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Francesco Luigi Navarria

Professore a contratto a titolo gratuito

Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie

Temi di ricerca

L'esperimento CMS è dal Marzo 2010 in fase di presa dati al collisionatore LHC prima all'energia di 7 TeV (p-p) e poi di 2.76 A TeV (Pb-Pb). La presa dati è continuata nel 2011 con luminosità integrata 120 (20) volte maggiore nel run p-p (Pb-Pb). A queste energie CMS ha prima "riscoperto" tutto il Modello Standard e ha cominciato ad estendere i limiti esistenti per la ricerca di nuova fisica. La campagna 2011 si è chiusa limitando fortemente l'intervallo di massa in cui può ancora essere presente il bosone di Higgs, fra 115 e 127 GeV. Le camere a muoni (Drift Tubes) installate a grande angolo in CMS sono state calibrate e sincronizzate nella configurazione finale con i primi dati p-p, dopo essere state studiate accuratamente con i raggi cosmici durante tutto il 2008 ed il 2009. Da allora producono dati di alta qualità con ottima efficienza. L'esperimento DELPHI al LEP del CERN ha ultimato l'analisi e la pubblicazione dei dati raccolti alle massime energie di e+e- dal 1996 al 2000. Per il progetto SCINTIRAD dell'INFN è stato sviluppato un rivelatore costituito da due "position-sensitive" PM con cristalli di LaBr3:Ce. Il rivelatore può ruotare attorno ad una cavia (topo) per effettuare una SPECT per lo studio di nuovi radiofarmaci 'intelligenti'. Il progetto ECORAD dell'INFN continua la precedente linea di ricerca e si propone l'obiettivo ambizioso di realizzare un'apparecchiatura multimodale unendo un rivelatore SPECT con collimatore a fori paralleli inclinati ad una sonda ecografica.

