What Next

Domande per i GdL

DM

• Nel ’17 avremo i (primi) risultati dei 1-ton DM exps. che arriveranno a testare WIMP di 50-1000 GeV con cross-sections di 10^-10 – 10^-11 pb. Se non vedono niente, che si fa? Si procede ai cosiddetti n-tons DM exps. ( con n=3,4, 5 ) ; vale la pena, che difficolta’ ci sono, quanto ci si avvicina al limite invalicabile del fondo di neutrini? Quanto ci si guadagna a migliorare da 10^-10 a 10^-12 pb, ad es. nella copertura di spazio susy (es. MSSM) DM? …

• E’ possibile battere il fondo di neutrini? Es. rivelatori DM direzionali (dove stiamo, che difficolta’ ci sono, cosa potremo realisticamente raggiungere, c’e’ qualcuno che ci si puo’ dedicare nell’infn.

• A parte i tradizionali WIMP di qualche decina di GeV, possiamo puntare a WIMP di qualche GeV ? C’e interesse teorico (es. DM asimmetrica, etc.) ? Come si fa ad andare a soglie di rilevazione sufficientemente basse: quali sono le alternative ai liquidi nobili,..?

• Rivelazione di modulazione (rifare DAMA) ? Rivelazione di direzionalita’? Ci sono caratteristiche model-independent dei WIMP in cui merita investire gli sforzi sperimentali?

• Strategie per WIMP molto pesanti (da centinaia di GeV in su – motivazione: se nuova fisica alla scala elw. e’ di qualche TeV, allora anche la sua particella + leggera potrebbe essere > 1 TeV); e’ meglio ricorrere a ricerche indirette, i.e. gamma-astronomia, o ricerche anti-materia, etc. ?

• E se poi la DM  non fossero WIMP?  Possiamo fare qualcosa noi come infn  ad es. per ricerche di assioni o ALP (axion-like particles) (sia con esperimenti “standard” a la Sikivie, CAST, IAXO, ADMX sia con nuove idee tipo CASPEr , o per neutrini pesanti (es. RH neutrini del TeV a la Shaposhnikov da cercare anche a LHC …), o se fossero particelle con interazioni ultra-deboli es. gravitini (possibilita’ la next LSP decada in gravitini, come si cerca?...)

• La DM che non ti aspetti: nuove idee per altri candidati “piu’ esotici”, strategie di ricerca innovative, altre proposte…

 
 
GW

• Ma alla fine c’e’ o non c’e’ il “no-lose theorem”: o nel ’16 abbiamo visto le GW o nel ’16 non le abbiamo viste e allora la GR, o almeno l’approssimazione che noi utilizziamo,  e’ messa in crisi ? Quanto siamo sicuri sulle “sorgenti sicure” di GW?

• Ammesso che nel ’16 le abbiamo viste, e poi che si fa? Si va (o meglio l’INFN e’ interessato ad andare)  verso la “GW astronomy” – osservatorio di onde graviatazionali- ,  es. verso l’ Einstein telescope visto che di Lisa se ne parlera’ nel ’30…?

• Qual e’ il giusto mix di esperimenti da terra e dallo spazio?

• Come estrarre nuona fisica dalla GW astronomy? Relic density di GW?

• Quali sono le potenzialita’ delle nuove tecnologie (interferometri ad atomi freddi, …)?

 
 
 
nu-less ββ   (+ nu-oscillations per ricerca di NP)

• Per il ’17 a che sensibilita’ si arriva nel nu-less ββ? Quanto della zona con gerarchia inversa si esplora ? Quanto grande rimane l’incertezza teorica sugli elementi di matrice nucleari ?

• Fino a dove ci possiamo spingere con la sensibilita’: nuovi exps. piu’ grandi, nuove tecniche per batter il fondo, nuovi nuclei da considerare, …

• Ammesso che da qualche parte ( Nova+T2K, DayaBay2-Juno, Pingu, etc.) si arrivi a determinare se siamo nella gerarchia diretta o inversa, poi? i.e. se si trova che e’ inversa riusciremo a coprire tutta la regione , con che exps., al LNGS?; e se e’ diretta, vale comunque la pena di andare avanti, fino a quando, …?

• Strade non battute: idee nuove per exps. doppio beta, altre possibilita’ di testare se nu sono di Majorana?; ha qualche influenza per il “nostro” neutrino  se i solidisti riescono a “creare” un “fermione di majorana” ?...altri pensieri nella notte es. neutrini relici se di majorana…

• Sugli esperimenti di oscillazione del neutrino: per il ’17 potremmo aver imparato qualcosa di nuovo sulla presenza di nuova fisica  dalle oscillazioni del neutrino (qualcosa forse sugli sterili?)…?

• Quali sono le implicazioni sugli esperimenti di nuless-DBD degli esperimenti di CMB, BAO relativamente alla massa totale dei neutrini? 

