classe di osservabili, note come osservabili quantistiche, la cui interpretazione fisica è strettamente correlata alle proprietà degli stati quantistici.
Questo studio presenta un'indagine sulla sensibilità delle osservabili quantistiche a nuove sorgenti di violazione di CP nella produzione di coppie top-antitop ($t\bar{t}$). Comprende inoltre un'analisi degli effetti della suddetta violazione sul protocollo di tomografia quantistica, utilizzato ai collider per la ricostruzione degli stati, e una discussione sulla possibilità di individuare lo stadio del processo in cui gli effetti di nuova fisica intervengono modificando le predizioni teoriche del Modello Standard.
Speaker: Olimpia Miniati (Università degli Studi di Bologna and INFN) -
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Towards a NNLO QCD+NLO EW Monte Carlo event generator for Drell-Yan production
Precision measurements of Standard Model parameters like the W-boson mass and the weak mixing angle rely on high-precision Monte Carlo (MC) tools to generate event samples for Drell-Yan production that should accurately describe cross-sections, decay product kinematics, and the W/Z transverse momentum (pT) spectrum.
The current frontier in MC generators for Drell-Yan is NNLO QCD with Parton Shower (PS) matching. However, electroweak (EW) corrections are only available in NLO EW+NLO QCD+PS tools, which are limited to LO+PS accuracy when describing the W/Z pT spectrum.
Our goal is to develop a MC generator at NNLO QCD+NLO EW+PS accuracy for the cross-section and NLO QCD+NLO EW+PS accuracy for differential observables like the W/Z boson pT. In this contribution, we take the first steps towards this goal by extending the MiNNLO method (basis for NNLO+PS generators in the POWHEG framework) to the case of QED corrections.
Speaker: Filippo Belloni (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Misura dello scattering di due bosoni vettori Z in stati finali completamente leptonici a CMS
Il Vector Boson Scattering (VBS) ad oggi rappresenta una sonda promettente per ricercare segnali di fisica Beyond Standard Model (BSM). A LHC, il VBS è innescato da quark (q) provenienti dai protoni in collisione, ciascuno dei quali emette un bosone vettore (V = W, Z); i due bosoni interagiscono in maniera elettrodebole attraverso accoppiamenti tripli o quartici producendo differenti stati finali. Agli esperimenti CMS e ATLAS sono stati svolti studi sul canale ZZ nel suo stato finale completamente leptonico (pp → ZZjj → lll'l'jj) stimando il contributo elettrodebole alla sua sezione d’urto. Nel contesto del VBS, la rarità del processo e la forte componente del background sono bilanciate dalla purezza dello stato finale, rendendo questo canale di particolare interesse. Le analisi attuali, svolte con i dati di Run 2, hanno mostrato evidenza di questo processo con una sezione d’urto fortemente dominata da incertezza statistica. Attualmente l’obiettivo dell’analisi è quello di migliorare le misure di sezione d’urto riducendo notevolmente l’incertezza statistica. In questo contesto, l’aumento della luminosità integrata dai 137 fb⁻¹ di Run 2 ai circa 350 fb⁻¹ attesi al termine di Run 3 rende questi obiettivi realistici e raggiungibili. In questo contributo vengono presentati i risultati sopra descritti ottenuti dall’esperimento CMS utilizzando i dati di Run 2 (2016–2018) a un’energia nel centro di massa di 13 TeV. Inoltre, viene fornita una panoramica delle prospettive future e dei possibili risultati derivanti dall’analisi dei dati di Run 3 (2022–2026).
Speaker: Alessandro Tamigio (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Studi di produzione di un bosone W/Z in associazione con b-jets ad ATLAS, incluse misure di sottostruttura dei b-jet e misure ad alto impulso trasverso
La produzione di bosoni elettrodeboli W e Z in associazione a jet provenienti dall'adronizzazione di quark b (W/Z+b-jets) in collisioni protone-protone ad LHC rappresenta un test fondamentale della QCD perturbativa. In questo contesto, le osservabili di sottostruttura dei b-jet offrono un accesso diretto alla dinamica di radiazione dei quark pesanti. Tali processi sono inoltre fra i fondi principali nelle misure del bosone di Higgs e nelle ricerche di Nuova Fisica. Le misure di precisione di W/Z+b-jets costituiscono pertanto inputs preziosi per il miglioramento delle simulazioni Monte Carlo utilizzate dagli esperimenti ai collisori. Inoltre, questi processi sono sensibili a possibili effetti di nuova fisica nella regione di alto impulso, dove deviazioni dalle previsioni del Modello Standard legate alla produzione di W/Z+b-jets potrebbero manifestarsi.
In questo contributo vengono presentate le misure di sezioni d’urto differenziali per il processo Z + 2 b-jets, sia nella regione a basso impulso trasverso che ad alto impulso, includendo osservabili di sottostruttura dei b-jets. Le misure sono effettuate utilizzando l’intero dataset di collisioni protone-protone a √s = 13 TeV.
Se disponibili, saranno anche presentati i risultati delle misure di sezioni d’urto differenziali per il processo W + 2 b-jet utilizzando i dati di collisioni protone-protone a √s = 13.6 TeV.Speaker: Giuseppina Santoro (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Foundation Models for Robust and Sample-Independent Jet Flavour Tagging
The precise identification of jets initiated by heavy-flavour quarks is a central challenge in the physics programme of the Large Hadron Collider (LHC). Modern flavour tagging algorithms rely on deep learning models trained on labelled Monte Carlo (MC) simulated data. A key limitation of these approaches is that the embedding learned from the input variables is typically tightly coupled to the specific MC generator used during training. This limitation can lead to significant discrepancies when these taggers are applied on MC simulations produced with other generators or on real data, enhancing systematics and reducing the analysis sensitivity. As a consequence, changes in the simulation setup often require a dedicated recalibration of the model output, and there is a risk that the network captures generator-specific artefacts rather than genuine physical features.
In this work, we propose a novel strategy to address this issue by constructing embeddings that are robust to variations in the underlying MC simulation. Our approach is based on adopting foundation models for tabular data to generate explicit embeddings. We introduce a pre-training phase to learn a jet-level representation that is invariant across different MC generators, such that jets with identical physical properties are mapped to the same embedding independently of the simulation used to produce them.Speaker: Mr Riccardo Riva (ATLAS-CERN) -
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Vincoli EFT sul quark top al FCC-ee
Viene studiata la sensibilità del FCC-ee a fenomeni di fisica oltre il Modello Standard (BSM) nel settore del quark top all’interno di un quadro di teoria di campo efficace (EFT).
L’analisi si concentra sulla produzione semileptonica di coppie di quark top $t\bar{t}$ alla soglia di produzione, sfruttando l’ambiente sperimentale particolarmente pulito e l’elevata luminosità previste per il FCC-ee. I contributi oltre il Modello Standard sono descritti mediante un insieme di operatori EFT di dimensione sei che modificano i vertici $t\bar{t}Z/\gamma$ e introducono interazioni di contatto a quattro fermioni.
Per la prima volta in questo contesto, l’analisi sfrutta la cinematica completa del processo 2→6 del decadimento semileptonico $t\bar{t}$ tenendo conto degli effetti della ricostruzione e del rivelatore. I vincoli sui corrispondenti coefficienti di Wilson ricavati evidenziano il forte potenziale del FCC-ee nello studio di effetti EFT nel settore del quark top e sottolineano il ruolo delle variabili statisticamente ottimali nel disaccoppiare contributi di nuova fisica fortemente correlati.
Speaker: Jacopo De Piccoli (University and INFN Padova) -
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Algoritmi di b-tagging per le analisi di fisica multi-jet ed elettrodebole ad ATLAS
L’identificazione di getti contenenti adroni pesanti è uno strumento fondamentale del programma di fisica dell’esperimento ATLAS al CERN Large Hadron Collider. Tecniche avanzate di machine learning sono oggi utilizzate per identificare sia b-jet singoli sia getti a largo raggio contenenti coppie di quark bottom provenienti dal decadimento di bosoni pesanti come Z e Higgs. Per garantire prestazioni affidabili nelle analisi di fisica, le efficienze di questi algoritmi devono essere calibrate direttamente sui dati.
