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<\/a><\/p>\nLe prestazioni dell\u2019esperimento ATLAS nel 2016 (a cura di Andrea Ventura)<\/strong><\/p>\n Il Large Hadron Collider durante il 2016 ha fatto registrare prestazioni superiori alle aspettative, sia in termini di luminosit\u00e0 istantanea (con un picco di 1.37\u00b710<\/span><\/span>34<\/span><\/span><\/sup> cm<\/span><\/span>-2<\/span><\/span><\/sup>s<\/span><\/span>-1<\/span><\/span><\/sup>, ben al di sopra del valore di progetto e quasi tre volte pi\u00f9 elevato rispetto al massimo registrato nel 2015) sia in termini di luminosit\u00e0 integrata (quasi 39 fb<\/span><\/span>-1 <\/span><\/span><\/sup>forniti dall\u2019acceleratore e 36 fb<\/span><\/span>-1 <\/span><\/span><\/sup>registrati dall\u2019esperimento ATLAS, come riportato in Fig. 1, corrispondenti a pi\u00f9 di quanto raccolto in tutti gli anni precedenti messi assieme). Durante il 2016 tutti i sottosistemi di ATLAS, a partire dal trigger e dalle risorse di calcolo, hanno operato con elevate efficienze (superiore al 92% per quanto riguarda la presa dati) e bassissime incidenze di problemi relativi alle varie parti dell\u2019apparato. Ulteriori miglioramenti si prospettano per il 2017.<\/p>\n <\/p>\n Fig. 1: Luminosit\u00e0 integrata fornita da LHC e raccolta da ATLAS nel 2016.<\/p><\/div>\n Durante il 2016, i menu di trigger sono stati adattati in base alla crescente luminosit\u00e0 istantanea, tenendo conto delle priorit\u00e0 dettate dei programmi di fisica di ATLAS, come pure delle limitazioni imposte dai rate di eventi consentiti dal trigger e dall\u2019acquisizione dati (~100 kHz al Livello 1 e fino a 1 kHz all\u2019HLT, trigger di alto livello). Per il 2017 verranno discussi ed implementati nuovi menu di trigger per tenere conto dell\u2019accresciuta luminosit\u00e0 e delle condizioni sempre pi\u00f9 proibitive di pile-up che si raggiungeranno; verranno cos\u00ec definite soglie di momento trasverso (pT) via via pi\u00f9 elevate e, specialmente nel caso dei leptoni, si applicheranno selezioni di qualit\u00e0 delle tracce e condizioni di isolamento sempre pi\u00f9 stringenti. A titolo di esempio, si prevede che le soglie di p<\/span><\/span>T<\/span><\/span><\/sub>\u00a0 all\u2019HLT <\/span><\/span>verranno impostate a 26 GeV\/c per i muoni e a 28 GeV\/c per gli elettroni, unitamente ad opportune richieste di isolamento, rendendo importanti trigger alternativi, come per esempio quelli basati su coppie di muoni (o di elettroni) per i quali le soglie potranno essere di 14 (o 17) GeV\/c.<\/p>\n Un ruolo cruciale per le numerose analisi di fisica pubblicate da ATLAS \u00e8 da attribuire al lavoro di servizio dei gruppi di Combined Performance, grazie ai quali \u00e8 possibile affinare tutte le misure realizzate in termini di qualit\u00e0 e di precisione. Nel 2016, ad esempio, per quanto riguarda i muoni, la conoscenza delle efficienze \u00e8 stata mappata in funzione delle coordinate spaziali (pseudorapidit\u00e0 \u03b7 e angolo azimutale \u03d5) e del pT con accuratezza mai raggiunta prima attraverso il metodo Tag&Probe, basato su decadimenti dimuonici dei bosoni Z e J\/\u03c8, con un\u2019estensione in pT che si spinge gi\u00f9 fino a soli 4 GeV\/c. Come anche nel caso degli elettroni, sono stati forniti, al variare del periodo di presa dati, i fattori di scala utili a correggere le efficienze relative alle simulazioni Monte Carlo, al fine di riprodurre in modo ottimale le distribuzioni cinematiche osservate sui dati reali. Un interessante miglioramento nelle prestazioni degli algoritmi di ricostruzione riguarda il caso dei getti, in cui \u00e8 allo studio un nuovo approccio, il Particle Flow, grazie al quale la risoluzione spaziale potr\u00e0 migliorare notevolmente rispetto al passato, soprattutto a basso pT.