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Andrea Alici

Professore associato

Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi"

Settore scientifico disciplinare: FIS/01 FISICA SPERIMENTALE

Curriculum vitae

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Informazioni personali:

Cognome: Alici

Nome: Andrea

Data di nascita: 9 Marzo 1974

Luogo di nascita: Rimini

Nazionalità: Italiana

Indirizzo: Dipartimento di Fisica dell'Alma Mater Studiorum Università di Bologna

Email: andrea.alici3@unibo.it

 

Carriera:

  • 13 marzo 2001: conseguimento della Laurea in Fisica presso l’Alma Mater Studiorum Università di Bologna con tesi dal titolo "Studio e sviluppo di rivelatori a piani resistivi multigap per il Time of Flight dell’esperimento ALICE".
  • 8 luglio 2005: conseguimento del titolo di Dottore di Ricerca in Fisica con tesi dal titolo "Realizzazione dei sistemi di qualità nella costruzione dei rivelatori basati sulle MRPC (Multigap Resistite Plate Chambers) per il sistema di Tempo di Volo (TOF) dell’esperimento ALICE ad LHC".
  • 2005 - 2009: Assegno di ricerca dal titolo "Sviluppo di metodiche hardware e software per il controllo di funzionalità dei moduli del rivelatore TOF (Time-Of-Flight) dell’esperimento ALICE ad LHC" presso il Dipartimento di Fisica dell’Alma Mater Studiorum Università di Bologna.
  • 2010 - 2013: "Junior Grant" presso il Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche "E. Fermi". 
  • 2014 - 2016: Borsa di Studio presso il Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche "E. Fermi".
  • 28 ottobre 2016: ricercatore a tempo determinato tipo senior presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Alma Mater Studiorum Università di Bologna.
  • 1 novembre 2019: professore associato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Alma Mater Studiorum Università di Bologna.

 

Attività di ricerca:

Dal 1999 svolgo la mia attività di ricerca ricoprendo un ruolo di primo piano all’interno del gruppo ALICE-TOF di Bologna, responsabile della realizzazione del sistema di misura del tempo di volo (TOF) dell’esperimento ALICE presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN.
ALICE è l'esperimento a LHC dedicato allo studio delle collisioni di ioni pesanti ultrarelativistici e quindi della materia adronica in condizioni estreme di temperatura e di densità d’energia. Evidenze sperimentali indicano in questo scenario la formazione di un nuovo stato della materia, il Quark-Gluon Plasma (QGP), in cui quark e gluoni non sono più confinati in singoli adroni, ma appaiono nella forma di un gas asintoticamente libero.
Il sistema TOF di ALICE è un complesso rivelatore di 140 m2 di superficie ed oltre 150000 canali di lettura in grado di identificare e separare adroni carichi (π, K, p) con impulsi compresi tra 0.5 e 2.5 GeV/c per una separazione a 3σ di π/K, e fino a 4 GeV/c per K/p; tali prestazioni richiedono una risoluzione temporale globale inferiore a 100 ps. Per soddisfare tale richiesta è stata sviluppata appositamente dal gruppo di Bologna una tecnologia innovativa: le camere a piani paralleli resistivi multigap (MRPC), che consentono di ottenere una risoluzione temporale intrinseca inferiore a 50 ps ed una efficienza di rivelazione prossima al 100%. L’apparato TOF copre una superficie cilindrica con un raggio interno di 3.7 m, e con accettanza polare | θ-90° | < 45° sull’intero angolo azimutale; l’elemento base del rivelatore è costituito da MRPC di 120 x 7.4 cm2 (area attiva) suddivise in 96 celle di lettura. L’intero sistema, formato da 1593 MRPC, è diviso in 18 settori disposti parallelamente alla direzione dei fasci; in ciascun settore è inserito un SuperModulo costituito da una struttura meccanica contenente a sua volta 5 moduli.

Nell’ambito del mio lavoro di tesi di laurea ho partecipato attivamente all’assemblaggio, allo studio ed allo sviluppo dei primi prototipi di MRPC mai costruiti in Italia, presso i laboratori INFN di Bologna, mentre nel corso del mio dottorato di ricerca sono stato responsabile della produzione di massa delle oltre 1600 MRPC strip per il rivelatore ALICE-TOF a Bologna ed ho avuto la piena responsabilità dei controlli di qualità sui rivelatori assemblati; è stata di mia totale responsabilità la costruzione delle stazioni di test, lo sviluppo del software di monitoraggio, di acquisizione dati e di analisi (utilizzando il software SCADA NI LabVIEW), e la gestione dei database.