L' esperimento CMS (Compact Muon Solenoid) al CERN di Ginevra ha iniziato a prendere dati p-p col collisionatore LHC (Large Hadron Collider) a 900 GeV nel c.m. il 23 Novembre 2009 e a 2.36 TeV nel Dicembre 2009. Nella settimana 7-11 Settembre 2009 si era svolta a Bologna la Physics Week di CMS. Lo scopo di questo convegno era appunto quello di discutere il livello di preparazione dell'esperimento in vista delle imminenti collisioni p-p. LHC ha ripreso poi a funzionare ininterrottamente con collisioni p-p a 7 TeV nel Marzo 2010, mentre l'ultima parte del 2010, da Novembre all'inizio di Dicembre, è stata dedicata alle collisioni Pb-Pb ad una energia di 2.76 A TeV. La presa dati è ricominciata nel Marzo 2011 con collisioni p-p, mentre l'ultima parte dell'anno è stata dedicata di nuovo alle collisioni Pb-Pb. Il rivelatore di muoni a grande angolo (Drift Tubes) ha funzionato ottimamente durante tutto il periodo permettendo di raccogliere una grande quantità di eventi con muoni ad alto impulso trasverso, che sono stati usati nelle successive analisi. L'attività di ricerca nel corso del 2010 ha riguardato ancora la calibrazione delle camere a deriva DT,  il completamento dell'analisi delle centinaia di milioni di muoni cosmici che sono stati registrati da CMS nel 2008-09, con (CRAFT, Cosmic Run At Four Tesla) e senza (CRUZET, Cosmic RUn at ZEro Tesla) campo magnetico, e sopratutto l'analisi dei primi dati p-p e Pb-Pb. L'analisi dei primi dati p-p ha permesso di "riscoprire" le particelle del Modello Standard prodotte alle nuove energie e di iniziare ad allargare i limiti sulla produzione di nuove particelle e di nuovi fenomeni. Numerose pubblicazioni e presentazioni hanno coperto i possibili campi di ricerca: fisica elettrodebole, QCD, fisica del b, top, Higgs (limitando il possibile intervallo di massa a 115-127 GeV), supersimmetria, exotica, ioni pesanti. In precedenza la fase di "commissioning" è stata dedicata ai test di funzionamento delle camere DT e del trigger elettronico dei muoni, alla stabilità dei segnali, alla sincronizzazione, allo studio delle risoluzioni e all'allineamento utilizzandosia  i raggi cosmici che i dati delle collisioni p-p. Sono state possibili anche alcune misure di fisica con raggi cosmici, quali la misura del rapporto fra il numero di muoni positivi e quello dei muoni negativi nella radiazione cosmica in funzione dell'impulso delle tracce, oppure la radiografia della caverna utilizzando muoni di diverse energie. Sempre all'interno dell'esperimento CMS è stato continuato lo studio, mediante simulazione di Monte Carlo, della produzione di Higgs nell'intervallo di massa 120-140 GeV: è stato studiato un canale specifico, cioè la produzione di Higgs attraverso Vector Boson Fusion accompagnata da un fotone di alto p_T, con l'Higgs che decade in b-bbar. Nonostante non si tratti di un canale di 'scoperta', esso può risultare estremamente interessante per lo studio delle proprietà dell'Higgs, una volta che sia stato scoperto in questa difficile regione di massa.
L'analisi e la pubblicazione dei dati dell'esperimento DELPHI riguardano le collisioni e+e- alle più alte energie del collisionatore LEP al CERN, fino a 209 GeV nel c.d.m. raggiunti nel 2000. In particolare sono ancora in corso di pubblicazione o sono stati da poco pubblicati alcuni aspetti delle collisioni gamma-gamma, la ricerca della produzione di top singolo attraverso interazioni di contatto, una rassegna dei risultati riguardanti QCD e la funzione di frammentazione del b misurata a LEPI .
SCINTIRAD ha proseguito l'attività sui temi di BIORET, un programma di ricerca interdisciplinare dell'INFN per lo studio di nuovi radiofarmaci traslazionali per la diagnosi e la terapia del cancro. Un mezzo di contrasto può avere proprietà terapeutiche se è in grado di essere captato selettivamente dalle cellule tumorali ed emette sia raggi gamma, utilizzati per l'imaging, sia particelle alfa o beta capaci di distruggere le cellule patologiche. Nel progetto è stato impiegato 188Re, che emette diverse componenti beta ed una componente gamma da 155 keV (15%). Il gruppo di scienze farmaceutiche dell'Università di Padova ha sviluppato il vettore, acido ialuronico (HA), in analogia con quanto fatto in precedenza per il 99mTc. Il gruppo dei biologia della collaborazione ha studiato le molecole vettore per la captazione selettiva in diverse tipologie tumorali. La componente fisica della collaborazione ha sviluppato un sistema di rivelazione SPECT per piccoli animali che impiega avanzatissimi fotomoltiplicatori position-sensitive (H8500 della Hamamatsu) accoppiati con un nuovo scintillatore, il LaBr3:Ce, capace di una elevatissima emissione di luce e di un'ottima risoluzione energetica. Il sistema di rivelazione verrà fatto ruotare attorno al topo per mezzo di un sistema meccanico in via di ultimazione per ottenere la SPECT dell'intero animale. Nel 2008 la collaborazione ha iniziato il progetto ECORAD, la naturale prosecuzione di SCINTIRAD. L'obiettivo è quello ambizioso di costruire un'apparecchiatura SPECT combinata con una sonda ecografica. In una prima fase si è studiata  la possibilità di unire le informazioni (immagini) provenienti dalle due apparecchiature. Le prime simulazioni della SPECT e relative ricostruzioni sono state estremamente soddisfacenti. Sono stati studiati ed ottimizzati algoritmi per la ricostruzione del punto di impatto del fotone quamdo si usa un monocristallo ottenendo di conseguenza un miglioramento della linearità e della risoluzione in posizione. In parallelo, dal 2008, è stato lanciato lo studio di fattibilità del rivelatore duale e, per la parte SPECT, sono stati acquisiti due speciali collimatori a fori paralleli inclinati di 30 gradi. Nel 2010 sono state effettuate le prime prove di validazione della tecnica con fantocci, ottenendo risultati in accordo con le simulazioni. Queste prove sono continuate nel 2011 utlizzando anche collimatori con inclinazione maggiore. E' stato anche sviluppato uno speciale collimatore leggero e monodimensionale in vista della realizzazione di una sonda portatile.