<\/p>\n Le prestazioni del calcolo sono determinanti per il successo di ATLAS. Nel passaggio da una release<\/i><\/span><\/span> di software a quella successiva, uno stesso campione di eventi simulati, impiegato come riferimento, viene ricostruito in tempi sempre pi\u00f9 contenuti, con un miglioramento tra la release 17 e la 20 superiore a un fattore 3 in generale, e prossimo a 5 per la ricostruzione nel solo rivelatore interno, che \u00e8 tra tutti quello pi\u00f9 dispendioso in termini di risorse di calcolo richieste.<\/span><\/span><\/p>\n <\/p>\n Risultati di fisica del Modello Standard – Ewk e Top (a cura di Sandra Leone)<\/span><\/strong><\/p>\n N<\/span>ella<\/span> seconda sessione pomeridiana di mercoled\u00ec 23 novembre sono stati discussi i pi\u00f9 recenti risultati di ATLAS riguardanti la fisica del Modello Standard (MS) delle particelle elementari. La comunit\u00e0 dei fisici italiani \u00e8 coinvolta in tutti i gruppi di lavoro che si occupano di fisica del MS. <\/span>Sono stati mostrati risultati riguardanti la fisica delle particelle contenenti quark b, con particolare attenzione ai mesoni B_s. Questi ultimi sono particolarmente interessanti per gli studi di violazione delle simmetrie CP: si tratta di un settore in cui piccole deviazioni da quanto previsto dal MS potrebbero indicare la presenza di <\/span>\u201cnuova fisica<\/span>\u201d. I risultati di ATLAS sono al momento consistenti con quanto osservato dagli altri esperimenti di LHC e con le previsioni del MS. <\/span><\/p>\n Anche la ricerca di decadimenti <\/span>B<\/span>0<\/sup> -> \u03bc\u03bc e B<\/span>0<\/sup>s<\/sub> -> \u03bc\u03bc, <\/span><\/span><\/span><\/span>la cui sezione d<\/span>\u2019urto \u00e8 calcolata teoricamente con grande precisione, e pi\u00f9 in generale di decadimenti <\/span>\u201crari<\/span>\u201d dei mesoni B, \u00e8 molto rilevante perch\u00e9 pu\u00f2 fornire indicazioni dell<\/span>\u2019esistenza di nuovi processi fisici. L<\/span>\u2019analisi dei dati raccolti a 13 TeV \u00e8 ancora in corso e potrebbe riservare interessanti sorprese.<\/span><\/p>\n Per quanto riguarda la fisica dei bosoni intermedi W e Z<\/span>, sono state misurate sezioni d<\/span>\u2019urto di produzione che spaziano, per i singoli processi, su 7 ordini di grandezza. Le misure delle propriet\u00e0 dei bosoni W e Z sono fondamentali per la comprensione del funzionamento del rivelatore. Inoltre, questi processi costituiscono alcuni tra i fondi pi\u00f9 importanti per la fisica del quark top e del bosone di Higgs e nella ricerca di eventi di <\/span>\u201cnuova fisica<\/span>\u201d. La misura della massa del bosone W \u00e8 particolarmente importante poich\u00e9 legata alle masse del quark top e del bosone di Higgs. Si tratta di una misura molto complessa, se si vuole raggiungere una precisione migliore di 15 MeV, che rappresenta la precisione sulla media delle misure della massa del W effettuate da precedenti esperimenti. La collaborazione ATLAS ha appena reso pubblica una misura sui dati a 7 TeV, che attesta la massa del W a <\/span>80370 \u00b1 19 MeV (<\/span>https:\/\/cds.cern.ch\/record\/2238954<\/span><\/a><\/span>). La misura dei processi in cui sono prodotti simultaneamente due o pi\u00f9 bosoni intermedi fornisce una finestra sull<\/span>\u2019esistenza di <\/span>\u201cnuova fisica<\/span>\u201d. Al momento tutte le misure fatte sono consistenti con le previsioni del MS.