Dal 2006 ho svolto la mia attivita' di ricerca prevalentemente presso il CERN di Ginevra, occupandomi dell'installazione dei SuperModuli del TOF all’interno dell’esperimento ALICE, della loro messa in funzione e del commissioning dell’intero sistema, inclusa l’elettronica di front-end e di readout ed i sistemi generali come quelli per il raffreddamento dell’elettronica e per la distribuzione del gas. Dal 2007 sono responsabile del DCS (Detector Control System) del rivelatore ALICE-TOF, il cui scopo consiste nel monitorare i parametri di funzionamento del rivelatore, fornire un'interfaccia grafica che permetta agli utenti di poter operare sullo stesso e soprattutto condizionare in automatico lo stato operativo dell'apparato in base ai possibili cambiamenti delle condizioni sperimentali. Dal 2012 al 2016 sono stato System Run Coordinator (SRC) del rivelatore ALICE-TOF, ossia responsabile del corretto funzionamento e della qualità dei dati raccolti dal rivelatore TOF e del coordinamento di tutte le attività di manutenzione e di sviluppo hardware e software sul sistema. Dal 2017 al 2019 ho ricoperto il ruolo di SRC del rivelatore di microvertice (Inner Tracking System, ITS) di ALICE, di fondamentale importanza per l'esperimento in quanto dedicato alla misura della posizione del vertice primario e dei vertici secondari per decadimenti di particelle strange e heavy-flavour, Particle IDentification (PID) e tracciamento standalone di particelle a basso impulso trasverso e misura del parametro d'impatto per particelle cariche, oltre che per la misura del pile-up e del background indotto da fascio. Sono infine voting member del Collaboration Board di ALICE dal 2022 e membro della Technical Coordination dell'esperimento dal 1 gennaio 2023.

Dal 2010 al 2020 mi sono occupato del monitoraggio e della rimozione del background indotto da fascio (beam-halo e beam-gas) in ALICE; ho svolto il ruolo di persona di riferimento dell'intera Collaborazione ALICE presso i working group "LHC Background Study Group (LBS)", responsabile dell’ottimizzazione delle condizioni di background in LHC durante i run di presa dati, ed "SPS and LHC Machine Protection Panel (MPP)", incaricato di gestire i sistemi di protezione di LHC e dei suoi esperimenti contro eventuali rilasci incontrollati di energia immagazzinata nei magneti o nei fasci di particelle. Dal 2015 al 2016 ho ricoperto il ruolo di convener del working group "ALICE PWG-PP Run Conditions".

Dal 2012 collaboro con il working group PWG-HF (Physics Working Group – Heavy Flavour), dedicato allo studio degli heavy-flavour, ossia particelle contenenti quark pesanti come il charm ed il bottom, prodotte nelle collisioni ad LHC. Mi sono occupato della misura della sezione d’urto di produzione del barione charmato Λc, nel suo canale di decadimento protone + K0S, prodotto in diversi sistemi collidenti e diverse energie, e del barione charmato Σc. Queste misure sono fondamentali per valutare la sezione d’urto totale di produzione del charm alle energie di LHC, ma soprattutto combinando i risultati per diversi sistemi collidenti pp, p-Pb e Pb-Pb si possono estrarre importanti indicazioni sulla dinamica del charm all’interno del stato di QGP creato in collisioni Pb-Pb; i quark pesanti infatti hanno il vantaggio di essere creati nelle primissime fasi della collisione tramite processi di hard-scattering con scale di tempi inferiori al tempo di formazione del QGP, e quindi attraversano il sistema interagendo con i suoi costituenti tramite processi QCD sia elastici che inelastici, scambiando energia ed impulso con il mezzo in espansione e fornendo in definitiva una misura diretta della proprietà del QGP. Inoltre, confrontando questa misura con quella ottenuta con i mesoni D si puo' estendere lo studio del rapporto di produzione barione/mesone per le energie di LHC anche al dominio dei quark pesanti. In queste analisi sono state utilizzate, per la prima volta all’interno della Collaborazione ALICE, tecniche multivariate e di machine learning, in cui più variabili cinematiche e topologiche vengono considerate simultaneamente in modo da classificare gli eventi in base alla loro probabilità di essere un evento di segnale oppure di background. I risultati di tali analisi hanno messo in evidenza una significativa discrepanza tra la sezione d’urto di produzione del barione Λc alle energie di LHC ed i modelli teorici attualmente disponibili, dimostrando come il processo di adronizzazione del quark charm in barioni non sia stato ancora completamente compreso. Il confronto tra il rapporto di produzione barione/mesone invece ha chiaramente indicato come, in collisioni di ioni pesanti ultrarelativistici, il solo processo di frammentazione non sia in grado di descrivere i risultati sperimentali, indicando l’insorgere di altri meccanismi di ricombinazione tra quark (coalescenza), soprattutto a bassi valori di impulso trasverso.

