CSNIII - 10 Feb 2015

CSNIII - 10 Feb 2015
M.Battaglieri
INFN-GE, Italy
1
WhatNext - Il GdL DarkMatter
M.Battaglieri - INFN GE
Il GdL e gli strumenti
✤
✤
✴Pagina WiKi/Indico e mailing list
✤
• http://wiki.ge.infn.it/wn-darkmatter/index.php/Main_Page
• [email protected] <mailto:[email protected]>
•
•
•
•
✤
✤
✴Relazioni con gli altri GdL
•
✤
Giacomo Polesello (GRI - INFNPV)
Nicola Mazziotta (GR2 - INFNBA)
Aldo Ianni (GR2 - LNGS)
Marco Battaglieri (GR3 - INFNGE)
Nicolao Fornengo (GR4 - UniTO)
Piero Ullio (GR4 - SISSA)
GdL ‘Neutrini’: attività a basso fondo e futuro dei LNGS
GdL ‘Radiazione Cosmica’: sezioni d’urto nucleari
GdL ‘Fisica fondamentale’: Axion-like particles
GdL ‘Oltre il Modello Standard’: la DM e’ BSM
GdL ‘Nuove direzioni’: esplorazioni in ambito cosmologico
✴Relazioni con le CSN
Presentazione in Set14 alla CSN3: sez d’urto nucleari rilevanti per raggi cosmici
• Presentazione in Nov14 alla CSN2: correlazione osservazioni mwl di DM (radio/
gamma) e osservazioni astronomiche
•
✴Meeting con SeeVogh [4]
✴Workshop dedicati - LNGS con GdL Neutrini e LNF con GR1
2
WhatNext - Il GdL DarkMatter
M.Battaglieri - INFN GE
Le premesse
✴ L’esistenza della DM e’ provata (solo) dalle osservazioni astrofisica
✴ La DM e’ costituita da particelle sopravvissute al raffreddamento dell’Universo?
Ricerca di un segnale non gravitazionale → segnale di ‘nuova’ fisica
Ap
ril
e2
01
4
… ma:
1. La DM potrebbe essere complessa come (o più) il (del) MS
2. Un segnale di nuova fisica non necessariamente e’ riconducibile alla DM
→ Ricerca astrofisica e agli acceleratori
✴ La scala di massa e’ completamente ignota (sub-eV - TeV)
✴ Le sue interazioni possono essere ‘debolissime’ (tipo gravitazionale) o ‘forti’
→ varie tecniche sperimentali (dalle antenne agli acceleratori)
✴ La DM potrebbe non esserci se la relatività generale non fosse valida
✴ Come passare dalla DM dell’Universo a particelle misurabili negli acceleratori?
✴ Alcune estensioni del SM possono essere legate all’esistenza della DM
✴ Il paradigma attuale favorisce WIMP ‘pesanti’ pero’ e’ messo in discussione
Tre tipi di ricerca: diretta, indiretta, presso gli acceleratori
3
WhatNext - Il GdL DarkMatter
M.Battaglieri - INFN GE
Ricerca diretta
✴ Interazione diretta (elastica/inelastica)
DM-rivelatore
Sorgente cosmica
• Rinculo del nucleo
• scattering su elettroni
• Basso fondo (esperimenti underground)
•
G. CARUGNO – High Frequency Magnetometers To Detect Dark Ma@er Axions G. FIORILLO – The DarkSide Program G. DE LELLIS – NEWS: Nuclear Emulsion WIMP search P. BELLI – DAMA/LIBRA prospects G. SARTORELLI – The XENON Program
Marzo 2014
✴Gli esperimenti attualmente in corso:
•
•
•
•
•
Rivelatori criogenici: CDMS, EDELWEISS,CREST
Scintillatori/Ge ultrapuri: DAMA, COGENT, KIMS
Gas nobili L: XENON100, LUX, DARKSIDE
Liquidi surriscaldati: PICASSO, SIMPLE COUPP
TPC a gas: DRIFT
R. CERULLI – Direzionalita’: scinQllatori anisotopi F. PUPILLI – Direzionalita’: NEWS (Nuclear Emulsion WIMP Search) E. BARACCHINI – Direzionalita’: NITEC (NegaQve Ion Time Expansion Chamber) D. D’ANGELO – SABRE (Sodium Iodide with AcQve Background REjecQon) A. PULLIA – Camere a bolle Luglio 2014
