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