Da novembre 2020 a marzo 2023 ho ricoperto il ruolo di coordinatore del working group ALICE 3 – Timing Layers, il cui scopo riguarda la progettazione e la realizzazione di un sistema di Time-Of-Flight di grandi dimensioni basato su rivelatori al silicio con elevata risoluzione temporale. ALICE 3 è un rilevatore di nuova generazione per lo studio delle collisioni di ioni pesanti ultrarelativistici, compatto e ultra-leggero, presso il collisionatore LHC del CERN, proposto come upgrade dell'attuale esperimento ALICE per i RUN4 e RUN5 di LHC. L'obiettivo è quello di costruire un rilevatore costituito da strati cilindrici di sensori al silicio ultrasottili e curvi con tecnologia MAPS, caratterizzato da un bassissimo material budget (0,05% X0 per strato). Oltre alle elevate capacità di tracciamento e di vertexing per impulsi trasversi fino a poche decine di MeV/c, il rivelatore dovrà identificare particelle cariche tramite la determinazione del tempo di volo con una risoluzione di circa 20 ps. Il rivelatore proposto è concepito per lo studio delle collisioni pp, pA e AA a luminosità da 20 a 50 volte superiori a quelle sostenibili con l’attuale rivelatore ALICE, consentendo un ricco programma di fisica, da misurazioni con sonde elettromagnetiche a momenti trasversi ultra-bassi alla fisica di precisione nel settore del charm e del beauty. La PID ricopre un ruolo cruciale in ALICE 3. Le dimensioni compatte del rivelatore impongono condizioni molto stringenti sulle performance dei sensori per il TOF; per ottenere le stesse performance fornite dall’attuale rivelatore ALICE è necessario che la risoluzione temporale di tali sensori sia dell’ordine di 20 ps, valore che le attuali tecnologie al silicio non sono ancora in grado di garantire, se non con prototipi in particolari condizioni di utilizzo non trasportabili in un esperimento reale e di grandi dimensioni. Le attività del gruppo di ricerca si sono focalizzate su diverse tecnologie di sensori al silicio, come Low Gain Avalanche Detectors (LGADs), Silicon Photo-Multipliers (SiPMs) e fully-depleted MAPS, cercando la un lato di migliorare ulteriormente le prestazioni di sensori già esistenti, dall’altro di trovare soluzioni innovative, come ad esempio sensori monolitici LGAD CMOS.

 

Ruoli di responsabilità all'interno del gruppo ALICE-TOF:

  • Responsabile e supervisore della produzione di massa delle MRPC per il rivelatore ALICE-TOF (2005 – 2006).
  • Responsabile dei test di qualità sulla produzione di massa delle MRPC per il rivelatore ALICE-TOF (2005 – 2006).
  • Responsabile e supervisore dell’assemblaggio, dell’installazione e della messa in funzione dei SuperModuli del TOF di ALICE al CERN (2006 – 2007).
  • Responsabile dei test di qualità sull’assemblaggio dei Moduli e dei SuperModuli del rivelatore ALICE-TOF (2006 – 2007).
  • Responsabile dell’installazione e del commissioning del rivelatore ALICE-TOF all’interno dell’esperimento ALICE (2008).

 

Ruoli di responsabilità all'interno della Collaborazione ALICE:

  • ALICE Period Run Coordinator (Agosto 2012), ossia deputy mensile dell’ALICE Run Coordinator, responsabile del corretto funzionamento e della qualità dei dati raccolti dall’intero esperimento ALICE;
  • ALICE contact person presso il working group LHC Background Study Group (LBS), responsabile dell’ottimizzazione delle condizioni di background in LHC durante i run di presa dati.
  • ALICE contact person presso il gruppo SPS and LHC Machine Protection Panel (MPP), incaricato di gestire i sistemi di protezione di LHC e dei suoi esperimenti contro eventuali rilasci incontrollati di energia immagazzinata nei magneti o nei fasci di particelle.
  • Convener del working group ALICE PWG-PP Run Conditions, responsabile del monitoring e della rimozione del background indotto da fascio dai dati e della misura della luminosità e delle sezioni d’urto per i processi studiati in ALICE.
  • System Run Coordinator (SRC) e DCS expert del rivelatore ALICE – TOF.
  • System Run Coordinator (SRC) e DCS expert del rivelatore ALICE – ITS.
  • Membro del Technical Board di ALICE.
  • Voting Member del Collaboration Board di ALICE.

 

Pubblicazioni:

Autore e co-autore di oltre 500 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali (h-index SCOPUS = 90). Ho presentato i risultati della mia attività in numerosi seminari e conferenze nazionali ed internazionali.

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3618-4617