In questo contributo vengono presentate strategie di calibrazione per algoritmi della famiglia GN2. L’efficienza del tagger GN2v01 per l’identificazione dei b-jet viene misurata in eventi multijet con muoni associati ai jet, permettendo di accedere alla regione di alto impulso trasverso. Inoltre, viene presentata la calibrazione preliminare dell’algoritmo GN2X, progettato per identificare getti a largo raggio contenenti coppie di quark bottom, sfruttando il picco della Z. I risultati sono ottenuti utilizzando i dati del Run 2 e i primi dati del Run 3.Speakers: Matteo Filipig (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Teresa Rania (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Soft Muon Tagging perfezionato basato su Machine Learning in ATLAS
L’identificazione (“tagging”) dei jet adronici associati a quark charm e bottom è cruciale per molte segnature sperimentali studiate con il rivelatore ATLAS al Large Hadron Collider. Il Soft Muon Tagging (SMT) è una tecnica di tagging basata sull’identificazione di muoni provenienti da decadimenti $b/c \rightarrow \mu + X$ all’interno dei jet adronici, complementare ad altri algoritmi basati su proprietà del jet. Con l’algoritmo SMT i muoni, grazie alla loro correlazione cinematica con gli adroni heavy flavour, possono essere utilizzati per definire osservabili leptoniche nelle misure, con vantaggi per numerose analisi in termini di variabili disponibili e sensibilità alle incertezze sistematiche.
L’attuale algoritmo cut-based utilizzato in ATLAS presenta un margine di miglioramento e può essere ottimizzato tramite efficienti algoritmi di Machine Learning (ML). Questo contributo presenta MIDDLE, il nuovo soft muon tagger basato su ML sviluppato all’interno della collaborazione ATLAS per dati di Run-2 e Run-3. Dopo averne presentato l’architettura e le considerazioni che ne hanno guidato lo sviluppo, vengono discusse le sue prestazioni di fisica e computazionali nel contesto delle attività del gruppo Top, mostrando il beneficio significativo che può fornire a diverse attività di analisi preservando al contempo i vantaggi del tagger cut-based, insieme a idee e piani per il suo ulteriore sviluppo.
Speaker: Federico Andrea Guillaume Corchia (University of Bologna and INFN Bologna) -
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Stato attuale e sviluppi futuri della simulazione veloce del calorimetro nell’esperimento ATLAS
La simulazione veloce del calorimetro nell’esperimento ATLAS a LHC (FastCaloSim) è un elemento centrale per i programmi di simulazione di Run 3 e HL-LHC. L’attuale catena di Simulazione Veloce (ATLFAST3) combina parametrizzazioni classiche e modelli di machine learning addestrati su Geant4, fornendo una descrizione realistica delle showers elettromagnetiche ma mantenendo differenze residue rispetto ai dati in alcune osservabili. In questo contributo verrà presentato uno status degli algoritmi attualmente impiegati in FastCaloSim e delle loro prestazioni nella predizione delle shower shape.
L’evoluzione in corso è orientata verso modelli generativi più espressivi, con un focus sull’addestramento con dati reali per la descrizione delle shower shapes. L’approccio studiato si basa su modelli generativi condizionati, addestrati sulla simulazione di riferimento ma condizionati su un insieme compatto di osservabili di alto livello, le cui distribuzioni in fase di inferenza sono allineate a quelle misurate nei dati. Questo schema mira a indurre una variazione controllata sulle distribuzioni che preservi le correlazioni interne apprese dal modello.
Sarà quindi presentato uno studio preliminare di ottimizzazione basato su tecniche ML con l’utilizzo di dati reali, volto a verificare la possibilità di apprendere direttamente le correzioni necessarie ad allineare simulazione e dati, superando l’approccio basato su correzioni analitiche separate. Le prospettive future riguardano un uso più esteso di architetture di ML generative condizionate, con l’obiettivo di migliorare simultaneamente accuratezza fisica ed efficienza computazionale nell’era HL-LHC.Speaker: Emilio Apicella (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Pausa caffè
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Contributi su invito
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Stato e prospettive su SMEFTSpeaker: Ramona Groeber (Università di Padova e INFN, Sezione di Padova)
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Frontiera dell'Intensità
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Misura della violazione di CP nel decadimento B_s -> J/psi phi in CMS
Le più recenti misure dell’angolo $\phi_s$, che quantifica la violazione di CP nel sistema dei mesoni $B_s$-anti-$B_s$, presentano un'incertezza pari a circa 19 millirad. Eventuali discrepanze rispetto al valore teorico, noto con una precisione dell'ordine del millirad, possono indicare la presenza di nuova fisica oltre il modello standard. Verrà presentata l'analisi temporale e angolare del decadimento $B_s \to J/\psi(\mu^+\mu^-) \phi(K^+K^-)$ basata su un campione corrispondente a circa 96/fb di collisioni pp a 13 TeV raccolto dall’esperimento CMS negli anni 2017 e 2018. Oltre a $\phi_s$ si misurano le differenze di larghezza ($\Delta \Gamma_S$) e di massa ($\Delta M_s$) dei due autostati dell'evoluzione temporale. Il sapore ($B$ o $\bar{B}$) del mesone al momento della sua produzione è determinato combinando tre algoritmi tradizionali, che analizzano i prodotti di decadimento del secondo adrone $b$ dell'evento, con uno innovativo che analizza le tracce prodotte nell'adronizzazione del primo con tecniche di Machine Learning. L'introduzione di questo nuovo algoritmo ha migliorato significativamente la precisione della misura, dimostrando la violazione di CP in questo canale con una evidenza maggiore di tre deviazioni standard.
Speaker: Arianna Pajola (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Ricerca di violazione di CP nei canali $D^+ \to \phi \pi^+$, $D^0 \to K^+K^-$, e $D^0 \to \pi^+\pi^-$ a LHCb
La violazione di CP nel settore del charm è fortemente soppressa nel Modello Standard, rendendo fondamentali misure sempre più accurate e complementari per chiarire l’origine delle prime asimmetrie CP osservate. L’esperimento LHCb ha svolto un ruolo centrale in questo ambito, osservando per la prima volta la violazione di CP nei decadimenti di adroni contenenti il quark charm con i dati dei Run~1 e~2 del Large Hadron Collider.
Questo contribiuto presenta un quadro aggiornato degli studi di violazione di CP nel charm a LHCb, dalla misura basata sull’intero campione di dati del Run~2 ai primi risultati di precisione ottenuti con i dati raccolti nel 2024, dopo il completamento dell’upgrade dell’esperimento e l’introduzione di un sistema di trigger completamente software. Già nel 2024 LHCb ha superato la luminosità integrata complessiva dei Run~1 e~2, aprendo la strada a test ancora più stringenti del Modello Standard.
Sarà presentata una ricerca di violazione di CP nel decadimento $D^+ \to \phi\pi^+$, condotta sull’intero campione del Run 2, che adotta una strategia innovativa per il controllo delle asimmetrie di produzione e rivelazione tramite il canale $D^+ \to K_S^0\pi^+$. L’analisi modella e sottrae in modo completamente data-driven gli effetti di mixing e rigenerazione dei kaoni neutri, nonché l’interferenza tra le ampiezze Cabibbo-favorite e doppiamente Cabibbo-soppresse, inclusa per la prima volta in misure di precisione della violazione di CP nel charm.
Verranno inoltre discussi i più recenti sviluppi nella misura della violazione di CP diretta nei decadimenti singolarmente Cabibbo-soppressi $D^0 \to K^+K^-$ e $D^0 \to \pi^+\pi^-$, basata sui dati del 2024, che consente un significativo avanzamento in precisione grazie alla sostanziale crescita della statistica disponibile. L’analisi è attualmente in fase di revisione interna alla collaborazione LHCb.
Speaker: Irene Celestino (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Misure della violazione di CP in funzione del tempo negli esperimenti Belle e Belle-II
L’esperimento Belle II opera al collisore $e^+e^-$ SuperKEKB in Giappone, ed ha raccolto un campione di dati pari a 575 fb$^{-1}$, che si aggiungono a circa 1 ab$^{-1}$ raccolto dal predecessore Belle. Tale campione permette di studiare con precisione la violazione della simmetria CP nei decadimenti dei mesoni B neutri misurando gli angoli del triangolo di unitarietà della matrice di Cabibbo Kobayashi Maskawa per verificare la coerenza del Modello Standard (MS) e ricercare segnali indotti da processi non previsti dal MS stesso.
