proposte per la laurea - Dipartimento di Fisica e Astronomia

TIROCINI PROPOSTI a.a. 2010/11
LAUREA MAGISTRALE IN FISICA
PROPOSTA 1
Titolo del tirocinio: Ricerca di Nuova Fisica a LHC in stati finali con quark beauty
Luogo, periodo di svolgimento e durata: Dipartimento di Fisica, mese di Settembre 2011, 80 ore
distribuite secondo criteri concordati con il tirocinante.
Responsabile delle attività Franco Simonetto ([email protected] )
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: analisi dati, studio delle
caratteristiche dei getti con beauty per la ricerca di anomalie nei dati raccolti da CMS.
Competenze richieste : tecniche di programmazione, metodi statistici per l'analisi dei dati.
Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 2
Titolo del tirocinio: Studio della prestazioni di una cella a deriva per un apparato per la
tomografia con muoni cosmici.
Luogo, periodo di svolgimento e durata: Dipartimento di Fisica/Laboratori nazionali di Legnaro.
Settembre 2011, 80 ore distribuite secondo criteri da concordare col tirocinante
Responsabile delle attività P. Checchia, G. Zumerle ([email protected] [email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: la tomografia con muoni
cosmici ricostruisce la distribuzione tridimensionale di densità all'interno di un volume usando la misura
della diffusione dei muoni cosmici che lo attraversano. La tecnica e' passibile di svariate applicazioni. Un
prototiipo in funzione presso i Laboratori di Legnaro consente già di ricostruire la composizione del
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materiale all'interno di volumi di circa 10 m e permette di valutare le prestazioni di una cella a deriva
realizzata di recente per un apparato di grandi dimensioni.
Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 3
Titolo del tirocinio: Ricerca del bosone di Higgs Supersimmetrico nei dati 2011 di CMS all'acceleratore
LHC
Luogo, periodo di svolgimento e durata: Dipartimento di Fisica G.Galilei, Padova; tre settimane fra fine
agosto e fine settembre, da concordare
Responsabile delle attività Dott. Tommaso Dorigo ([email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: lo studente lavorerà con il
programma ROOT analizzando i dati reali dell'esperimento CMS in collaborazione con il docente e con il
gruppo di analisi CMS-PD. I dati verranno studiati per perfezionare l' osservabilità di un segnale di
decadimento del bosone di Higgs in coppie di jets da b-quark, usando tecniche di separazione di segnale dal
fondo e metodi multi-variabile. Al termine dello stage lo studente avrà acquisito competenza nell'uso di
ROOT e nelle tecniche di analisi dati ai colliders, oltre a capacità di utilizzare algoritmi avanzati di pattern
recognition.
Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 4
Titolo del tirocinio: Studio in tempo quasi reale delle interazioni di un fascio di neutrini nell'esperimento
OPERA
Luogo, periodo di svolgimento e durata: Dipartimento di Fisica, Agosto-Settembre, 80 ore (periodo esatto
da concordare col responsabile dell'attivita')
Responsabile delle attività A. Bertolin ([email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: applicazione pratica dei
concetti appresi durante i corsi riguardanti lo studio delle interazioni fondamentali e dell'interazione tra
radiazione/particelle e materia ; introduzione o approfondimento delle tecniche numeriche di elaborazione
dati tipiche di un esperimento delle alte energie: confronto tra campioni di dati statisticamente indipendenti,
confronto dati simulazione, trattamento degli errori
Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 5
Titolo del tirocinio: Sviluppo di un apparato tipo "optical pump-terahertz probe" per misure di tempi di
ricombinazione e mobilità in semiconduttori veloci
Luogo, periodo di svolgimento e durata: LNL
Responsabile delle attività C. Braggio/G. Carugno ([email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: La radiazione al terahertz
(THz) è la regione dello spettro elettromagnetico definita dal range in frequenza 0.1-10 THz, tra l'infrarosso e
le microonde. Essa è recentemente diventata interessante per possibili applicazioni che vanno dallo studio di
materiali, all'imaging biomedico, allo sviluppo di sistemi per la sicurezza negli aeroporti, essendo in grado di
penetrare una grande varietà di materiali non conduttivi.
