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SIMULAZIONE, STUDIO E ANALISI DI EVENTI INDOTTI DA INTERAZIONI RELATIVISTICHE DI PARTICELLE ELEMENTARI

Le principali linee di ricerca del gruppo, orientate nel campo della fisica nucleare e subnucleare, si sviluppano nell'ambito di grandi collaborazioni internazionali. 1) ALICE: è uno dei quattro esperimenti che operano sul più grande acceleratore al mondo, Large Hadron Collider LHC, ed è ottimizzato per lo studio delle collisioni tra ioni pesanti. Sfruttando le elevate energie di LHC (fino a 5.5 ATeV), ALICE sta esplorando un nuovo stato della materia nel quale i quark deconfinati possono coesistere nello stesso stato quantico, insieme con i gluoni (QGP). Il gruppo ha realizzato il sistema di tracciamento più interno (ITS), per la ricostruzione di vertici, e il rivelatore di tempo di volo (TOF), per l'identificazione di adroni carichi. Un intenso lavoro di R&D su prototipi di camere a piani resistivi a multipla gap (MRPC) ha permesso di ottenere elevate prestazioni, in termini di efficienza (>99%) e risoluzione temporale (~50ps). L'apparato sperimentale, completamente installato emesso in opera con successo, ha preso dati fin dalle primissime collisioni del Run I. L'analisi dei dati raccolti fin dal 2007 con i raggi cosmici e dal Novembre 2009 con le collisioni p-p, Pb-Pb e p-Pb hanno portato la collaborazione a pubblicare per primi irisultati di fisica. Attualmente il gruppo continua a lavorare principalmente su tre fronti: - misura della sezione d'urto di produzione del barione Lambda_c; - misura della sezione d'urto di fotoproduzione della risonanza J/Psi in collisioni ultraperiferiche Pb-Pb e p-Pb; - studio del flow in Pb-Pb, attraverso la determinazione del piano di reazione. 2) KM3NeT: Le particelle prodotte da meccanismi di accelerazione su scala d'interesse astrofisico e/o cosmologico raggiungono energie che sono svariati ordini di grandezza superiori a quelle accessibili con acceleratori terrestri. Oltre al pregio di essere naturalmente disponibili a tali scale di energia, esse rivestono notevole importanza per altri aspetti: 1) i neutrini sono i messaggeri che possono viaggiare più a lungo indisturbati: a differenza dei fotoni (radiazione luminosa/X/onde radio) che sono assorbiti da polveri ed ostacoli frapposti tra la sorgente e la Terra, e delle particelle cariche, che sono deviate e catturate da campi elettromagnetici, i neutrini sono limitati ad interagire debolmente ed in maniera tale che solo neutrini diretti dalla sorgente possono giungere fino a noi (assenza di interazioni secondarie); 2) i raggi cosmici barionici (essenzialmente protoni e nuclei di elementi leggeri), interagendo con l'alta atmosfera terrestre, producono sciami di particelle secondarie che sono d'interesse sia nel campo della fisica fondamentale (oscillazione dei neutrini atmosferici, studio della gerarchia di massa dei neutrini) che della geofisica (radiografia della Terra, radiografia muonica dei vulcani). Il programma di lavoro per questa parte del progetto prevede quindi: 1) attività di simulazione d'interazione di raggi cosmici in alta atmosfera;2) ottimizzazione del trigger di acquisizione per l'esperimento KM3NeT; 3) ricerca di sorgenti puntiformi o diffuse 4) studio del flusso diffuso di neutrini di altissima energia trovato dall'esperimento IceCube. 5) realizzazione di software per il tracciamento, l'identificazione e la classificazione degli sciami indotti da raggi cosmici, possibilmente con tecniche di apprendimento automatico (machine learning, reti neurali, Boosted Decision Trees) implementate su GPGPU allo scopo di minimizzare i costi d'acquisto e di esercizio; 6) Simulazione del passaggio di particelle cariche nella materia a bassa quota e applicazione delle simulazioni a casi specifici di vulcani d'interesse (p.es. Stromboli, Etna, Unzen, Sakurajima, ...) 7) Sviluppo delle tecniche sperimentali di acquisizione dati da emulsioni nucleari esposte a raggi cosmici in prossimità di coni vulcanici; 8) Ottimizzazione del sistema di acquisizione QSS. 9) Lettura dati da emulsione e analisi di densità integrata in casi d'interesse.