La violazione di CP può essere evidenziata ricostruendo le differenze di tempo dei decadimenti di coppie di mesoni B e anti-B prodotti un uno stato iniziale di entanglement quantistico. Nella presentazione saranno discussi alcuni risultati significativi ottenuti recentemente. Il primo risultato riguarda la violazione di CP dipendente dal tempo nel decadimento $B^0\to K_S^0\pi^+\pi^-\gamma$. Questo canale è sensibile a contributi radiativi, che sono fortemente soppressi nel MS. Illustreremo poi una nuova misura della violazione di CP nei decadimenti $B0\to J/\Psi K_S^0$ e $B^0\to \eta^{\prime} K^0$, nei quali a Belle-II è possibile ricostruire non solo gli stati finali contenenti $K_S^0$, ma anche i mesoni $K_L^0$ che interagiscono adronicamente nei rivelatori, migliorando in maniera sensibile la precisione. Sarà infine presentata la prima misura della violazione di CP dipendente dal tempo nel decadimento $B^0\to\pi^0\pi^0$, del tutto privo di tracce cariche. Tale misura esprime appieno l’unicità dell’esperimento Belle-II nella sua capacità di ricostruire con precisione stati finali completamente neutri e addirittura, sfruttando l’eccezionale collimazione dei fasci $e^+e^-$ di SuperKEKB misurare i tempi di decadimento senza ricostruire il vertice del decadimento B^0→π^0 π^0. Tale misura riduce sensibilmente l’ambiguità sull’angolo $\alpha$ ($\phi_2$) nelle analisi di isospin dei decadimenti $B\to\pi\pi$.
Le misure presentate mostrano che le prospettive dell’esperimento Belle II di dare contributi sempre più rilevanti alla fisica dei decadimenti dei mesoni B dipendenti dal tempo sono notevoli, sia grazie al continuo miglioramento delle tecniche di analisi usando il campione di dati già raccolti anche dall’esperimento Belle, sia in vista dell’aumento della luminosità integrata.Speaker: Simone Cuccuini (INFN Frascati) -
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New measurement of $K^+ \rightarrow \pi^+\nu \bar\nu$ branching ratio at the NA62 experiment
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 is presented, using data collected in 2023 and 2024.
Speaker: Marco Francesconi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Risultati recenti nello spettro degli adroni leggeri
Negli ultimi due decenni è emersa una nuova classe di adroni esotici, conosciuti collettivamente come stati XYZ. Le loro proprietà non possono essere inquadrate nel quadro convenzionale quark-antiquark, rendendoli candidati ideali a essere interpretati come tetraquark, molecole adroniche o configurazioni ibride. Operando collisioni e⁺e⁻ a energie nel centro di massa tra 2.0 e 4.9 GeV, l'esperimento BESIII ha svolto un ruolo di primo piano nell'esplorazione di questo settore, fornendo misure di alta precisione di questa nuova famiglia di stati, senza ancora una chiara interpretazione teorica. I dati di BESIII hanno permesso studi dettagliati e ricerche di candidati esotici nello spettro degli adroni leggeri, fornendo contributi fondamentali per comprendere la loro dinamica interna. In questo intervento si espongono alcuni dei risultati più recenti di BESIII nello spettro degli adroni leggeri, discutendo le possibili interpretazioni e implicazioni per la spettroscopia degli adroni non ordinari.
Speaker: Emma Di Fiore (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Pranzo
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Visite al INFN-Tier1Convener: Stefano Perazzini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Nuove Tecnologie
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Recent test-beam results of the HiDRa Calorimeter prototype
One of the main challenges in hadron calorimetry is achieving compensation of the detector response in order to reduce fluctuations in energy reconstruction. Dual-readout calorimetry has emerged as a robust solution, exploiting the simultaneous measurement of shower development in two media with different e/h ratios. Historically, an alternative and complementary approach is boosting the detector granularity, which enables more effective integration of detector information through particle-flow–like techniques.
The HiDRa (High-Resolution Highly Granular Dual-Readout Demonstrator) approach combines these two concepts by proposing a highly granular calorimeter based on interleaved scintillating and Cherenkov fibers with a 2 mm spacing. In the central part of the detector silicon photomultipliers (SiPMs) are used to read out signals collected from bundles of eight fibers. An extensive test-beam campaign has demonstrated the robustness and scalability of the concept.
In 2025, a large-scale prototype designed for significant hadronic shower containment was tested on the CERN H8 beam line using positron, muon, and pion beams from 10 to 160 GeV. Preliminary results on the performance of this new module are presented for the first time.Speaker: Daniele Seghezzi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Development and performance studies of a MPGD-Based Hadronic Calorimeter for Future Colliders.
Lepton colliders, such as FCC-ee and a multi-TeV muon collider, have been proposed as possible options to investigate the Standard Model (SM) after the HL-LHC. In this context, calorimeters at future experimental facilities will require excellent energy resolution to effectively differentiate between hadronic decays of W and Z bosons, good granularity at the $O(1\ \mathrm{cm}^2)$ level, and excellent time resolution of a few nanoseconds, to be compliant with Particle Flow Algorithms that allow achieving optimal jet reconstruction performance.
We propose a hadronic calorimeter (HCAL) consisting of a sampling structure of absorber material and resistive Micro-Pattern Gaseous Detectors (MPGD) as the active layers.
In this contribution the latest developments in the project will be presented, including simulation studies using GEANT4 and recent results from test beam campaigns, focusing on the performance of the MPGD active layers and the hadronic-shower response of a 12 layers MPGD-HCAL prototype, where first 8-layers are of the dimensions of $20 \times 20\ \text{cm}^2$ and last the 4-layers of $50 \times 50\ \text{cm}^2$.
Speaker: Muhammad Ali (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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R&D su calorimetri a campionamento ad alta segmentazione per esperimenti futuri alla frontiera dell'intensità
L’esperimento HIKE è stato concepito per proseguire la tradizione di successo degli esperimenti sui kaoni al CERN, facendo seguito ai risultati di NA62 e sfruttando la disponibilità di un fascio ad alta intensità unitamente ad un design del rivelatore all'avanguardia. In particolare, il calorimetro elettromagnetico shashlik (MEC) è stato progettato per raggiungere una risoluzione temporale dell’ordine di $100\,ps$, mantenendo al contempo una risoluzione energetica comparabile a quella del calorimetro elettromagnetico di NA62. Sebbene HIKE non sia stato approvato, il progetto MEC ha rappresentato un banco di prova di fondamentale importanza per lo sviluppo di calorimetri elettromagnetici a campionamento ad alte prestazioni, con tecnologie di diretto interesse per progetti futuri quali la seconda fase di upgrade del calorimetro elettromagnetico di LHCb, che sarà installato durante il Long Shutdown 4 e opererà nell’era dell’HL-LHC.
In questo contributo verrà presentato lo stato attuale del progetto MEC, includendo i risultati di simulazioni dettagliate del calorimetro condotte mediante il toolkit Geant4, in sinergia con lo studio delle opzioni di elettronica di lettura. Verrà inoltre presentato lo stato dell’analisi dei dati di test beam acquisiti presso la linea di fascio T9 del PS del CERN nel settembre 2024, e saranno discussi i risultati del test beam effettuato nel settembre 2025 sulla medesima linea, durante il quale è stato testato un nuovo prototipo dual readout, al fine di ottenere una risoluzione temporale al di sotto dei $100\,ps$.Speaker: Ilaria Rosa (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Test and performance of a new type of compact oriented crystal-based electromagnetic calorimeter
In high-energy physics, crystal electromagnetic calorimeters have a key role in the measurement of the incident particle energy. Recent studies showed that the use of oriented scintillating crystals for their construction can improve their performance exploiting the coherent crystal effects [1].
In high-Z scintillating crystals, relativistic electrons, positrons or photons (with an energy larger than a few GeV) crossing the crystal nearly parallel to the crystallographic axis, interact with the continuous potential of the crystal lattice. As a consequence, the particles experience a nearly constant electric field, Lorentz-boosted in their rest frame, which can reach (or exceed) the Schwinger critical field, thereby entering the strong-field regime [2]. This leads to enhanced radiation emission by electrons/positrons and to an increased photon pair-production probability, accelerating the electromagnetic shower development and reducing the effective radiation length X₀ [3] [4].
Within this context, the ORiEnted calOrimeter (OREO) project was developed.
The main goal of the OREO project, within the CERN DRD CALO collaboration, is to assemble and test a first prototype of a compact crystal-based electromagnetic calorimeter composed of two 3 × 3 PWO-UF [5] (Ultra Fast Lead Tungstate) matrices both readout by Silicon PhotoMultipliers.