Il tirocinio proposto prevede la costruzione e messa a punto di un apparato per la generazione e la
rivelazione di radiazione al THz, da utilizzare per misure di tempi di ricombinazione e mobilità di portatori
fotoeccitati in semiconduttori veloci (GaAs irraggiato con protoni o ioni pesanti).
In generale la radiazione al THz viene generata attraverso l'eccitazione di materiali attraverso impulsi laser
ultrabrevi (femtosecondi). Nell'apparato da sviluppare presso i laboratori di Legnaro il meccanismo fisico è
quello dell'accelerazione di portatori in antenne fotoconduttive: un impulso ultraveloce (con energia del
fotone maggiore del bandgap del materiale hν ≥ Eg), produce coppie di elettroni e lacune in un
semiconduttore. In seguito i portatori liberi vengono accelerati sotto un campo statico molto intenso a
formare una corrente rapidamente variabile nel tempo che irradia onde EM. Per rivelare la radiazione al THz
si utilizza un dispositivo analogo all'antenna sorgente fotoconduttiva; in questo caso, piuttosto che applicare
una tensione per alimentare gli elettrodi dell'antenna, si misura un impulso di corrente attraverso un
amplificatore lock-in.
L'impulso di luce utilizzato per la generazione e la rivelazione della radiazione al THz proviene da un laser al
titanio zaffiro, funzionante in regime di mode-locking passivo, che produce una serie di impulsi della durata
di qualche decina di femtosecondi alla lunghezza d'onda di circa 800 nm. Lo stesso laser fornisce gli impulsi
che producono il plasma di portatori liberi sul semiconduttore di cui si vogliono studiare il tempo di
ricombinazione e la mobilità.
Le competenze acquisite dallo studente saranno tecniche di autocorrelazione per la misura di impulsi laser;
studio dei processi di generazione della radiazione al THz (tra cui la rettificazione ottica e l'effetto fotoDember); allineamento e messa a punto di laser al titanio zaffiro; caratterizzazione di semiconduttori veloci.
Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 6
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Titolo del tirocinio: Analisi di massa invariante del decadimento di mesoni D prodotti in reazioni piombopiombo a LHC.
Luogo, periodo di svolgimento e durata: Dipartimento di Fisica, Settembre 2011, 2 settimane
Responsabile delle attività Andrea Dainese ([email protected])
Anni di corso Laurea Magistrale
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: gli studenti saranno
introdotti alle attività dell'esperimento ALICE, mettendo in risalto le caratteristiche salienti del programma di
ricerca e presentando le parti del rivelatore, con cenni alle diverse tecnologie per la ricostruzione delle
traiettorie e l'identificazione del tipo di particella.
Le strategie di analisi saranno chiarite con esercizi basati sull’utilizzo della simulazione, sia con modelli
semplificati (toy models) che con lo strumento 'vero': AliRoot, il pacchetto di simulazione e analisi di ALICE,
in cui è inclusa una descrizione dettagliata delle caratteristiche del rivelatore.
Lo stage si concluderà con un’analisi dei dati reali provenienti dalle collisioni piombo-piombo realizzate a
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LHC, al fine di ricostruire la massa invariante del mesone D .
Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 7
Titolo del tirocinio: Struttura Nucleare e rivelatori di radiazione gamma e di particelle cariche.
Luogo, periodo di svolgimento e durata: Laboratori Nazionali di Legnaro, Luglio-Settembre 2011
Responsabile delle attività S. Lunardi, D. Mengoni, F. Recchia, J.J. Valiente-Dobon ([email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente:
Lo studente sara’ inserito in un gruppo di ricerca che effettua esperimenti sia a Legnaro che nei principali
laboratori europei per lo studio di nuclei esotici lontani dalla stabilita’. Parte dell’attivita’ si concentra nello
sviluppo di nuove tecnologie nel campo della rivelazione gamma e di particelle cariche emesse in una
reazione nucleare con l’utilizzo di elettronica digitale di nuova generazione. Il tirocinio può essere fatto sui
seguenti tempi specifici:
a) analisi dati di un esperimento effettuato con gli acceleratori dei Laboratori di Legnaro, utilizzando lo
spettrometro gamma AGATA accoppiato allo spettrometro magnetico PRISMA. Lo studente acquisirà
familiarità con l’uso di programmi di analisi dati e di trattamento dati per risalire all’informazione fisica.
