Gruppo I - Fisica subnucleare

Attività di Bari

Coordinatore: Salvatore My

CMS 

Il Large Hadron Collider (LHC) del CERN di Ginevra è un acceleratore di particelle, con una circonferenza di 27 Km, progettato per far collidere due fasci di protoni di alta intensità ad una energia massima di 14 TeV nel centro di massa.

CMS (Compact Muon Solenoid) è uno dei 4 esperimenti posti lungo il fascio di LHC ed ha come obiettivo principale la ricerca del bosone di Higgs e di fenomeni fisici non predetti dal Modello Standard ma da sue possibili estensioni, come ad esempio la Supersimmetria.

L'apparato sperimentale di CMS ha una struttura a “scatola cinese” e i suoi rivelatori sono immersi in un forte campo magnetico di 4T realizzato grazie al più grande solenoide superconduttore mai realizzato al mondo capace di immagazzinare un’energia di 2,4GJ. CMS è stato disegnato per ottenere massima efficienza e precisione nella rivelazione di fotoni, elettroni, muoni, leptoni tau, jet, jet originati da quark b ed energia mancante indice della presenza di particelle neutre elusive. L’ apparato è quanto più ermetico possibile e arriva a coprire in angolo fino a circa 1° dalla linea dei fasci. Se pure di grandi dimensioni rispetto ad esperimenti del passato (15 m di diametro per 22 m di lunghezza e un peso pari a 14500 t) CMS è un apparato elegantemente compatto.

L’INFN è fortemente coinvolto in CMS, circa 250 fisici e ingegneri provenienti da 14 Sezioni e 2 Laboratori Nazionali lavorano all’esperimento. In particolare frazioni significative del sistema di rivelazione per muoni (sia DT che RPC), del calorimetro elettromagnetico e del tracciatore centrale a strisce di silicio sono stati realizzati in Italia. Una ampia ed esaustiva descrizione dell'esperimento è riportata nel menù posto alla sinistra e denominato "L'esperimento CMS".

TOTEM

Il programma di fisica di TOTEM  è dedicato alla misura di precisione della sezione d'urto totale e della sezione d'urto differenziale protone-protone, nonché allo studio approfondito della struttura del protone che è ancora scarsamente compresa. Lo studio dei processi di fisica nella regione molto vicino al fascio di particelle (regione in avanti) è complementare ai programmi degli esperimenti general purpose di LHC e richiede rivelatori adeguati.

La collaborazione TOTEM ha dovuto investire pesantemente nella progettazione di sensori sofisticati, caratterizzati da un’elevata accettanza per particelle prodotte in avanti e da una notevole resistenza ai danni da radiazione. Tutti i rivelatori dell'apparato sperimentale rivelano particelle cariche emesse dalle collisioni protone-protone nel punto di interazione IP5 e hanno capacità di trigger che permettono la selezione di eventi specifici online.

Sono disponibili diversi argomenti di tesi connessi alle attività di competenza del gruppo. Per avere maggiori informazioni, gli studenti interessati sono pregati di contattare i docenti afferenti all'esperimento.

LHCb

In origine, subito dopo il Big Bang, si ritiene che materia e antimateria fossero presenti con uguale abbondanza, e quindi si pensa che le due forme fossero intercambiali, o simmetriche; eppure, oggi, tutto ciò che ci circonda (pianeti, stelle, galassie) è costituito di sola materia.

LHCb si propone di indagare alcuni aspetti di questa asimmetria.
LHCb è un esperimento progettato per misurare le differenze di comportamento esibite da materia e antimateria all'energia di LHC.
Mediante il suo rivelatore, LHCb registra il decadimento dei mesoni-b: particelle contenenti quark b (o beauty) o anti-quark b. Si tratta di particelle prodotte in grande quantità nelle collisioni di alta energia dei protoni dei fasci di LHC.
I mesoni-b non sono presenti nell'Universo attuale, perché sono particelle instabili, mentre dovevano essere piuttosto comuni, subito dopo il Big Bang. Una volta generati in laboratorio i mesoni-b esibiscono una dinamica spettacolare per la durata infinitesima della loro esistenza, per poi decadere, inesorabilmente, in altre particelle, più leggere.
I fisici ritengono che dallo studio e dalla comparazione dei decadimenti dei mesoni e dei corrispondenti anti-mesoni, costituiti rispettivamente da quark b e anti-b, è possibile ottenere ulteriori importanti informazioni sui meccanismi che permettono di distinguere in natura la materia dall'antimateria: benché la differenza di comportamento appaia invero sottile.

Kloe

L'esperimento KLOE e DAFNE, la fabbrica di mesoni Φ
Nel 1991 l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare ha approvato il progetto per l'avvio in Italia dell'indagine sperimentale di quella che i fisici delle particelle elementari chiamano "fisica dei K". Avanzamenti molteplici nella conoscenza delle interazioni fondamentali e nelle tecnologie di sperimentazione sono il risultato della ricerca svolta in questo settore.
L'originalità tecnologica dell'apparato sperimentale
Per ottenere le misure di precisione richieste per l'avanzamento della conoscenza scientifica, sono stati studiati e realizzati rivelatori di particelle elementari con caratteristiche assolutamente peculiari ed un sistema per l'acquisizione e l'elaborazione dei dati sperimentali in grado di trattare in modo affidabile e continuo migliaia di eventi al secondo.
L'indagine sperimentale a KLOE
La ricerca si è articolata attraverso una serie di attività svolte in campi specialistici diversi tutte necessarie per ottenere una comprensione accurata e nuova dei fenomeni fondamentali. Il tessuto di competenze originali presupposto dalla ricerca scientifica di base di successo rappresenta una chiave interpretativa importante per capire l'interesse per la sperimentazione nel campo delle particelle elementari.
I risultati scientifici
Grazie alle caratteristiche uniche delle particelle prodotte a DAFNE, alla sensibilità dell'apparato sperimentale e all'elevato numero di eventi raccolti, è stato possibile produrre una serie di risultati rilevanti, primo fra tutti il raggiungimento di precisioni della frazione del per cento nelle misure dei decadimenti dei kaoni e delle loro vite medie.

Ship

The SHiP Experiment is a new general-purpose fixed target facility at the SPS to search for hidden particles as predicted by a very large number of recently elaborated models of Hidden Sectors which are capable of accommodating dark matter, neutrino oscillations, and the origin of the full baryon asymmetry in the Universe.

Specifically, the experiment is aimed at searching for very weakly interacting long lived particles including Heavy Neutral Leptons - right-handed partners of the active neutrinos; light supersymmetric particles - sgoldstinos, etc; scalar, axion and vector portals to the hidden sector.The high intensity of the SPS and in particular the large production of charm mesons with the 400 GeV beam allow accessing a wide variety of light long-lived exotic particles of such models and of SUSY. Moreover, the facility is ideally suited to study the interactions of tau neutrinos.

RD51

The proposed R&D collaboration, RD51, aims at facilitating the development of advanced gas-avalanche detector technologies and associated electronic-readout systems, for applications in basic and applied research.

The main objective of the R&D programme is to advance technological development and application of Micropattern Gas Detectors.