In this contribution, we present the first R&D phase of the OREO calorimeter. The preliminary results of the beamtests performed at CERN PS and SPS validate the bonding procedure used to assemble the OREO oriented layer [6], verifying the correct inter-alignment of the crystals in the matrix. Furthermore, improved longitudinal shower containment is observed in the axial configuration, i.e., when the crystallographic axis is aligned with respect to the particle beam. This improvement would enable a substantial reduction both in the cost and volume of electromagnetic calorimeters, as well as an improved particle-identification performance for γ/hadron discrimination and an enhanced γ-detection efficiency. These features make OREO a promising option for forward calorimetry at future colliders, fixed-target and beam dump experiments, as well as for space-based astrophysics detectors.[1] L. Bandiera et al. “A highly-compact and ultra-fast homogeneous electromagnetic calorimeter based on oriented lead tungstate crystals”. (2023).
DOI: https://doi.org/10.3389/fphy.2023.1254020.[2] U. I. Uggerhøj. “The interaction of relativistic particles with strong crystalline fields”. (2005).
DOI: https://doi.org/10.1103/RevModPhys.77.1131.
URL: https://link.aps.org/doi/10.1103/RevModPhys.77.1131.[3] L. Bandiera et al. “Strong Reduction of the Effective Radiation Length in an Axially Oriented Scintillator Crystal”. (2018).
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.021603.[4] M. Soldani et al. “Strong enhancement of electromagnetic shower development induced by high-energy photons in a thick oriented tungsten crystal”. (2023).
DOI: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-023-11247-x.[5] M. Korzhik et al. “Ultrafast PWO scintillator for future high energy physics instrumentation”. (2022).
DOI: https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166781.
URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900222002881.[6] L. Malagutti et al. “High-precision alignment techniques for realizing an ultracompact electromagnetic calorimeter using oriented high-Z scintillator crystals”. (2024).
DOI: https://doi.org/10.1016/j.nima.2024.169869.
URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900224007952.Speaker: Sofia Mangiacavalli (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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CRILIN: un calorimetro semi-omogeneo per la nuova generazione di collisori
CRILIN è un innovativo calorimetro elettromagnetico semi-omogeneo, ideato per rispondere agli stringenti requisiti per i rivelatori dei collisori di futura generazione. La tecnologia si basa su cristalli di PbF$_2$ di dimensioni 1x1x4 cm$^3$ letti da UV-SiPMs. La combinazione di elevata granularità, segmentazione longitudinale, elevata risoluzione temporale e buona risoluzione energetica rende questa tecnologia ideale per l’utilizzo di tecniche di Particle Flow. Al contempo, l’intrinseca resistenza alla radiazione permette l’operatività in ambienti a fondo elevato. Test su fascio con il Prototipo-1, una matrice composta da 2 strati di 3x3 cristalli, hanno dimostrato una risoluzione temporale inferiore a 50 ps per depositi di energia superiori a 1 GeV. Test di irradiazione hanno validato l’operatività del prototipo per dosi TID fino a 10 kGy/anno e fluenza di $10^{14}$ neutroni/(cm$^2 \,\cdot$ anno). Le recenti campagne di test hanno permesso di valutare la risoluzione spaziale e di ottimizzare la raccolta di luce tramite trattamenti superficiali e rivestimenti. Il Prototipo-2, una matrice di 5 strati di 7x7 cristalli con dimensione 1.3x1.3x4 cm$^3$, è attualmente in costruzione allo scopo di valutare la risoluzione energetica. Questa presentazione discute i risultati dei più recenti test su fascio e lo stato della costruzione del prototipo 7x7, inclusi i relativi studi di simulazione.
Speaker: Leonardo Palombini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Pausa caffè
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Nuove Tecnologie
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Il tracciatore interno CGEM-IT a BESIII: Status e primi risultati
BESIII, in funzione dal 2009 presso il collisore leptonico BEPCII dell’Istituto di fisica delle alte energie di Pechino, copre energie nel centro di massa da 2.0 a 4.95 GeV; il suo programma di fisica è stato esteso fino al 2030. Nel 2024, BEPCII e BESIII sono entrati in una fase di potenziamento. Con l'aggiunta di cavità a RF nell’acceleratore, si mira a un aumento di un fattore tre della luminosità istantanea a un’energia di singolo fascio di 2.35 GeV. Allo stesso tempo, la camera a deriva interna, con ridotta efficienza, è stata sostituita da un tracciatore interno cilindrico a GEM (CGEM-IT) per migliorare la tolleranza alla radiazione, l'operazione ad alti rate e la ricostruzione di vertici secondari. Il CGEM-IT comprende tre strati coassiali cilindrici di tripla GEM e un sistema di acquisizione dati dedicato (ASIC TIGER e schede di lettura GEMROC con FPGA ArriaV). L'acquisizione di dati da raggi cosmici ha mostrato risoluzione di 200 µm per tracce quasi ortogonali ed efficienza del 95% per strato. Riportiamo l’installazione (completata nel dicembre 2024) ed i primi risultati di caratterizzazione del rivelatore.
Speakers: Federico Matias Melendi a nome del gruppo di lavoro CGEM-IT (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Marco Scodeggio (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Nuovo concetto di camera a deriva come tracciatore ultra-leggero per il rivelatore SAND
Il rivelatore SAND (System for On-Axis Neutrino Detection) fa parte del complesso del Near Detector di DUNE ed è composto da un magnete superconduttore, un calorimetro elettromagnetico, un bersaglio attivo di Argon liquido e un bersaglio-tracciatore leggero ed innovativo formato da fogli di grafite e polipropilene intervallati a piani di tracciamento.
I requisiti per quest'ultimo sottorivelatore sono una risoluzione spaziale di 200 $\mu m$ e una risoluzione sul momento delle particelle cariche inferiore al 5% a 1 GeV/c.Grazie ad un progetto innovativo attualmente in fase di studio, basato sulla tecnologia delle camere a deriva, è possibile soddisfare i requisiti sulle prestazioni combinando la semplicità della costruzione con l’affidabilità di una tecnologia ben conosciuta.
La proposta consiste in una struttura modulare composta da strati attivi alternati a bersagli passivi. Lo strato attivo è formato da tre piani di fili separati da fogli di Mylar bi-alluminato; in ciascun piano, fili di segnale si alternano a fili di campo.Descriverò la realizzazione dei primi due prototipi di camera a deriva per SAND, insieme ad una prima stima delle prestazioni in termini di risoluzione spaziale e temporale, ottenute tramite l'esposizione a raggi cosmici e ai muoni prodotti dalla linea di fascio SPS del CERN. L'acquisizione dati è stata effettuata utilizzando l'ASIC TIGER. Questo studio ha fornito elementi quantitativi che hanno consentito di validare il design scelto per la camera a deriva.
Speaker: Francesco Chiapponi (Università di Bologna e INFN - Sezione di Bologna) -
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ASIX: An Analog Spectral Imager for X-rays
The Analog Spectral Imager for X-rays (ASIX) is a project aimed at developing a new class of hybrid X-ray detector for event-driven imaging and spectroscopy for high throughput space applications. The design goals for the detector are a high spatial (5 $\mu$m) and spectral (300 eV FWHM @ 8 keV) resolution, at a maximum global readout rate of 100kHz. The ASIX spectroscopic and imaging capabilities are both obtained in real time due to the processing electronics integrated inside the detector front-end.
This work presents the current stage of the development of the project. We shall describe the Monte Carlo simulation of the detector assembly, the event-level analysis and the basic requirements for the new readout chip to be developed as part of the proposal. We shall also describe the validation tests that we performed with a dedicated breadboard, where a pixelated silicon sensor is coupled with a pre-existent custom ASIC, originally developed for the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) mission.