Tutore: Javier Valiente-Dobon, studenti 2
b) Caratterizzazione di rivelatori al germanio segmentati di nuova generazione e analisi dati di un
esperimento effettuato con lo spettrometro GASP per lo studio alto momento angolare della struttura di
nuclei ricchi di protoni nella shell sd. Lo studente imparerà, nel primo caso, le tecniche principali di
rivelazione gamma e le nuove tecnologie sviluppate al giorno d’oggi nella ricerca fondamentale in questo
campo mentre, nel secondo, acquisirà familiarità con l’uso di programmi di analisi dati e di trattamento dati
di fisica nucleare
Tutore: Francesco Recchia, studenti 1-2
c) sviluppo e test di nuovi rivelatori di particelle cariche leggere da accoppiare ad uno spettrometro
gamma. Lo studente acquisirà competenze nella tecnologia dei moderni rivelatori al silicio ed al loro uso
negli esperimenti di fisica nucleare.
Tutore: Daniele Mengoni, studenti 1
Numero massimo di studenti ammessi: a) 2, b) 1-2, c) 1; primo anno della laurea magistrale
PROPOSTA 8
Titolo del tirocinio: Interfacciamento di strumentazione mediante LabView
Luogo, periodo di svolgimento e durata: Laboratorio di Fisica delle Superfici ed Interfacce, Dipartimento
di Fisica, luglio o settembre 2011, 2 settimane
Responsabile delle attività Giampaolo Mistura ([email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: Labview (TM) (National
Instruments, www.ni.com/it) è una piattaforma grafica di sviluppo programmi per la gestione e l’acquisizione
dati, ampiamente usata in ambito sia scientifico, sia industriale. Lo studente prenderà familiarità con
l’interfaccia utente e i controlli di Labview e svilupperà dei semplici codici per l’acquisizione e l’analisi dati.
Lo studente imparerà ad usare Labview per gestire un semplice esperimento di microscopia ottica
affrontando le principali problematiche dell’acquisizione e manipolazione di immagini.
Numero massimo di studenti ammessi: 1
PROPOSTA 9
Titolo del tirocinio: Acquisizione di profili di gocce su superfici strutturate
Luogo, periodo di svolgimento e durata: Laboratorio di Fisica delle Superfici ed Interfacce, Dipartimento
di Fisica, luglio o settembre 2011, 2 settimane
Responsabile delle attività Matteo Pierno ([email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: la forma assunta da una
goccia di liquido è determinata dalla strutturazione chimica e/o morfologica della superficie su cui viene
depositata. Lo studente lavorerà su di un apparato di visualizzazione di gocce che consente varie modalità di
utilizzo, sia statiche, sia dinamiche, e confronterà le immagini ottenute con quelle previste da semplici
modelli di capillarità.Lo studente imparerà le nozioni base di microscopia ottica e di analisi delle immagini.
Numero massimo di studenti ammessi: 1
Proposta 10
Titolo del Tirocinio: Studio dei dati raccolti con il prototipo del rivelatore di muoni per la Super-B Factory .
Luogo, periodo di svolgimento e durata: Dipartimento di Fisica di Padova, Luglio-Settembre 2011
Responsabile delle attività Marcello Rotondo ([email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: l'attività consiste nel
partecipare attivamente all'analisi dei dati che verranno raccolti il prossimo luglio col il prototipo di rivelatore
di muoni sviluppato per la Super-B factory. La presa dati verrà effettuata presso il fascio di test del
FERMILAB, su campioni puliti di muoni e di pioni nel range di energia 2-8 GeV. Una presa dati preliminare e'
stata effettuata a fine 2010 e i dati sono attualmente in corso di analisi.
Occorrerà quindi studiare la risposta del prototipo ai muoni e ai pioni alle diverse energie considerate, e
confrontare la risposta con le simulazioni effettuate con GEANT4.
