Fisica particellare

Gruppo 1 – Fisica delle Particelle agli Acceleratori
Coordinatore: Marco Panareo

Edificio – ex. Collegio Fiorini (Fisica)
tel. +39 0832 297240
+39 0832 297487
email: marco.panareo@le.infn.it

L’obiettivo delle ricerche coordinate dalla Commissione Scientifica Nazionale 1 è lo studio delle interazioni dei costituenti fondamentali della materia attraverso esperimenti con gli acceleratori di particelle. La teoria che definisce le nostre attuali conoscenze di fisica subnucleare è chiamata Modello Standard. L’impiego di acceleratori ad energie sempre più elevate consente di ottenere nuove particelle non presenti in condizioni ordinarie in natura ed aventi masse via via crescenti.

Lo scopo delle attuali ricerche è di ottenere un’approfondita conoscenza di alcuni aspetti, come il meccanismo di generazione della massa di tali particelle (a cominciare dal bosone di Higgs, scoperto nel 2012) e l’individuazione di possibili scenari di Nuova Fisica che spieghino i problemi irrisolti del Modello Standard, tra cui la Supersimmetria e le oscillazioni di neutrino.

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ATLAS

Coordinatore locale: Margherita Primavera (margherita.primavera@le.infn.it)
Sito web: https://web.le.infn.it/atlas

L’esperimento ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) è uno dei quattro grandi esperimenti che raccolgono dati all’acceleratore LHC (Large Hadron Collider) del CERN. Il suo gigantesco apparato sperimentale, realizzato con diverse tipologie di rivelatori di particelle di grande complessità, è alto più di 21 m, lungo 45 metri (metà delle dimensioni della cattedrale di Nôtre Dame), pesa circa 7000 tonnellate (come la Torre Eiffel) e “fotografa” 1 miliardo di interazioni protone-protone al secondo. È stato progettato per studiare al meglio tutti gli aspetti della fisica delle collisioni protone-protone a 14 TeV di energia nel centro di massa. Nel 2012 ha annunciato al mondo, insieme all’esperimento “concorrente” CMS, la fondamentale scoperta del bosone di Higgs, grazie al quale si origina la massa delle particelle. L’esperimento è ora “alla caccia” di nuova fisica, per confermare o smentire teorie affascinanti come la Supersimmetria o le extra-dimensioni, e spiegare la natura del “lato oscuro” dell’universo (materia oscura). Dopo avere aggiornato, negli ultimi anni e con il contributo della Sezione di Lecce, i rivelatori in avanti (New Small Wheel) per migliorare le performance nella presa dati attuale (2023-2025), l’esperimento sta preparandosi per i prossimi periodi ad altissima intensità dell’LHC (High Luminosity LHC, dal 2029) e per questo sta costruendo i nuovi rivelatori di vertice (ITK), attività in cui la Sezione è attualmente impegnata. 

DUNE

Coordinatore locale: Antonio Surdo (antonio.surdo@le.infn.it)
Sito Web:  https://www.dunescience.org/

L’oscillazione dei neutrini è un fenomeno che coinvolge queste elusive particelle elementari, determinandone la trasformazione da un tipo (noto come “sapore”) ad un altro, mentre si propagano attraverso lo spazio. Da quando è stato predetto nel 1957 da Bruno Pontecorvo ed osservato per la prima volta nel 1998, numerosi esperimenti hanno misurato o cercano di misurare i parametri che descrivono questo fenomeno. L’esperimento DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) rileverà i neutrini generati dal fascio più intenso al mondo, presso il Fermi National Accelerator Laboratory di Batavia (Illinois), con due rivelatori, uno posto presso la sorgente (near detector), e uno maggiori dimensioni (far detector) situato a 1300 km di distanza nel Sanford Underground Research Laboratory a Lead (South Dakota).

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MEG

Coordinatore locale: Marco Panareo (marco.panareo@le.infn.it)
Sito web: https://meg.web.psi.ch

L’esperimento MEG ricerca il decadimento del muone μ+ → e+ γ che viola la conservazione del sapore leptonico, e che è previsto in diverse classi di modelli oltre il Modello Standard. Questo decadimento, ricercato sin dal 1948 (T. Hinks e B. Pontecorvo per primi cercarono tale segnale nei raggi cosmici) è ora oggetto di indagine di MEG presso la sorgente di muoni più intensa del mondo al PSI (CH), con l’impiego di uno spettrometro magnetico costituito da tre rivelatori: una camera a deriva multifili per la misura del quadrimpulso del positrone; un calorimetro a Xe liquido per misurare l’energia del fotone, il suo tempo di arrivo e il suo punto di interazione e un Timing Counter per risalire all’istante di uscita del positrone dallo spettrometro. La camera a deriva è stata progettata presso la Sezione di Lecce e costruita in collaborazione con le Sezioni di Roma1 e Pisa, e consente una misura ad alta risoluzione delle variabili cinematiche del positrone.hhhh

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FCC/ EURIZON/ AIDA innova

Coordinatore locale: Margherita Primavera (margherita.primavera@le.infn.it)
Sito web: https://web.infn.it/RD_FA/index.php/it/

La sigla RD-FCC (RD-FA fino a luglio 2020) è nata nel 2017 è un’attività di ricerca e di sviluppo nata nell’ambito della Commissione Scientifica Nazionale 1 dell’INFN per lo studio di potenziali nuovi esperimenti agli acceleratori futuri (FCC-ee/hh/eh, ILC, CepC, SppC, Lemma, EIC ed altri). FCC si struttura in otto “Working Packages” (WPs), e la Sezione INFN di Lecce è responsabile del WP5: Ultra light Drift Chambers with cluster timing/counting, ossia dello studio di una camera tracciante estremamente “trasparente” per il rivelatore IDEA ai futuri acceleratori CepC in Cina e FCC-ee al CERN.

EURIZON si pone l’obiettivo di favorire la collaborazione scientifica e tecnica in Europa nell’ambito delle infrastrutture di ricerca (IR), sviluppando e fornendo nuove e migliori tecnologie all’avanguardia per l’accesso dei team europei alle IR.

AIDAinnova è un progetto di ricerca e innovazione tecnologica per lo sviluppo di nuove soluzioni per i rivelatori di particelle del futuro

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Progetti di Terza Missione:

MC_C3M_LE

Coordinatore locale: Edoardo Gorini (edoardo.gorini@le.infn.it)
Sito web: https://web.le.infn.it/masterclasses

Sin dal 2011, ogni anno a Lecce si svolgono le Masterclass Internazionali di Fisica delle Particelle, organizzate da IPPOG (International Particle Physics Outreach Group). L’iniziativa, realizzata in Italia col coordinamento dell’INFN, si rivolge agli studenti delle scuole superiori, ai quali è data la possibilità di vivere un giorno da ricercatori di fisica. Nella mattina sono tenute lezioni finalizzate a consentire agli studenti una comprensione di base delle tematiche e delle metodologie impiegate negli esperimenti di fisica delle particelle; nel pomeriggio gli studenti analizzano al computer campioni di dati reali raccolti dagli esperimenti di LHC per poi collegarsi in videoconferenza col CERN allo scopo di combinare, confrontare e discutere i risultati ottenuti con quelli ricavati da colleghi di altri istituti europei coinvolti.

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