Speakers: Juan Sebastian Hincapie Tarquino (Università degli Studi di Trento, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Luca Baldini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Ronaldo Bellazzini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Augusto Cattafesta (Università di Pisa), Massimo Minuti (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Carmelo Sgro' (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Sviluppo di detector compatto ed innovativo per il progetto SpaceItUP! dedicato alla detezione di radiazione ionizzante attraverso un readout basato su SiPM
In questo contributo, presentiamo la progettazione e realizzazione di un prototipo di detector come risultato della partecipazione al progetto multidisciplinare SPACE IT UP!, che include oltre trenta istituzioni tra università, enti di ricerca e partner industriali e che, tra gli obbiettivi principali, punta allo sviluppo di tecnologie avanzate per l’esplorazione dello spazio e le osservazioni della Terra. A tal fine, proponiamo un rivelatore da utilizzare in future missioni in orbita terrestre e in Low Earth Orbit (LEO) compatto, modulare e a basso consumo dedicato alla rivelazione di fotoni nell’intervallo 0,1–30 MeV — di interesse per Terrestrial Gamma-ray Flashes (TGF), transienti gamma e fenomeni atmosferici ad alta energia — nonché elettroni e protoni cosmici fino a circa 100–200 MeV, rilevanti per studi di space weather e accoppiamento magnetosfera–ionosfera–litosfera.
Il detector è realizzato tramite l’integrazione di materiali scintillatori e Silicon Photomultipliers (SiPM) ed implementa due strati di cristalli scintillatori inorganici per la misura dell’energia, degli strati di scintillatore plastico per trigger e tracciamento, e un sistema attivo di anti-coincidenza (ACS) per l’esclusione del fondo e il tagging dei fotoni, sistemi la cui architettura modulare permette lo studio e la valutazione di diverse configurazioni. Per migliorare la discriminazione degli elettroni relativistici rispetto a protoni e nuclei più pesanti, è inoltre integrato un sottomodulo Cherenkov rimovibile, basato su radiatori in PMMA accoppiati a matrici di SiPM che sfrutta emissione Cherenkov direzionale e tecniche di wavelength shifting ed il cui design modulare consente l’utilizzo sia stand-alone sia nella configurazione completa.
Il readout del segnale è effettuato tramite MPPC Hamamatsu e SiPM FBK NUV-HD di nuova generazione, montati nello stesso package per un confronto diretto. Il sistema di acquisizione dati, basato su front-end modulari e architettura flessibile con System-on-Module (ARM + FPGA) e ASIC a basso consumo (RADIOROC2), consente misure simultanee di carica e tempo con basso rumore. Questo lavoro si concentra sulla progettazione a livello di sistema, sulla protipazione e sulla validazione preliminare delle prestazioni, contribuendo con una componente tecnologica chiave agli obiettivi più ampi di SpaceItUp! e alle sue applicazioni nell’Osservazione della Terra o nell’Astrofisica delle Alte Energie.Speaker: Matteo Tambone (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Frontiera dell'Intensità
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Radiative return at NLOPS accuracy
The anomalous magnetic moment of the muon, $a_\mu = (g-2)_\mu/2$, provides one of the most stringent tests of the Standard Model and it is a sensitive probe of new physics.
The dominant theoretical uncertainty in the calculation of $a_\mu$ arises from the leading-order hadronic vacuum polarization effects. The latter are evaluated through ab initio lattice QCD calculations or through data-driven dispersive analyses based on $e^+e^- \to \mathrm{hadrons}$ cross section data. Presently, the predictions of the two approaches are in disagreement and clarifying this discrepancy, referred to as the ''new muon $g-2$ puzzle'', is essential for a satisfactory comparison between data and theory.In dispersive evaluations, the $e^+e^- \to \pi^+\pi^-$ process gives the dominant contribution and is measured either via energy scans or through the radiative return method, where initial-state radiation allows to probe a continuous range of the hadronic invariant masses at fixed beam energy. A theoretical description of $e^+e^- \to X^+X^-\gamma$, with $X=\{\pi,\mu\}$, accurate at the 0.1\% level and including all relevant radiative effects, is crucial for radiative return measurements.
The contribution presented here focuses on a state-of-the-art theoretical description of radiative return processes at flavour factories, based on the matching of exact next-to-leading order (NLO) corrections with a Parton Shower (PS) algorithm. This NLOPS approach allows for the fully exclusive simulation of multiple photon emission while retaining NLO accuracy for observables involving a hard photon in the final state.
For pion pair production, the NLO corrections are evaluated in the ${\rm F}\times\mathrm{sQED}$ scheme, where the scalar QED amplitudes describing point-like pions are factorized and multiplied by the pion form factor at the appropriate virtualities. This approach provides a realistic and theoretically consistent description of photon radiation in the presence of hadronic structure effects, which is essential for precision studies of the $e^+e^- \to \pi^+\pi^-\gamma$ process.
These developments are implemented in an updated version of the Monte Carlo event generator BabaYaga@NLO, providing improved theoretical accuracy for the simulation and analysis of radiative return measurements. The resulting predictions are directly applicable to ongoing and future precision studies at flavour factories, where sub-percent control of radiative effects is required, and represent a concrete step toward reducing the theoretical uncertainties affecting the dispersive determination of the hadronic contribution to $a_\mu$.
Speaker: Marco Ghilardi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Ricerca della particella X17 con l'esperimento PADME
L'esperimento PADME presso i Laboratori Nazionali di Frascati dell'INFN ha condotto una ricerca dell'ipotetica particella X17, tramite osservazione dei prodotti delle collisioni del fascio di positroni della facility BTF dei LNF su un bersaglio fisso di diamante.
L'energia del fascio è stata variata nell'intervallo 265–300 MeV, corrispondente a valori di √s compresi tra 16,4 e 17,5 MeV, coprendo così completamente la regione del centro di massa identificata dalla
collaborazione ATOMKI come significativa per l'osservazione della particella X17.Il risultato dell'analisi mostra un eccesso di circa 2 sigma in corrispondenza della massa favorita da ATOMKI. Una nuova campagna di acquisizione dati, con un rivelatore migliorato, è stata effettuata durante l'estate e l'autunno del 2025, con l'obiettivo di migliorare la
sensibilità della ricerca.Speaker: Paolo Valente (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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L’esperimento MUonE: terza via per capire il g-2 del muone
L’esperimento MUonE, in corso di preparazione al CERN, ha come obiettivo la misura del running dell’accoppiamento elettromagnetico $\alpha$ nel processo di scattering elastico $\mu e$, da cui si può ottenere il contributo adronico dominante al momento magnetico anomalo del muone. Il metodo si basa sulla collisione di muoni da 160 GeV del fascio di alta intensità M2 del CERN contro bersagli fissi e sottili di materiale a basso Z, e costituisce una alternativa al tradizionale integrale dispersivo delle sezioni d’urto adroniche di annichilazione $e^+e^-$. Quest’ultimo presenta tensioni rispetto alla misura dell’esperimento g-2, che invece si trova in accordo con la predizione puramente teorica del calcolo di QCD su reticolo. Il metodo di MUonE, essendo completamente indipendente e data-driven, costituisce quindi una terza via. La maggiore difficoltà della misura di MUonE è rappresentata dal controllo degli effetti sistematici. Nell’estate del 2025 è stato realizzato un run di test con una versione ridotta ma completa dell’apparato, della durata di due mesi. Si presenteranno i risultati preliminari e si discuteranno i piani futuri.
Speakers: Emma Hess (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Eugenia Spedicato (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Giovanni Abbiendi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Un nuovo metodo per il PID nell'esperimento ICARUS di Fermilab
L’obiettivo del programma Short-Baseline Neutrino (SBN) di Fermilab è lo studio e il chiarimento delle anomalie osservate nelle oscillazioni di neutrini a corta baseline, come l’apparizione di in un fascio di $\bar{\nu}_e$ in un fascio di $\bar{\nu}_{\mu}$ osservata da LSND, o la scomparsa di $\nu_e$ osservata da BEST, GALLEX e SAGE. Questi risultati non sono compatibili con il paradigma delle oscillazioni a tre sapori e possono essere interpretati come un’indicazione dell’esistenza di un neutrino sterile e un conseguente $\Delta m^2 \sim \mathcal{O}(1\,\mathrm{eV}^2)$.
SBN è composto da un near (SBND) e da un far detector (ICARUS), entrambi esposti al fascio di $\nu_{\mu}$ di 0.8 GeV del Booster Neutrino Beam, mentre ICARUS riceve anche il fascio di $\nu_{\mu}$ di 1.5 GeV proveniente dal Main Injector, contenente una frazione significativa di $\nu_e$.
