L'esperimento CMS

CMS è un esperimento di Fisica delle Alte Energie all'acceleratore LHC del CERN. LHC fornisce collisioni di protoni (e anche ioni pesanti) ad energie elevatissime. In tali collisioni vengono prodotte numerose particelle in condizioni prossime a quelle presenti subito dopo l'origine dell'universo. Le particelle o i loro prodotti di decadimento vengono ricostruite analizzando il loro passaggio attraverso opportuni strumenti (rivelatori). Lo studio delle particelle prodotte nelle collisioni di LHC consente di comprendere meglio le interazioni fondamentali e di cercare di rispondere a domande quali l'origine della massa, l'esistenza o meno di ulteriori dimensioni dello spazio-tempo, la natura della cosiddetta materia oscura, il motivo della scomparsa dell'antimateria ed altre ancora.

CMS è una delle più grandi collaborazioni scientifiche di sempre; partecipano all'esperimento oltre 4000 fisici e ingegneri che appartengono a Università e Enti di Ricerca di 41 paesi. CMS è l'esperimento che (contestualmente ad Atlas) il 4 Luglio 2012 ha reso pubblica la scoperta del bosone di Higgs. Le principali attività del gruppo di Genova sono riportate di seguito.

Sono disponibili diversi argomenti di tesi connessi alle attività di competenza del gruppo. Per avere maggiori informazioni, gli studenti interessati sono pregati di contattare i docenti afferenti all'esperimento.

Partecipano all'esperimento: V. Calvelli, P. Fabbricatore, F. Ferro, R. Monge, R. Musenich, E. Robutti, S. Tosi

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Il Solenoide Superconduttore

Si tratta di un gioiello di tecnologia avanzata, progettato e costruito dal Gruppo Sperimentale Superconduttori INFN di Genova in collaborazione con l'Ansaldo Magneti (oggi ASG Superconductors). Operante alla temperatura di 4.2K, è il magnete superconduttore che detiene attualmente il record dell'energia immagazzinata (2.6 GJ). Il campo magnetico, generato da una corrente di 20 kA, è di 4 Tesla.

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Algoritmi innovativi per il Tracciatore Centrale

Lo studio di un singolo evento a CMS implica la ricostruzione di migliaia di tracce cariche, con spettro di impulso molto ampio, all’interno del rivelatore centrale, il più grande dispositivo a stato solido di questo tipo mai costruito. In previsione dell’incremento di energia e luminosità di LHC nelle prossime fasi di presa dati, lo studio di nuovi algoritmi di tracciamento si rende necessario per poter affrontare il previsto aumento nel numero di particelle prodotte ad ogni urto tra i fasci.

Lo Spettrometro di Precisione dei Protoni

Si tratta di una proposta tecnica di upgrade del rivelatore di CMS, in collaborazione con l'esperimento TOTEM, al fine di misurare con precisione l'impulso dei protoni che interagiscono senza disintegrarsi nella interazione. Ciò sarà possibile tramite rivelatori di tracciamento a pixel e rivelatori di tempo estremamente precisi, posti nella camera a vuoto di LHC, che amplieranno lo spettro di canali di fisica investigabili con CMS.

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La Fisica in Avanti

La Fisica in Avanti è così chiamata perché comporta lo studio delle particelle diffuse a piccoli angoli rispetto alle particelle incidenti. Tra i processi di questo tipo ricadono le diffusioni elastiche e diffrattive, caratterizzate dalla sopravvivenza nell'urto di almeno uno dei due protoni incidenti. La rivelazione di protoni diffusi diffrattivamente consente di avere uno scenario particolarmente favorevole per poter studiare produzioni anomale di bosoni W e Z e nuove risonanze.

Generatori Montecarlo

Il gruppo Generatori Montecarlo di CMS si occupa dello studio e dell'integrazione dei vari generatori di eventi per la fisica delle alte energie e della scelta dei parametri teorici di tali generatori, al fine di fornire una sempre più accurata simulazione degli eventi per le analisi dati e gli studi di prestazione ed efficienza del rivelatore. Il gruppo di Genova si occupa in particolare dei generatori a "elemento di matrice".

La Fisica del Top

Il quark top è la particella elementare più pesante ad oggi conosciuta. Molti modelli di fisica oltre il Modello Standard prevedono un accoppiamento privilegiato con il quark top. CMS ha un ampio spettro di misure di fisica del top, sia misure di precisione nell'ambito del Modello Standard che di ricerca di Nuova Fisica. Il gruppo di Genova si occupa della misura della massa del quark top prodotto tramite interazione elettrodebole.