P. BELLI – Verso DAMA/LIBRA-­‐phase3 e DAMA/1ton
Prospettive
• Modulazione annuale
• Direzionalita’
• Riduzione fondo di misura
4
WhatNext - Il GdL DarkMatter
M.Battaglieri - INFN GE
Ricerca indiretta
✴Misura di componenti visibili emesse dalla DM (cosmica)
• Emissione nel visibile
• annichilazione/decadimento, produzione di coppie
• WIMPs e neutrini sterili
• misure di INTEGRAL (gamma 511 keV)
• misure PAMELA/AMS
N. MASI – EsperimenQ di nuova generazione nello spazio M. REGIS – Cross-­‐corr rgamma/cosmic-­‐shear: connessione Fermi/Euclid A. VITTINO – AnQdeuterio: prospe\ve teoriche per la ricerca di DM M. BOEZIO – Resoconto del Workshop “AnQdeuterons 2014” @ UCLA 2014
M. DORO – IACTS and Dark Ma@er Searches N. MASI – AnQdeuterons and anQprotons from Dark Ma@er M. REGIS – CorrelaQons in the anisotropic Dark Ma@er sky Marzo 2014
Luglio 2014
Prospettive
• Astronomia con neutrini (ICECUBE, ANTARES, KM3NET)
• Misure anti-nuclei nello spazio
• Osservazioni centro della galassia e galassie nane
5
WhatNext - Il GdL DarkMatter
M.Battaglieri - INFN GE
Ril
Nuova fisica agli acceleratori
ev
✴Misura di DM (Mev-GeV e GeV-TeV)
an
t
ep
er
• Energia/massa mancante nel rivelatore per produzione associata (es. monojet)
• ATLAS/CMS limiti nel basso range di massa utilizzando teorie effettive (EFT)
• produzioni di partners supersimmetrici che decadono in SM & DM
• DM in esperimenti di beam dump o decadimento di mesoni (JLab, Dafne, Mainz, Babar …)
T. LARI – SUSY searches at LHC and Dark Ma@er A. COCCARO – DM e ricerca di parQcelle long-­‐lived a LHC W. BONIVENTO – SHIP: beam-­‐dump al CERN-­‐SPS per hidden parQcles M. RAGGI – PADME ai Laboratori Nazionali di FrascaQ (dark photons) A. CELENTANO – Dark Ma@er searches at Jefferson Labs R. MUSSA – Dark searches at (Super)B factories Marzo 2014
CS
N3
G. CANTATORE – Ricerche sperimentali di assioni e altri WISP G. CARUGNO – Ricerca di assioni cosmologici M. RAGGI – PADME project at DAFNE Linac A. CELENTANO – The BDX experiment at the Jefferson Laboratory Luglio 2014
Prospettive
• Colliders futuri (Super-Belle)
• LHC e legame con basse energie
• Beam dump (SHIP, BDX)
• Fotone pesante (PADME)
• Ruolo strategico LNF
6
WhatNext - Il GdL DarkMatter
M.Battaglieri - INFN GE
Workshop LNF Nov 2014
PADME at LNF
M. Raggi, V. Kozhuharov Advances in High Energy Physics Vol. 2014 ID 959802
• Esperimento in GR1 (referee) + Assegno di ricerca
BDX@LNF
• Test-run per BDX@JLAB
• Costi contenuti (riutilizzo cristalli
BaBar)
• Run possibile in 2-3 anni
• Interesse da parte di MAINZ per
BDX@MESA
7
WhatNext - Il GdL DarkMatter
M.Battaglieri - INFN GE
Conclusioni
✴ Prossima riunione plenaria GdL WhatNext a LNF prima dell’estate 2015
✴ Conclusione (white paper?) entro fine 2015/ inizio 2016
✴ Riunioni del GdL - DM prima della riunione a LNF
✴ Meeting focalizzati
• Ricerca agli acceleratori: PADME (LNF) , BDX (JLab, MAINZ) (SHIP CERN)
• Coinvolgimento teorici italiani
✴ Attività più rilevante per la CSN3 si sovrappone a GR1
✴ CSN1: workshop dedicato a DM search a LHC
+ whitepaper con i contributi dei vari GdL
✴ CSN3: workshop dedicato? whitepaper?
8
WhatNext - Il GdL DarkMatter
M.Battaglieri - INFN GE