<\/span><\/p>\n Misure di precisione sono state effettuate anche nell<\/span>\u2019ambito della fisica del quark top, la pi\u00f9 pesante tra le particelle elementari, con una massa pari a quella di circa 180 protoni. Grazie a questa propriet\u00e0, il quark top decade prima di adronizzar<\/span>e (cio\u00e9 prima di formare particelle composte da pi\u00f9quarks) offrendoci quindi l<\/span>\u2019opportunit\u00e0 di studiare un quark <\/span>\u201cnudo<\/span>\u201d. Inoltre, il quark top gioca un ruolo importante in molti scenari di fisica non standard. Il quark top viene prodotto all<\/span>\u2019LHC sia singolarmente che in coppie top-antitop. Ogni quark top decade in un quark b e in un bosone W, che a sua volta decade in leptoni o quarks. Il programma di fisica del quark top ad ATLAS \u00e8<\/span> molto ricco. Le propriet\u00e0 dei processi di produzione del quark top sono state studiate in dettaglio in tutti i canali di decadimento previsti e sono risultate in accordo con le previsioni del MS (Fig. 2).<\/span><\/p>\n Fig. 2: Sezione d\u2019urto per i processi t-tbar in funzione dell\u2019energia nel centro di massa.<\/p><\/div>\n La sessione si \u00e8 conclusa con una presentazione sulle prospettive di fisica oltre il Modello Standard, analizzando gli scenari che restano ancora aperti dopo i primi anni di funzionamento di LHC e l\u2019osservazione del bosone di Higgs. Chi si aspettava che, all\u2019accensione dell\u2019LHC, una pletora di nuove particelle venisse osservata, \u00e8 rimasto deluso. Eppure il Modello Standard, vista anche la relativamente piccola massa del bosone di Higgs, appare per molti aspetti \u201cinnaturale\u201d: ci sono fondate ragioni per credere che si possa arrivare ad una comprensione pi\u00f9 profonda della natura, al di l\u00e0 del quadro che il Modello Standard oggi ci offre. Una delle soluzioni pi\u00f9 eleganti per il problema della naturalezza della massa del bosone di Higgs \u00e8 la supersimmetria, una simmetria di un nuovo tipo che mette in relazione particelle con caratteristiche molto diverse, i bosoni e i fermioni. Tuttavia tale nuova simmetria non ha avuto al momento alcuna conferma sperimentale. Forse \u00e8 giunto il momento che la fisica delle particelle torni ad essere una scienza \u201cnormale\u201d cio\u00e8 motivata dai risultati sperimentali: la ricerca sperimentale dunque, opportunamente diversificata, si deve riappropriare del suo ruolo pionieristico.<\/p>\n Aggiornamenti sul bosone di Higgs (a cura di Domizia Orestano<\/strong>)<\/span><\/p>\n Nel workshop di ATLAS Italia sono stati discussi i risultati delle analisi finali sui dati del Run 1 a 7 e 8 TeV nel centro di massa e sul primo terzo dei dati acquisiti ad oggi nel Run 2, a 13 TeV. Sono state poi descritte le attivit\u00e0 volte alla finalizzazione delle analisi sui restanti due terzi e le prospettive per il prossimo anno.<\/span><\/p>\n A oltre 4 anni dall\u2019annuncio della sua scoperta il bosone di Higgs \u00e8 ancora un particella elusiva e affascinante. Grazie alla dipendenza degli accoppiamenti con altre particelle dalla massa delle stesse, la fenomenologia dei processi che coinvolgono il bosone di Higgs \u00e8 ampia e variegata. Solo dopo avere osservato e misurato con precisione la sua produzione attraverso diversi processi, tramite fusione gluone-gluone, fusione di bosoni vettoriali, irraggiamento da bosoni vettoriali o produzione associata con un coppia di quark top, ed i suoi decadimento sia in coppie di bosoni che di fermioni, sar\u00e0 possibile caratterizzarlo completamente.