 
Radiazione Cosmica:  KM3, Spazio

• Cosa implicano i 28 HE neutrini di IceCube per KM3? (a parte l’ovvieta’ della boccata di ossigeno per una ricerca che sembrava soffocare, che dimensione, che caratteristiche dovrebbe avere KM3 non solo per ritrovare i nu di IceCube, ma per poterci dire qualcosa di piu’ sulla fisica che ci sta sotto; es.  vengono da sorgenti questi neutrini,  etc.)

• Il fatto che solo ora Icecube li abbia visti, mostra, a parte la difficolta’ di trovarli, i limiti di esperimenti di questo tipo nel ghiaccio; promettono meglio quelli sott’acqua? Se si’, cosa bisogna fare, in che direzione?

• Promettono meglio quelli a sud o quelli a nord?

• Dove possono arrivare come fisica Fermi e AMS? Quanto sono complementari/competitivi  con esps. a terra in gamma astronomia (CTA) o cosmici (AUGER++)? E per quanto riguarda la DM, che contributo possono dare le misure dirette dei carichi e dei neutri dallo spazio?

• C’e’ un futuro per la “fisica di area infn” dopo Fermi e AMS nello spazio?

• Cosa ci dicono esperimenti sui raggi cosmici e dello spazio in termini di fisica fondamentale? quanto il loro potenziale puo' giustificare un investimento nello studio delle incertezze che ne influenzano i risultati finali? su questi temi quale spazio abbiamo per la collaborazione con altri enti/comunita'?

 
 
Whatever else : Nuove Direzioni, Fisica Fondamentale

• A parte l’interesse del GR4, nuove idee nell’ INFN per aprirsi sulle ricerche sperimentali nei campi CMB, DE?         

• CMB: abbiamo le competenze tecniche ( non c’e’ il fotone etichetta infn, il fotone etichetta inaf, etc.), ma vale la pena entrare oggi, i.e. dopo Planck? C’e’ ancora una fisica interessante (senz’altro si’ à polarizzazione CMB…)  in cui noi possiamo contribuire significativamente? Se si’, abbiamo le risorse (economiche , manpower, …) ?

• DE: molto interessante, ma oggi le ricerche richiedono competenze (es. costruzione telescopi per  cataloghi strutture su grande scala, etc.) tecniche che non abbiamo? …

• Tecniche alternative: esperimenti table-top di altissima precisione con test di tipo metrologico e quantistico, simulazioni quantistiche con Bose-Einstein condensates, calcolo su reticolo, …

 

LHC e Flavor oggi e domani

• Oggi:  precisione sull’higgs (massa, accoppiamenti a fermioni e di gauge, …), limiti su nuova fisica (nuove particelle, nuove interazioni…), in particolare su DM supersimmetrica,  evidenza QGP, test CKM+ CP violation e possibili tensioni, sensibilita’ su LFV, limiti – risultati su g-2, momenti di dipolo elettrico …

• Domani, i.e. 2017: e con LHC14 a qualche fb, MEG upgraded, SuperBelle in azione, etc.  come si modificano i punti di cui sopra

• Dopodomani (post2017): dove possiamo arrivare con LHC (14 TeV a 300 fb, a 3000 fb …), nel flavor adronico e leptonico ,…

• Es. concreto: MSSM nella versione pMSSM, cioe’ phenomenological susy (~20 param. liberi  > 5 parametri del constrained MSSM, ma molto meno del MSSM libero con ~100 param.); oggi, domani, dopodomani quanto riusciamo a ‘coprire” dello spazio pMSSM con LHC?

         
Scenario A 
La fisica di oggi e domani (2017) di cui nella sessione precedente non mostra nessun segnale (diretto o indiretto) di presenza di nuove particelle/interazioni (con la possibile aggiunta che gli exps. DM 1ton di cui si e’ parlato il giorno prima sono arrivati a 10^-11 pb di sensibilita’ senza vedere traccia di WIMP di qualche decina di GeV). Se uno vuole insistere con gli acceleratori, che si fa: upgrade della precisione sull’higgs (accoppiamenti, inclusi i self-accoppiamenti che possano dirci se e’ un oggetto elementare o un qualche pseudo-goldstone condensato fermionico, massa , larghezza (?), …) e sul top, si va su con l’energia esplorando una possibile nuova fisica a 10-100 TeV ( se non si vede niente il fine-tuning per esistenza di nuova fisica legata alla scala elettrodebole diventa insopportabilmente alto …) , …

• quali nuovi acceleratori – ILC, TLEP 80-100Km circonf. prima con elettroni-positroni  e poi con protoni, muon collider, altro… Nuove tecniche acceleratrici ad alto gradiente, compatte.

 

Scenario B (discussione piu’ facile)
Con qualche fb a 14 TeV cominciamo a scorgere qualche possibile nuova particella a un paio di TeV: che strada si prende (LHC potrebbe non avere una statistica abbastanza alta per farne uno studio di precisione)?  Ovviamente , ci sono poi scenari “intermedi”: exps. 1 ton vedono un wimp di 100 GeV , o c’e’ qualche segnale FCNC (es. MEG ha un’evidenza positiva di mu in e+gamma a 10^-13), o…, ma non si vede niente nelle ricerche dirette a LHC14…