Questa configurazione consente a SBN di effettuare una ricerca estremamente sensibile di segnali di apparizione $\nu_{\mu}\to \nu_e$, insieme allo studio della scomparsa di $\nu_e$ e $\nu_{\mu}$, coprendo la regione dei parametri consentita da LSND con un livello di confidenza del 99% e una significatività di 5$\sigma$. In particolare, ICARUS è composto da quattro LArTPC con una massa attiva totale di 476 tonnellate, che permettono di ricostruire le tracce delle particelle ionizzanti con elevata risoluzione spaziale e calorimetrica. Pertanto, un’identificazione accurata delle particelle (PID) è cruciale per determinare correttamente il sapore del neutrino attraverso l’identificazione delle particelle cariche prodotte nell’interazione. La presentazione discute lo stato attuale di un nuovo approccio di PID basato sullo studio del dE/dx misurato lungo le tracce mediante likelihood ratios e tecniche di machine learning. Questo nuovo strumento fornisce un miglioramento significativo delle capacità di PID in ICARUS.Speaker: Nicola Sommaggio (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Frontiera dell'Intensità
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Ricerca di violazione del sapore nei leptoni carichi con l'esperimento Mu2e
L’esperimento Mu2e al Fermilab ha come obiettivo la ricerca della violazione di sapore nei leptoni carichi attraverso la conversione coerente di un muone in un elettrone, senza l’emissione di neutrini, nel campo di un nucleo di alluminio. L’osservazione di questo processo, proibito nel Modello Standard e fortemente soppresso nelle sue estensioni minimali, rappresenterebbe un segnale inequivocabile di nuova fisica. Mu2e si propone di raggiungere una sensibilità di $R_{\mu e} \sim 10^{-17}$, migliorando di quattro ordini di grandezza i limiti sperimentali attuali. Tale sensibilità consentirà di esplorare diversi scenari di nuova fisica oltre il Modello Standard, rendendo accessibili scale di energia fino a $10^4$ TeV. L'esperimento è attualmente in costruzione presso la sala sperimentale e il calorimetro elettromagnetico, principale contributo INFN all'esperimento, è in fase di commissioning.
In questa presentazione verranno discusse le motivazioni fisiche alla base di Mu2e e il design dell’apparato sperimentale, fornendo una panoramica sullo stato attuale dell’esperimento in vista dell’inizio della presa dati previsto per il 2027.Speaker: Sabrina Salamino (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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L’esperimento SHiP alla Beam Dump Facility ad alta intensità nel CERN SPS
Il Modello Standard della Fisica delle Particelle è continuamente testato da misure ad altissima precisione, senza attualmente evidenti discrepanze nei risultati sperimentali. Numerosi fenomeni osservati rimangono però inspiegati, tra cui la massa dei neutrini, l'asimmetria materia-antimateria e la materia oscura. Le ricerche della fisica Oltre Il Modello Standard che dovrebbe essere alla base di queste anomalie richiedono senza dubbio un approccio diversificato, con esperimenti alla frontiera
dell’energia e dell’intensità.
Il CERN riconosce fortemente questa esigenza e promuove un'ampia diversità di programmi sperimentali. Tra questi, un ruolo di primo piano è ricoperto dall’esperimento SHiP (Search for Hidden Particles), in una Beam Dump Facility ad alta intensità presso l'acceleratore SPS del CERN. SHiP, approvato nel 2024, ha l'obiettivo di esplorare nella frontiera dell’alta intensità le cosiddette "particelle debolmente interagenti" attraverso l'osservazione dei loro decadimenti o della loro diffusione. L'inizio della presa dati è previsto per il 2032.
L’esperimento è costituito da due sistemi complementari di rivelazione a valle di un sistema di magneti per la reiezione dei muoni: lo Scattering and Neutrino Detector (SND), per la misura di sezioni d’urto di interazione di neutrino e la ricerca di materia oscura leggera, seguito da un volume di decadimento lungo 50 m e l’Hidden Sector Decay Spectrometer (HSDS), per la rivelazione dei decadimenti di particelle Oltre il Modello Standard.
In questo intervento, discuterò lo stato dell'esperimento, la sua sensibilità nella ricerca delle particelle debolmente interagenti e la capacità di SHiP di effettuare misure uniche nella fisica dei neutrini, affrontando tutte le sfide sperimentali connesse. Questo esperimento rappresenta un'importante opportunità per sondare territori ancora inesplorati della fisica fondamentale, offrendo una prospettiva unica per rispondere ad alcune delle domande più profonde sulla natura dell'universo. Inoltre, SHiP beneficerà della sinergia con l'upgrade dell'esperimento SND@LHC previsto per Hi-Lumi LHC, il cui sviluppo e funzionamento offriranno un'importante opportunità per il rivelatore di neutrini di SHiP.Speaker: Antonio Iuliano (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Frontiera dell'Energia
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Antideuteron production from beauty-hadron decay: prospects for searches at the LHC
Cosmic ray light antinuclei have been identified as a smoking-gun for indirect detection of dark matter. Species as $\overline{\rm{d}}$, $^3\overline{\mathrm{He}}$, and $^4\overline{\mathrm{He}}$, although in reach at the accelerators, have never been observed in cosmic rays. At low kinetic energies (below $\sim 1$ GeV/n), the dark matter signal is predicted to exceed the expected flux of secondary antinuclei produced by interaction of primary cosmic rays with the interstellar matter, mostly in the p-p, p-A channel, by 2-3 orders of magnitude. In 2021, a new channel was proposed in which dark matter annihilation can produce beauty hadrons, which subsequently decay into antinucleons. Through coalescence, these antinucleons can form light antinuclei. We present in this work, the first estimates in literature of the branching ratios for the decays $\overline{\Lambda_b} \to \bar{\rm{d}} + \rm{X}$ and $\rm{B^-} \to \bar{\rm{d}} + \rm{X}$. Simulation in PYTHIA were performed to generate beauty hadrons and model their decays. A state-of-the-art coalescence model is then applied to the final-state antinucleons to form antideuterons. Based on these estimates, we discuss the requirements for achieving, at the LHC, the first observation of these channels, in terms of both geometric acceptance and particle-identification capabilities.
Speakers: Francesca Bellini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Marta Razza (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Nicolò Jacazio (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Anomaly detection per le ricerche BSM in stati finali completamente adronici utilizzando collisioni pp a √s = 13 TeV con il rivelatore ATLAS
Una parte fondamentale del programma di fisica degli esperimenti al Large Hadron Collider (LHC) è la ricerca di fisica oltre il Modello Standard (BSM).
Le tecniche di analisi dati basate su anomaly detection (AD) stanno riscuotendo un notevole e crescente interesse nella comunità della fisica delle alte energie. Esse mirano ad identificare “anomalie” nei dati, ovvero eventi che si discostano in modo significativo dal fondo sperimentale senza assumere un particolare modello di nuova fisica BSM. In tal senso, le tecniche basate su algoritmi avanzati machine learning (ML) forniscono un potente supporto per lo sviluppo di analisi di tipo anomaly detection.
A differenza dei tradizionali metodi ML basati su classificazione supervisionata, i metodi di anomaly detection operano in modo non supervisionato o debolmente supervisionato. Un primo importante risultato sfruttando un algoritmo completamente non supervisionato è stato ottenuto dalla collaborazione ATLAS nello studio del canale di nuova fisica completamente adronico Y → XH → qqqq, dove una Variational Recurrent Neural Network è stata addestrata direttamente su jet adronici.
A partire da questo lavoro pionieristico, verranno esaminati i più recenti sviluppi nell’ambito dell’anomaly detection su stati finali completamente adronici all’interno della collaborazione ATLAS. In particolare, saranno discussi due principali approcci: Deep Transformer e Graph Anomaly Detection. Verranno, infine, presentati i primi risultati ottenuti dalla collaborazione ATLAS nella ricerca di risonanze dibosoniche ad alta massa in stati finali completamente adronici con dati del Run 3 ad LHC.
Speaker: Antonio D'Avanzo (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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A caccia di particelle cariche a lunga vita media con l’esperimento ATLAS al LHC
Le particelle a lunga vita media sono previste in numerosi modelli che estendono il Modello Standard. Al LHC, particelle cariche pesanti a vita media lunga danno origine a segnature sperimentali con un alta ionizzazione e un tempo di volo lungo. Nell’esperimento ATLAS, particelle cariche con masse superiori a 200 GeV e vite medie maggiori di 10 ns vengono selezionate sfruttando le informazioni di ionizzazione nel rivelatore a pixel e le misure di tempo di volo nei calorimetri e nello spettrometro a muoni. Il contributo presenta una nuova ricerca di particelle lente, cariche e a vita media lunga nell’esperimento ATLAS, che sfrutta in modo congiunto diverse informazioni a livello di rivelatore. L’analisi utilizza un campione di dati combinato costituito dal l’intero dataset (140 fb$^{-1}$) di Run 2 e da una frazione (165 fb$^{-1}$) dei dati di Run 3 di collisioni pp, estendendo la sensibilità delle precedenti ricerche ATLAS. Nella presentazione verranno discusse in particolare le prestazioni della ricostruzione delle particelle lente e la calibrazione dei tempi nello spettrometro a muoni, oltre alle strategie di stima dei contributi di fondo.