<\/span><\/p>\n Sebbene per ridurre il fondo a volte si richieda qualche caratteristica legata al canale di produzione anche al resto dell<\/span>\u2019<\/span>evento, l\u2019identificazione degli eventi con la presenza del bosone di Higgs procede normalmente tramite l\u2019identificazione delle particelle presenti nello stato finale e prodotte dal decadimento del bosone di Higgs stesso. Per questo motivo le diverse analisi che studiano questa particella sono generalmente strutturate in base al canale di decadimento. <\/span><\/p>\n Nel workshop sono stati presentati gli studi legati ai decadimenti in bosoni e quelli legati ai decadimenti in fermioni. Uno spazio a parte \u00e8 stato dedicato agli studi sul canale di <\/span>produzione associata con un coppia di quark top<\/span>. Questo meccanismo infatti \u00e8 quello pi\u00f9 raro e ancora non osservato direttamente e d\u00e0 luogo a stati finali estremamente complessi, nei quali oltre ai prodotti di decadimento del bosone di Higgs si affollano quelli del decadimento dei due quark top. Essendo il quark top la particella pi\u00f9 pesante decade in stati finali con molte particelle.<\/span><\/p>\n La combinazione di tutti i risultati degli studi sopraelencati permette di estrarre i valori delle costanti di accoppiamento tra il bosone di Higgs e le altre particelle e di verificarne la compatibilit\u00e0 con il modello. Questo controllo di consistenza pu\u00f2 avvenire in diversi modi. L\u2019approccio che si sta sviluppando va sotto il nome di \u201cEffective Field Theory\u201d (EFT) e consiste nell\u2019ipotizzare l\u2019esistenza di deviazioni negli accoppiamenti rispetto alle previsioni del Modello Standard, di introdurle come parametri liberi nel modello che descrive i dati e nel cercare di estrarle dai dati mediante una procedura di fit. Per il momento entro le incertezze sperimentali tutte queste deviazioni risultano nulle, ma questi test diventeranno sempre pi\u00f9 sensibili all\u2019aumentare della statistica raccolta ed analizzata.<\/span><\/p>\n Uno degli accoppiamenti previsti dal Modello Standard \u00e8 quel del bosone di Higgs con se stesso, misurabile dalla produzione di coppie di bosone di Higgs. Questo processo dovrebbe essere talmente raro da non essere osservabile nei dati ad oggi disponibili, ma viene ugualmente ricercato attivamente in quanto la sua osservazione indicherebbe chiaramente la presenza di fenomeni nuovi, non contemplati dal Modello Standard.<\/span><\/p>\n Upgrade del sistema calorimetrico (a cura di Marianna Testa e Francesco Tartarelli)<\/span><\/strong><\/p>\n Il gruppo che lavora al calorimetro ad argon liquido di ATLAS ha mostrato i progressi nella progettazione e sviluppo di nuove schede di elettronica che sostituiranno quelle attualmente in uso nel rivelatore a partire dal 2020. Queste schede permetterano una pi\u00f9 efficace preselezione veloce degli eventi interessanti rispetto agli eventi di fondo. Prototipi di queste schede sono in via di realizzazione e verso la met\u00e0 del 2017 saranno testate al CERN insieme a parti realizzate da altri istituti internazionali. Se il test avr\u00e0 successo si potr\u00e0 procedere con la produzione industriale di tutte le schede necessarie per il calorimetro<\/span>.