Le competenze acquisite saranno principalmente:
- conoscenza dei processi elementari di interazione tra particelle cariche (muoni e pioni) e materia;
- effettuare una analisi dati utilizzando il software normalmente utilizzato in fisica delle alte energie:
ROOT per l'analisi dati e GEANT4 per le simulazioni. Numero massimo di studenti ammessi: 2
Proposta 11
Titolo del Tirocinio : Studio delle caratteristiche di Muoni di grande impulso in CMS per
identificazione di nuova Fisica nelle collisioni a LHC nei dati 2011.
Luogo, periodo di svolgimento e durata Dipartimento di Fisica , Settembre 2011, 80 h con distribuzione
da concordare
Responsabile delle attività Anna Meneguzzo ([email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: analisi dati, studio delle
caratteristiche dei muoni ad alto momento (da 100GeV a 1 TeV) per la ricerca di anomalie nei dati raccolti
da CMS. Competenze : tecniche di programmazione, metodi statistici per l'analisi dei dati.
Numero massimo di studenti ammessi: 2
Proposta 12
Titolo del Tirocinio Segnale di nuova fisica con l'dentificazione di particelle a basso Beta nel rivelatore dei
muoni di CMS nei dati accumulati nel 2011 e studio per l'implementazione di HighLevel trigger.
Luogo, periodo di svolgimento e durata Dipartimento di Fisica, Padova
Responsabile delle attività Anna Meneguzzo ([email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: Studio per segnale di
nuova fisica con l'dentificazione di particelle a basso Beta nel rivelatore dei muoni di CMS nei dati
accumulati nel 2011 e in alternativa studio per possibile implemtazione di HighLevel trigger.
Lo studio proposto rientra in una linea di ricerca di nuova Fisica oltre il modello standard in particolare di "
Ricerca di Heavy Stable Charged Particles" che si sta svolgendo con i dati del rivelatore di muoni a CMS alla
cui base c'e' la misura delle tracce e del loro Beta (nel tracciatore centrale con la misura della perdita di
energia per ionizzazione, dE/dx, e nel rivelatore dei muoni con misure di Tempo di Volo). Con l'aumento di
luminosita' e la notevole riduzione del tempo tra i pacchetti di protoni interagenti, ridotto inizialmente a 75ns
e ora a 50 ns , la misura risulta piu' complicata nel tracciatore per il sempre maggiore numero di tracce
prodotte allo stesso e in successivi o precedenti bunch crossings. La misura e conferma del Beta con il TOF
diventa quindi essenziale.
Numero massimo di studenti ammessi: 2
Proposta 13
Titolo del tirocinio: Analisi dati del prototipo di rivelatore di luce
Cherenkov per l'identificazione di particelle nella SuperB-factory
Luogo, periodo di svolgimento e durata: Dipartimento di Fisica G.Galilei, luglio/settembre, 80 ore
Responsabile delle attività Gabriele Simi ([email protected])
Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente: l'attivita' consiste
nell'analisi dei dati raccolti fino ad aprile 2011 con il prototipo di rivelatore allo Stanford National Accelerator
Laboratory ed il confronto con la simulazione. Il prototipo permette di studiare il segnale delle barre di quarzo
che verranno effettivamente installate nell'esperimento ed di applicare il concetto innovativo della correzione
delle aberrazioni cromatiche sfruttando informazioni temporali con precisione di decine di ps. L'attivita' si
inserisce nell'esperimento SuperB il cui obiettivo e' la ricerca di nuove particelle e nuove leggi che si pensa
debbano esistere in natura tramite lo studio processi molto rari: la violazione del numero leptonico nei leptoni
carichi, la violazione di CP nei mesoni B e D, lo studio dei decadimenti rari.
Competenze acquisite:
-conoscenza dell'interazione tra particelle cariche e materia
-metodi di identificazione di pioni e kaoni carichi
-simulazione di rivelatori con GEANT4 e analisi dati con ROOT
(strumenti standard in fisica delle particelle)
Numero massimo di studenti ammessi: 2