Fisica Particellare (CSN1)


Coordinatore: Adriano Lai

INFN c/o Dipartimento di Fisica
Stanza 2B19

Telefono: 070 6754913
Email: adriano.lai@ca.infn.it

 

La Commissione Scientifica Nazionale 1 dell’INFN si occupa di gestire le attività di ricerca relative allo studio di interazioni fondamentali, realizzate per mezzo di acceleratori di particelle.

 I maggiori esperimenti in questo settore sono attualmente operativi al Large Hardon Collider (LHC) del CERN di Ginevra, ma anche altri acceleratori sono utilizzati in varie altre parti del mondo (Europa, USA, Cina, Giappone).

Il Gruppo 1 della Sezione di Cagliari è forte di circa 20 ricercatori ed è principalmente impegnato in un esperimento al LHC, denominato LHCb.

Un altro esperimento, denominato SHiP, è attualmente in fase di studio da parte di alcuni ricercatori della Sezione. Anch’esso dovrà essere realizzato al CERN, in un apparato di accelerazione ancora da realizzare.

L’esperimento LHCb

Dal 1998 il gruppo di Cagliari collabora all’esperimento LHCb al Large Hadron Collider (LHC) del CERN. LHCb mira alla scoperta di nuova fisica dallo studio della violazione della simmetria CP e dai decadimenti rari degli adroni del quark b e c. L’esperimento ha registrato collisioni pp dal 2010 tre anni a energia del centro di massa protone-protone di 7 TeV (2010 and 2011), 8 TeV (2012) e 13 TeV (dal 2015 ad oggi).

Storicamente, il gruppo di Cagliari ha una presenza importante sullo sviluppo e manutenzione del rivelatore per muoni, in particolare:
1. Detector per la regione interna del rivelatore di muoni con un flusso di particelle estremamente alto (500kHz/cm2). Dopo un R&D approfondito, un sistema di camere a tripla Gas Electro Multiplier (GEM) con pad readout e’ stato proposto, progettato e costruito, e ha operato con successo negli ultimi anni.
2. La progettazione e la produzione di componenti di elettronica integrata per il sistema di front-end dell’intero rivelatore di muoni (122k canali). due circuiti integrati (DIALOG e SYNC) sono stati progettati e costruiti nel nostro laboratorio di elettronica.

L’impegno di R&D sul sistema per muoni continua tuttora in vista della fase di Upgrade di LHCb che inizierà a raccogliere dati nel 2021.

I nostri interessi di analisi dati sono ampi e spaziano dallo fisica del quark charm allo studio della violazione della simmetria CP in mesoni B, quarkonia, ioni pesanti e decadimenti rari.

Il gruppo di Cagliari è attualmente uno dei più numerosi all’interno della collaborazione LHCb italiana e diversi membri del nostro gruppo ricoprono o hanno ricoperto ruoli di grande responsabilità all’interno della collaborazione.

Responsabile: Alessandro.Cardini at ca infn it

Sito Web locale: 
http://lhcb.ca.infn.it

Sito Web del CERN: http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/

 

L’esperimento pSHiP

 

SHiP e’ una proposta di esperimento presso la nuova Beam Dump Facility (BDF),  che dovrebbe essere costruita presso la Nord Area del CERN.

Il fascio di 400GeV di protoni estratto dall’SPS viene assorbito da un bersaglio ad alta densità’ in Molibdeno-Tungsteno allo scopo di integrare 2×10^{20} p.o.t. in 5 anni. Un rivelatore dedicato, basato su un lungo tunnel di decadimento in cui viene fatto il vuoto, seguito da uno spettrometro e rivelatori di identificazione di particelle, permetterà’ di studiare l’esistenza o meno di particelle esotiche a lunga vita media con masse sotto i 10 GeV/c^2. L’esperimento si focalizzerà’ sulla fisica dei cosiddetti Portali, ovvero la ricerca del Fotone Nascosto, scalari leggeri e pseudo-scalari e neutrini sterili.   La sensibilità’ dell’esperimento ai neutrini sterili permetterà per la prima volta di sondare, nell’intervallo di masse tra il kaone carico e i mesoni con charm un intervallo di accoppiamenti per cui essi possono spiegare sia l’origine delle masse dei neutrini attivi sia la Bariogenesi. In combinazione con la possibile evidenza dell’esistenza di un neutrino sterile di massa 7keV ottenuta con telescopi a raggi X, queste misure potrebbero confermare il modello nuMSM di Asaka e Shaposhnikov, in grado di spiegare tutti i problemi osservativi del modello standard con una sua estensione minimale ovvero mediante la semplice aggiunta di tre neutrini sterili.

Una sezione dedicata dell’esperimento permetterà di studiare le sezioni d’urto del neutrino tau con una statistica pari a 1000 volte quella sinora ottenuta.  La materia oscura prodotta nel decadimento del fotone nascosto potrà essere studiata in un intervallo dei parametri sinora inesplorato.

Una decisione sull’approvazione di questo esperimento sara’ presa a seguito dell’aggiornamento della Strategia Europea della Fisica  delle Particelle nel 2019.

Responsabile: Walter Bonivento walter.bonivento@ca.infn.it