catania interno

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Sezione di Catania

Fisica delle Particelle

csn1

Coordinatore: Alessandro Di Mattia
Stanza: 342
Telefono: 095/378 5400
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Sito della Commissione Scientifica Nazionale 1

Attività nelle quali è coinvolta la Sezione INFN di Catania:

La Sezione di Catania dell' Istituto Nazionale di Fisica Nucleare è coinvolta in due degli esperimenti di fisica delle particelle che hanno luogo presso l' acceleratore LHC del laboratorio europeo CERN a Ginevra, in collaborazione con diverse altre Sezioni dell' INFN: gli esperimenti CMS (Compact Muon Solenoid) e LHCf (LHC forward experiment).

Le attività svolte dai ricercatori di Catania nell' ambito della fisica delle particelle spaziano dalla costruzione dei rivelatori fino all' analisi e alla interpretazione fisica dei dati raccolti. 

L'esperimento CMS

run314472 event53576477 v1L' esperimento CMS è uno dei cosiddetti esperimenti general-purpose di LHC. Il suo scopo scientifico, originariamente focalizzato sulla ricerca del bosone di Higgs, scoperto nel 2012, è diversificato in una varietà di studi di precisione e di ricerche di fenomeni fisici non spiegabili dalla teoria del Modello Standard.

Circa 3600 persone da 183 istituti scientifici di 38 stati formano la collaborazione CMS che ha costruito il rivelatore.

Il rivelatore CMS è capace di studiare tutti gli aspetti fisici delle collisioni protone-protone a un' energia nel centro di massa di 14 TeV (1 TeV = 1000 miliardi di elettronvolt = 1012 eV). L'apparato sperimentale contiene sotto-rivelatori capaci di misurare l' energia e l' impulso di fotonielettronimuoni e altre particelle create nelle collisioni. E' suddiviso geometricamente in una parte cilindrica centrale ("barrel") chiusa alle due estremità da due tappi ("endcaps"). Il rivelatore più vicino al punto di collisione è il tracciatore a silicio. Attorno a esso si trova il calorimetro elettromagnetico, che è poi seguito dal calorimetrico adronico. Il tracciatore e i calorimetri sono collocati all'interno del magnete solenoidale superconduttore che genera un campo magnetico di 4 Tesla. All' esterno del magnete vi è il sistema di rivelazione dei muoni, che è collocato nel giogo in ferro che chiude le linee di forza del campo magnetico.

L'intero apparato sperimentale di CMS ha un diametro di 15 m, è lungo 21 m e ha un peso totale di oltre 12000 tonnellate.

I principali obiettivi dell'esperimento sono:

Il gruppo CMS della Sezione di Catania ha contribuito in maniera rilevante alla costruzione dell' attuale tracciatore a silicio e in maniera ancora più rilevante alla costruzione della parte più interna di esso, il cosiddetto tracciatore a pixel di silicio, nella sua seconda versione, detta "di fase 1", installata all' inizio del 2017 in sostituzione della versione originaria ormai danneggiata dall' uso e alla cui costruzione l' INFN non aveva partecipato.

Attualmente il gruppo catanese è coinvolto nella costruzione, appena avviata, del tracciatore cosiddetto "di fase 2" che dovrà interamente sostituire quello attuale intorno al 2026. In particolare il gruppo catanese ha la responsabilità del sistema di test e della qualifica dei circuiti elettronici per la lettura dei segnali prodotti dalle particelle nel tracciatore (i cosiddetti "ibridi di front-end"), nonché del database di costruzione del tracciatore.

Il gruppo è inoltre attivo nella manutenzione e gestione operativa dell' apparato sperimentale, nelle analisi dei dati volti alla ricerca della supersimmetria, e suoi memberi ricoprono ruoli nella gestione manageriale della Collaborazione.

Referente locale: Alessia Tricomi
Sito Web: https://cms.cern/

L'esperimento LHCf

LHCf

A differenza dei quattro grandi esperimenti installati all' LHC, LHCf è posizionato in linea retta a 140 m dal punto di collisione di ATLAS. In questa posizione è in grado di rivelare particelle prodotte “molto in avanti”, analoghe a quelle prodotte nelle cascate dei raggi cosmici. Lo studio del numero di particelle secondarie prodotte e del loro spettro in energia che LHCf permette è di fondamentale importanza per cercare di interpretare il meccanismo di interazione dei raggi cosmici primari con i nuclei dell’atmosfera. I modelli attualmente utilizzati per descrivere questi processi hanno finora mostrato significative discrepanze tra loro e rispetto ai dati raccolti dall’esperimento LHCf. LHCf quindi fornisce informazioni utili a capire quale tra i modelli attualmente in uso è più realistico e permetterne una migliore calibrazione, e avrà un impatto fondamentale per meglio comprendere i misteri legati ai raggi cosmici di altissima energia.

La componente catanese dell'esperimento LHCf ne ha la responsabilità nazionale e si occupa di una vastissima gamma di operazioni: dalla progettazione del rivelatore, alla presa dati, fino all' analisi dei risultati e alla divulgazione degli stessi.

Referente locale: Alessia Tricomi
Sito Web: https://home.cern/about/experiments/lhcf