Speaker: Serafima Nechaeva (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Particelle a lunga vita media in CMS: nuove possibilità grazie ai trigger di Run 3
Diversi modelli teorici che estendono il modello standard, tra cui alcuni modelli di supersimmetria e di “hidden sector”, prevedono l’esistenza di particelle a lunga vita media con lunghezze di decadimento macroscopiche e che possono quindi percorrere una distanza misurabile nel rivelatore prima di decadere. Nell’attuale fase di presa dati (Run 3) dell’esperimento CMS, l’elevata luminosità integrata e la presenza di trigger dedicati con muoni che originano da un punto spostato rispetto al punto di collisione (detti muoni “displaced”) consentono di investigare un’ampia gamma di modelli con particelle a lunga vita media che decadono in muoni. Rispetto alla fase di presa dati precedente (Run 2) i nuovi trigger riducono le soglie di pT del muone fino a 10 GeV e coprono un intervallo di lunghezze di decadimento più ampio, da centinaia di micrometri a diversi metri. Verrà presentata una ricerca inclusiva di particelle esotiche a lunga vita media basata sulla ricerca di una coppia di muoni di carica opposta che originano da un vertice secondario separato spazialmente dal punto di interazione protone-protone. I risultati sono interpretati nel quadro del modello di Hidden Abelian Higgs (HAHM) in cui il bosone di Higgs decade in una coppia di fotoni oscuri a lunga vita media. Con i dati raccolti nel solo primo anno di Run 3, questa analisi ha imposto limiti a questo modello più stringenti in ampie regioni di vita media rispetto all’analisi analoga di Run 2, utilizzando una luminosità integrata minore. Sarà discusso il nuovo potenziale offerto da Run 3 per le ricerche di particelle a lunga vita media in CMS, mettendo in luce le capacità di esplorare scenari finora inaccessibili.
Speaker: Marco Cruciani (University of Bologna and INFN) -
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Identificazione di Emerging Jet con tecniche di machine learning ad ATLAS
La classificazione dei jet adronici in base al loro sapore, utile per l’identificazione delle particelle prodotte in collisioni ad alta energia, ha beneficiato di un notevole miglioramento con l’introduzione di tecniche di machine learning. A tale proposito, l’esperimento ATLAS ha recentemente sviluppato le reti neurali GN2 e GN3, che parallelamente svolgono anche l’identificazione dell’origine delle tracce e dei vertici secondari all’interno dei jet. La struttura di tali reti neurali è stata ripresa e adattata al riconoscimento di jet costituenti possibili segnature di fisica oltre il Modello Standard, anch’essi caratterizzati dalla presenza di vertici secondari: i cosiddetti Emerging Jet.
Alcuni modelli per la Materia Oscura prevedono l’esistenza di un Settore Oscuro, composto da Dark Quark e Dark Gluon che interagiscono tra loro attraverso una Dark QCD, simile alla QCD del Modello Standard. Una o più particelle, dette portali, si accoppiano a entrambi i settori Dark e Standard.
Agli acceleratori i Dark Quark possono venire prodotti attraverso questi portali in collisioni adroniche o leptoniche, e quindi iniziare uno sciame partonico e adronizzare in particelle di Materia Oscura, che formano jet detti Dark Jet. In base alla vita media delle particelle costituenti i Dark Jet e alla loro probabilità di decadere in particelle visibili del settore Standard, si identificano diversi stati finali, tra cui Semi-Visible ed Emerging Jet.
La rete neurale GN3ej, in una sua prima versione, è stata utilizzata per l’identificazione di Emerging Jet nella prima ricerca di tale segnatura ad ATLAS, effettuata sui dati raccolti nel 2022 e 2023.
Saranno presentati gli ultimi studi sull’ottimizzazione del riconoscimento degli Emerging Jet tramite la rete neurale GN3ej e le prospettive per una sua futura applicazione nelle analisi dei dati raccolti durante il Run 3 dall’esperimento ATLAS.Speaker: Giulia Cossutti (Università degli Studi di Trieste e INFN Sezione di Trieste, Gruppo Collegato di Udine) -
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Identificazione della carica dei jets da quark pesanti all’esperimento ATLAS
L'utilizzo di algoritmi avanzati di machine learning, come i transformer, ha migliorato in modo significativo le prestazioni degli algoritmi di identificazione dei jets iniziati da quark pesanti all’esperimento ATLAS permettendo un’ottima discriminazione tra jets da quark b, c o da quark leggeri. Tradizionalmente gli algoritmi di flavour tagging (i cosiddetti taggers) sono sempre stati agnostici per quanto riguarda la carica dei jets, limitandosi a identificare il sapore senza distinguere tra quark e antiquark. In questo contributo viene presentata un’ estensione degli attuali taggers, introducendo la capacità di determinare la carica del quark che ha generato il jet. Studi su simulazioni mostrano per la prima volta risultati promettenti nella discriminazione tra jet originati da un quark b e dalla sua anti-particella, con una purezza superiore al 70%, che supera il 75% nel caso dei c-jets. La possibilità di classificare la carica dei jets apre così nuove opportunità per misure innovative del Modello Standard e per ricerche di nuova fisica oltre il Modello Standard. Dopo aver presentato l’implementazione e le prestazioni dell’algoritmo, verranno illustrati strategia e risultati preliminari per la misura dell’efficienza direttamente sui dati, attraverso tecniche dedicate di calibrazione.
Speaker: Andrea Milici (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Transformer-Based Tau Identification at the High-Level Trigger for the ATLAS experiment at the LHC
L’identificazione online dei decadimenti adronici del leptone tau al High-Level Trigger di ATLAS si è tradizionalmente basata su architetture di deep learning di tipo DeepSet, con prestazioni consolidate nelle operazioni di trigger. In parallelo, sono stati sviluppati approcci basati su reti neurali a grafo (GNN) e Transformer, in particolare nella ricostruzione offline (per l’identificazione di b- e c-jet) e in applicazioni online come il b-jet trigger, favorendo una convergenza verso tecnologie di machine learning uniformi tra diverse segnature fisiche.
In questo contributo si presenta l’adozione di una strategia basata su GNN per il riconoscimento di tau adronici al High-Level Trigger coerente con l’evoluzione complessiva degli algoritmi di tagging dell’esperimento.
L’approccio è stato impiegato nelle operazioni di trigger nel 2025 ed è in corso di
estensione e ottimizzazione per il run 2026.
Nel contributo si discutono le principali scelte di progettazione alla base di questa transizione e si mostra come l’architettura risultante consenta catene di trigger più inclusive e uniformi, facilitando l’identificazione multi-oggetto di decadimenti adronici di b, c e τ con diversa segnatura. Particolare attenzione è posta al comportamento delle GNN in ambienti complessi, a supporto di strategie di trigger future mirate a stati finali complicati.Speaker: Lucio Derin (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Pausa caffè
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Frontiera dell'Energia
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Ricerca di Dark Neutrinos con il rivelatore SAND dell'esperimento DUNE
DUNE è un esperimento di nuova generazione per la fisica dei neutrini, attualmente in costruzione negli Stati Uniti. L'esperimento utilizzerà un fascio di neutrini di alta intensità e due complessi di rivelatori (Near e Far Detector) distanti 1300 km. DUNE avrà come obiettivo primario la determinazione dei parametri delle oscillazioni dei neutrini ancora non misurati; inoltre, l'esperimento consentirà lo sviluppo di un ampio programma di ricerche di fisica oltre il Modello Standard (BSM).