<\/p>\n Il gruppo italiano che si occupa del calorimetro adronico dell<\/span>\u2019esperimento ATLAS (TileCal) \u00e8 impegnato nello studio della risposta dei fotomoltiplicatori (PMT) di TileCal , sia attraverso l<\/span>\u2019analisi dei dati di calibrazione, sia con un apparato di test progettato e installato a Pisa (Fig. 3) che permette di studiare la variazione nel tempo della risposta di PMT eccitati con luce Laser o LED, che integrano una notevole quantit\u00e0 di carica elettrica sul catodo. Questi studi sono fondamentali per valutare come i PMT si comporteranno nella fase di alta luminosit\u00e0 di LHC che \u00e8 prevista cominciare nel 2026.<\/span><\/p>\n Negli ultimi mesi il gruppo italiano sta partecipando anche ad uno studio di fattibilit\u00e0 sulla possibilit\u00e0 di aumentare la granularit\u00e0 del calorimetro adronico utilizzando dei PMT multi-anodo almeno in alcuni strati del calorimetro stesso. Lo scopo finale di questo upgrade sarebbe quello di migliorare la rivelazione di jets provenienti dal decadimento di particelle molto pesanti e studiarne le eventuali sotto-strutture. Il progetto \u00e8 molto impegnativo sia dal punto di vista della raccolta della luce di scintillazione che per le modifiche richieste all<\/span>\u2019elettronica di lettura. La collaborazione valuter\u00e0 a breve se sia opportuno portarlo avanti.<\/span><\/p>\n Fig. 3: Schema dell\u2019apparato sperimentale per loo studio della variazione nel tempo della risposta di PMT eccitati con luce laser.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Upgrade dello spettrometro per muoni (a cura di Alessandro Polini, Franco La Cava, Mariagrazia Alviggi)<\/strong><\/p>\n Relativamente alle attivit\u00e0 di upgrade dei rivelatori con tecnologia RPC (Resistive Plate Chambers), che in ATLAS forniscono i segnali di trigger per muoni nella regione barrel, per la presa dati dal 2019 in avanti si prevede di integrare il sistema corrente con 32 nuove camere ciascuna con un tripletto di gap di ridotto spessore, elettronica di Front-End di nuova generazione e differenti condizioni di lavoro. Queste camere (denominate BIS7\/8) andranno ad instrumentare la regione di transizione tra barrel ed endcap con lo scopo di ridurre sensibilmente il rate di trigger dovuto a false coincidenze. Gli sviluppi ed i test con fasci sui prototipi hanno mostrato risultati promettenti. Il progetto BIS7\/8 si propone anche come attivit\u00e0 intermedia in vista dell’upgrade di Fase 2 (presa dati dal 2025) che prevede l’aggiunta di 192 nuove camere ad integrare la regione barrel con un nuovo layer interno (denominato BI). L’aggiunta del layer BI consentira’ di estendere le prestazioni in termini di accettanza, rate di trigger e longevita’ del sistema di muoni per il programma ad alta luminosita’ di LHC.<\/p>\n Per la Fase II dell\u2019Upgrade del rivelatore di muoni a piccolo angolo, il Large Eta Muon Tagger, si stanno inoltre sviluppando nuovi Micro Pattern Gas Detectors in grado di rivelare tassi di particelle molto elevati, dell\u2019ordine di qualche MHz\/cm2. Una cos\u00ec elevata densit\u00e0 di particelle, tutte presenti in tempi molto vicini tra loro, richiede l\u2019utilizzo di un rivelatore con una altrettanto elevata densit\u00e0 di elementi sensibili (granularit\u00e0), in grado inoltre di rispondere \u2018molto velocemente\u2019 alle sollecitazioni prodotte dalle particelle incidenti. Il rivelatore in via di sviluppo dovr\u00e0 essere in grado di fornire in poche