Rivelatori ed elettronica a base di silicio

Il silicio svolge un ruolo fondamentale nei sistemi elettronici odierni ma anche in qualsiasi apparato scientifico moderno, dalla gestione e analisi dei dati (vedi 1.2) fino al cuore stesso dell'esperimento, dove particelle elementari vengono "fotografate" da telecamere gigantesche e ultraveloci, chiamate rivelatori. Tali rivelatori sono per lo più composti da sensori a pixel molto simili a quelli che si trovano negli smartphone, fotocamere e altri dispositivi elettronici. I rivelatori, le tecnologie e i sistemi sviluppati per gli esperimenti HEP e spaziali influenzano molti altri campi scientifici, nonché quelli applicativi, vedere link per maggiori dettagli sul lato applicato della R&S dei rivelatori.
Versioni compatte di tali rivelatori possono essere impiegate anche in fisica nucleare e astrofisica, e per produrre sensori e batterie di durata decennale per applicazioni spaziali e medicali.
Contatti : Piero Giubilato, Serena Mattiazzo, Daniele Mengoni
Sito web:GRIT

  Rivelatori per la misura precisa dei tempi

Nei moderni esperimenti di fisica la misura precisa dei tempi di passaggio delle particelle permette una riduzione del numero di segnali spuri e una precisa ricostruzione dei prodotti delle collisioni. In particolare si stanno sviluppando rivelatori dedicati alla misura dei tempi con risoluzioni di circa 35 ps (esperimento CMS) e sensori con risoluzione temporale intrinsecamente eccellente (progetto TIMESPOT e progetto IGNITE)
Contatti: Mia Tosi, Roberto Rossin, Gabriele Simi, Serena Mattiazzo
Sito web:TIMESPOT, CMS

  Rivelatori di fotoni con germanio

La spettroscopia gamma ad alta risoluzione è uno degli strumenti più potenti e sensibili per esplorare la struttura dei nuclei atomici e le reazioni rilevanti per l'astrofisica nucleare. Progressi significativi in questo campo sono stati raggiunti grazie alla determinazione della posizione dei deposito di energia dei singoli punti di interazione dei fotoni all'interno di un cristallo di germanio e ricostruendo la sequenza di scattering dei fotoni attraverso algoritmi avanzati di analisi dati. Array di rivelatori di germanio che impiegano queste tecniche, note come Analisi della Forma dell'Impulso e tracciamento dei raggi γ, raggiungeranno le prestazioni necessarie per operare efficacemente presso le future strutture di fasci di ioni radioattivi.
Contatti: Silvia M. Lenzi, Daniele Mengoni, Francesco Recchia

  Misura dell’energia delle particelle

Per molti esperimenti di fisica un ingrediente fondamentale è la misura dell'energia delle particelle. Questa, unita alla misura della quantità di moto, permette di ricavare la massa della particella. Il relativo rivelatore si chiama "calorimetro". Nell'ambito della collaborazione LHCb si sta sviluppando un nuovo calorimetro in grado di resistere ai danni prodotti dalla radiazione dell'LHC e allo stesso tempo misurare con precisione i tempi di arrivo dei fotoni. [ da aggiungere]
Contatti: Donatella Lucchesi, Davide Zuliani
Sitoweb:  LHCb

  Tecniche di Identificazione di particelle

L'identificazione delle particelle prodotte nelle collisioni di un acceleratore è di fondamentale importanza per comprendere la natura dei processi fisici che vi stanno alla base. Per l'esperimento LHCb si stanno sviluppando nuovi rivelatori (con la relativa elettronica ) basati sulla misura contemporanea della direzione della radiazione Cherenkov e del suo tempo di arrivo che permetteranno di identificare particelle cariche di diverso tipo anche nelle condizioni alta densità di tracce previste dopo l'upgrade di LHC.
Contatti: Gabriele Simi, Federica Borgato
Sito web:RICH @LHCb

  Rivelatori a gas per particelle cariche e fotoni

-- MANCA IL TESTO --

Contatti: Gianmaria Collazuol

  Tecniche di trigger e acquisizione dati

I fasci di protoni di LHC si scontrano ogni 25 ns; l’esperimento CMS rileva ogni prodotto di tali collisioni alla stessa incredibile velocità; l’enorme traffico dati passa necessariamente attraverso una rigorosa selezione. Attualmente CMS scarta più del 99,99%, il che limita fortemente la sensibilità dell’esperimento a possibile Nuova Fisica. Il progetto L1 Scouting mira a elaborare e analizzare i dati prima di qualsiasi filtro, riducendo quasi a zero la distorsione con cui vengono esaminate le collisioni. Ciò richiede lo sviluppo di schede elettroniche dedicate, protocolli di rete, sistemi di elaborazione online basati su machine learning.
Contatti: Jacopo Pazzini, Andrea Triossi, Marco Zanetti
Sito web:BoostLab

  Tecniche di ottimizzazione dei rivelatori

L'uso di tecniche di deep learning, e più in generale di differentiable programming, sta venendo considerata per costruire modelli differenziabili anche delle parti intrinsecamente stocastiche della catena di estrazione di informazioni che da un rivelatore e un processo fisico di interesse, attraverso la ricostruzione dei segnali elettronici e la creazione di summary statistics, produce inferenza statistica sui parametri di interesse.

Differentiable programming
Minimizzando una loss function, che includa una modellazione dell'interazione radiazione materia, della geometria dell'apparato, della pattern recognition dei segnali, e dell'analisi dati, e del costo dell’apparato, si ottiene una piena e completa ottimizzazione dell'intero apparato sperimentale e della procedura di misura.
Contatti: Michele Doro, Mia Tosi
Sito web:  MODE

Quantum Machine Learning
Le tecniche di Machine Learning si sono dimostrate estremamente efficaci nel campo della fisica delle alte energie in un ampio spettro di applicazioni, dai problemi di classificazioni alla simulazione. Le nuove tecniche Quantum Machine Learning, che sfruttano le proprietà della computazione quantistica, sono attualmente ancora poco diffuse. La crescente disponibilità di computer quantistici apre le porte a sviluppi di nuovi algoritmi per il miglioramento delle analisi dei dati e dei rivelatori.
Contatti: Donatella Lucchesi, Davide Zuliani