Il rivelatore SAND (System for On-Axis Neutrino Detection), parte complesso del Near Detector, sfrutterà l'elevata intensità del fascio e la combinazione di un tracciatore leggero ad alta risoluzione spaziale basato su rivelatori a gas, e di un calorimetro elettromagnetico, entrambi in campo magnetico, per investigare fenomeni BSM, tra cui i Dark Neutrinos. Questa classe di modelli prevede la produzione di Heavy Neutral Leptons nello scattering di neutrini standard e il loro decadimento in coppie di dileptoni tramite lo scambio di un bosone di gauge addizionale $Z^\prime$, o dark photon.
Il contributo proposto presenta una prima stima della sensibilità di SAND a modelli di Dark Neutrino con decadimenti in coppie $e^+e^-$. Un generatore di eventi dedicato ai Dark Neutrinos è stato integrato nella catena di simulazione standard di SAND e una classificazione multivariata è stata utilizzata per valutare la sensitività ai modelli considerati.
Speaker: Alessandro Ruggeri (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Upgrades and results from SND@LHC
SND@LHC is a stand-alone experiment to measure neutrinos produced at the LHC in an unexplored pseudo-rapidity region (7.2<𝜂<8.6). It is located at 480m from IP1 in the TI18 tunnel.
Its hybrid detector is composed of 800kg tungsten target-plates, interleaved with emulsion and electronic trackers, followed by a calorimeter and a muon system. This allows to identify all three neutrino flavours, opening a unique opportunity to probe heavy flavour production at the LHC in a pseudorapidity region not accessible to ATLAS, CMS and LHCb. The detector is also well suited to search for Feebly Interacting Particles in scattering signatures.
The experiment has been running successfully since 2022 and has undergone several relevant upgrades which increased the physics potential of the detector. This talk will focus on the most relevant results achieved, on the overall physics goals of SND@LHC and its detector upgrades.Speaker: Filippo Mei (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Primi risultati dell'esperimento TWOCRYST a LHC
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 queste osservabili per le particelle di breve durata è difficile a causa della loro breve vita. Negli ultimi anni abbiamo sviluppato nuove tecniche sperimentali per misurare direttamente i momenti di dipolo elettromagnetici dei barioni con charm, e potenzialmente anche per il leptone tau, al Large Hadron Collider (LHC). Discuteremo i risultati del test sperimentale TWOCRYST avvenuto nel 2025 nella regione IR3 dell'LHC per dimostrare la fattibilità di un esperimento a bersaglio fisso basato su cristalli curvi. Questo test ha validato la metodologia proposta e ha stabilito le basi per il futuro esperimento ALADDIN per la misura dei momenti di dipolo di barioni con charm. Infine, discuteremo le prospettive per le misure e la sensibilità prevista.
Speaker: Federico Zangari (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Astroparticelle e Cosmologia
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Latest results from the DAMPE space mission
The DArk Matter Particle Explorer (DAMPE), launched in December 2015, is a space-based calorimeter designed for high-energy cosmic ray detection (tens of GeV to hundreds of TeV), gamma-ray astronomy, and indirect dark matter searches, benefiting from its large acceptance and excellent charge/energy resolution. After more than ten years of smooth on-orbit operations, DAMPE has delivered precision measurements of galactic cosmic ray fluxes, including new spectral features in proton and helium spectra, secondary-to-primary ratios such as B/C, and ongoing analyses of light, intermediate, and heavy nuclei. Recent results reveal charge-dependent spectral softenings from proton to iron at ~15 TV rigidity. These measurements offer crucial insights into cosmic ray acceleration and propagation. The presentation will also highlight recent gamma-ray observations and constraints on dark matter annihilation/decay from the DAMPE mission.
Speakers: Irene Cagnoli (GSSI & INFN), Ivan De Mitri (GSSI & INFN), Mr Pierpaolo Savina (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Unique Properties of Primary Cosmic Rays measured by the Alpha Magnetic Spectrometer
We present the properties of primary cosmic rays Proton (p), Helium (He), Carbon (C), Oxygen (O), Neon (Ne), Magnesium (Mg), Silicon (Si), Sulfur (S), Iron (Fe) and Nickel (Ni) fluxes measured by the Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) on the international Space Station from May 19, 2011 to November 11, 2024. The measurements show that the proton flux has two components with one similar to He and the other is unique to p. All the fluxes deviate from a single power law above 100 GV. The He, C and O fluxes have an identical rigidity dependence above 60 GV, and Ne, Mg, Si and S fluxes also have identical rigidity dependence above 86 GV, however it is distinctly different from He-C-O. Unexpectedly, the Fe and Ni fluxes exhibit identical rigidity dependence and above 100 GV their rigidity dependence is identical to the He, C and O fluxes. In conclusions, data shows that there are only three classes of primary cosmic rays.
Speaker: Alessio Ubaldi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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Searches for cosmic neutrino point source with KM3NeT
The KM3NeT Collaboration is building two deep-sea Cherenkov neutrino telescopes in the Mediterranean Sea. KM3NeT/ARCA, located off the coast of Sicily, is designed to detect TeV–PeV neutrinos. With an angular resolution lower than 0.1° for muon neutrinos above 300 TeV and an optimal visibility of the Galactic plane and Galactic Centre, KM3NeT/ARCA is particularly well suited to search for cosmic neutrino sources. KM3NeT/ORCA, being built off the coast of Toulon, France, is optimised for the study of neutrinos in the GeV–TeV range, primarily to determine the neutrino mass ordering, while also contributing to astrophysical searches at lower energies and enhancing sensitivity to softer spectra.
In this contribution, results on searches for neutrino point sources are presented. The analyses use a binned likelihood approach and are based on data collected by KM3NeT/ARCA and KM3NeT/ORCA during their construction phases, with evolving detector geometries. Together, these analyses demonstrate KM3NeT’s growing capability to detect and localise neutrino sources across a broad energy range, strengthening its role in the global multi-messenger network.Speaker: Ilaria Del Rosso (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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The NUSES space mission
NUSES is a space mission hosting two scientific payloads, Zirè and Terzina, both characterized by an innovative SiPM-based readout system. Zirè will measure fluxes of electrons, protons, and light nuclei from a few to hundreds of MeV, and will explore new techniques for MeV photon detection and MILC signal monitoring. Terzina will observe near-UV and visible emissions from the Earth’s limb on nanosecond timescales. It will test the feasibility of detecting Cherenkov light from extensive air showers produced by ultra-high-energy cosmic rays (UHECRs) or Earth-skimming high-energy neutrinos. This presentation will outline the current status of the NUSES mission design and highlight its key scientific and technological objectives.
Speaker: Diptiranjan Pattanaik (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) -
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The PGLis Model: A Tool for Long-Term Galactic Cosmic Ray Forecasting
The modulation of galactic cosmic rays (GCRs), driven by the evolution of the heliospheric magnetic field, strongly influences the intensity of cosmic rays reaching near-Earth space. Characterizing this process is crucial both for advancing our understanding of cosmic-ray transport and for assessing radiation exposure and related hazards in space environments.
Here we present the PGLis model, a newly developed forecasting framework designed for the long-term prediction of galactic cosmic-ray fluxes near Earth. The model is the result of a synergistic effort between the Università degli Studi di Perugia (PG) and LIP - Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas in Lisbon (Lis), and is based on a numerical solution of charged-particle transport in the heliosphere, coupled to the temporal variability of solar-activity proxies.
The PGLis model has been validated using multi-species flux measurements from space-based instruments such as PAMELA, AMS-02, and ACE, implementing signal demodulation techniques and a cross-correlation strategy between delayed solar sunspot number and effective modulation parameters. This approach accounts for the dynamic time-delay response of GCR fluxes with respect to solar activity.
The model demonstrates strong performance in reconstructing and forecasting across a broad, multi-channel, multi-species testing dataset, spanning different energy ranges and solar phases.
When combined with flux-to-dose conversion calculations, the model also shows strong capability in reconstructing dosimetric measurements in near-Earth space.
Furthermore, when coupled with solar-proxy forecasting models, PGLis enables decadal-scale predictions of GCR fluxes, thereby supporting long-term planning and radiation-risk assessment for future space missions.Speakers: Bruna Bertucci (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), David Pelosi (Phd Student, Università degli Studi di Perugia & INFN Sez. Perugia), Emanuele Fiandrini (PG), Prof. Fernando Barão (Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas), Miguel Reis Orcinha (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Nicola Tomassetti (Università degli Studi di Perugia & INFN)
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Pranzo
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Contributi su invito
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Evoluzione del calcolo per la fisica sperimentale alle alte energieSpeaker: Lucio Anderlini (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
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Saluti istituzionali: Conclusioni e premiazioni
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