decine di nanosecondi il segnale del passaggio delle particelle, consentendo inoltre di ricostruire la loro traiettoria con un errore di poche centinaia di micrometri. Le tecniche di produzione di tali rivelatori sono simili a quelle utilizzate per la produzione dei circuiti stampati presenti in tutti gli oggetti elettronici della nostra vita quotidiana (telefonini, televisori, computer, etc…). Le maggiori difficolt\u00e0 vengono, oltre che dalla capacit\u00e0 di fornire le prestazioni richieste, anche dalla necessit\u00e0 di inserire sia il rivelatore che l\u2019elettronica necessaria alla sua lettura in spazi notevolmente ridotti; si pensi ad esempio che un piccolo rivelatore di circa 5×5 cm2 potrebbe avere circa 1000 canali di elettronica per la sua lettura, da posizionare in modo da non creare spazi morti per la rivelazione delle particelle.<\/p>\n Fig. 4: Disegno del PCB di read-out di un rivelatore MicroMegas di dimensione 5×5 cm<\/p><\/div>\n In figura 4 \u00e8 mostrato, a titolo di esempio, il disegno di una MicroMegas (un tipo di Micro Pattern Gas Detector) con circa 800 elementi di lettura (pads) distribuiti su di una superficie di circa 5×5 cm2 (zona nel rettangolo rosso); come si pu\u00f2 vedere lo spazio occupato in tale disegno gi\u00e0 solo dalle linee conduttrici (linee rosa in figura) necessarie alla sua lettura \u00e8 molto maggiore di quello della superficie attiva; bisogner\u00e0 quindi trovare una soluzione che consenta di disporle su pi\u00f9 piani, sul retro del rivelatore ed insieme alla relativa elettronica di lettura, la quale dovr\u00e0 inoltre essere resistente alle radiazioni. In figura 5 \u00e8 mostrato il prototipo realizzato in base al disegno di fig.4.<\/p>\n Fig. 5: Prototipo di un rivelatore MicroMegas 5 cm x 5 cm.<\/p><\/div>\n Nell\u2019ultimo anno \u00e8 continuato il lavoro per la preparazione dei nuovi rivelatori di muoni in avanti (New Small Wheel) che sostituiranno quelli attualmente installati (Small Wheel) in vista del RUN III di LHC con luminosit\u00e0 di alcune unit\u00e0 di 10^34 cm^-1 s^-1. I due rivelatori NSW di forma circolare e divisi in 16 settori avranno un diametro di 10 m e saranno posti a \u00b17 m dal punto di interazione. A questo progetto partecipano fisici delle Universit\u00e0 e delle Sezioni INFN di Cosenza, Napoli, Lecce, Pavia, Roma Sapienza, Roma TRE e dei Laboratori Nazionali di Frascati che prepareranno 32 camere micromegas pari a un quarto del totale. In maggio \u00e8 stato ultimato un modulo di prova (modulo 0) a dimensione finale di queste camere (fig. 6) poi provato al CERN su un fascio di test con buoni risultati (efficienza di rivelazione prossima al 100% e risoluzione sulla posizione delle tracce pari a circa 80 micron, si veda http:\/\/webusers.fis.uniroma3.it\/atlas\/?p=1024<\/a>). E\u2019 in corso l\u2019allestimento delle camere pulite e delle aree sperimentali che serviranno per la realizzazione ed il test delle 32 camere di competenza italiana. La produzione di questi moduli inizier\u00e0 la prossima primavera. A questa attivit\u00e0 si unisce il contributo di fisici di Napoli e Roma Sapienza per il trigger nella NSW. Questi sono impegnati nella preparazione di 32 schede per il processamento dei segnali da camere di trigger small Thin Gap Chamber che precedono e seguono le camere micromegas. Il primo prototipo di queste schede \u00e8 attualmente sotto test con buoni risultati (fig. 7) e si prevede di iniziare la costruzione a fine 2017.<\/p>\n<\/a><\/a><\/a><\/a><\/a>