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Gian Piero Siroli

Ricercatore confermato

Dipartimento di Fisica e Astronomia

Settore scientifico disciplinare: FIS/01 FISICA SPERIMENTALE

Temi di ricerca

Parole chiave: Infrastrutture di calcolo in Fisica Subnucleare CMS LHC Fisica delle Alte Energie Rivelatori di particelle Sicurezza informatica Guerra cibernetica

La principale ricerca di interesse attuale è lo studio delle collisioni protone-protone all'acceleratore LHC con il rivelatore CMS.

Le camere a deriva (Drift Tubes) del rivelatore di muoni di CMS, alla cui realizzazione i fisici di Bologna in CMS hanno contribuito, sono state  installate nell'esperimento e messe in funzione. Continua la attività dedicata all'allineamento, alla calibrazione, ai test del trigger elettronico dei muoni.

Anche nel 2009 è continuata la presa dati con raggi cosmici con campo magnetico del rivelatore a 3.8 Tesla (CRAFT09).

Nella settimana 7-11 Settembre 2009 si è svolta a Bologna la Physics Week di CMS. Lo scopo di questo Convegno internazionale era quello di discutere il livello di preparazione dell'esperimento per fare fisica con le prime collisioni di LHC.

Le prime collisioni protone protone di LHC con fasci di 450 GeV ciascuno sono state osservate in data 23 Novembre 2009.

A parte l'esperimento CMS, negli ultimi anni  sono state portate a termine alcune analisi di OPAL al LEP. La presa dati dell'esperimento è terminata nel 2000.

Le analisi per OPAL riguardano dati ottenuti con LEP e le analisi  per CMS, allo stato attuale, riguardano dati da raggi cosmici con campo magnetico del rivelatore acceso (CRAFT09). L'attività d'analisi di OPAL riguarda  Higgs, bosoni intermedi W, QCQ e Top. Il trattamento dei dati in CMS  affronta anche aspetti che vanno dalla preparazione dei job di analisi allo sviluppo dei servizi necessari per accedere ai dati.

La ricerca nanotecnologica è attualmente indirizzata allo sviluppo di una sorgente di elettroni ad emissione di campo basata su nanotubi di carbonio, per applicazioni in macchine "Sorgenti di Ioni a Ciclotrone Elettronico" (ECRIS). L'interesse in queste applicazioni deriva dal fatto che l'iniezione aggiuntiva di elettroni nella camera al plasma di un ECRIS migliora in modo significativo le prestazioni della macchina.

 



Il rivelatore di muoni dell'esperimento CMS (Compact Muon Solenoid) e' stato  installato al CERN di Ginevra, dove nel 2010 inizierà a prendere dati dalle collisioni protone-protone a inizialmente a 7 TeV e successivamente 10 TeV del collisionatore LHC (Large Hadron Collider). Le prime collisioni protone protone di LHC con fasci di 450 GeV ciascuno sono state osservate in data 23 Novembre 2009.

Nell'estate del 2009 durante una lunga presa dati di raggi cosmici con campo magnetico (CRAFT, Cosmic Run at Four Tesla), le camere DT (drift tubes) del
rivelatore di muoni selezionarono alcune centinaia di milioni di cosmici con il magnete acceso a 3.8 Tesla. Sebbene le DT fossero utilizzate in una configurazione dedicata e con una sincronizzazione ad hoc per raggi cosmici, furono anche effettuati test specifici per valutare la prestazione aspettata nella configurazione di presa dati da LHC. Durante la presa dati CRAFT le camere DT e il trigger locale hanno mostrato un buon funzionamento e stabilità.

Nella settimana 7-11 Settembre 2009 si è svolta a Bologna la Physics Week di CMS. Lo scopo di questo Convegno internazionale era quello di discutere il livello di preparazione dell'esperimento per fare fisica con le prime collisioni di LHC.

Gli esperimenti i cui dati sono stati analizzati nel 2009 sono OPAL e CMS.

Per il primo si tratta delle analisi finali a esperimento ormai concluso, mentre per il secondo l'attività di analisi è in piena crescita. In particolare per OPAL si tratta di analisi relative alla ricerca di nuove particelle (bosoni di Higgs carichi, predetti in estensioni del Modello Standard, e particelle supersimmetriche che violano la R-parità).

L'attività di analisi di CMS ha riguardato studi dei dati da raggi cosmici volti principalmente a valutare l'efficienza dei vari sottorivelatori e trigger. Infine numerosi sono stati gli esercizi di analisi (riguardanti ad es. la fisica del Top, la QCD, la fisica dei B, alcuni aspetti dell'Higgs MSSM ecc.) effettuati anche al fine di verificare la funzionalità dell'accesso ai dati reali e a quelli da montecarlo.

In effetti, la simulazione e l'accesso ai dati di CMS avviene in ambiente distribuito “alla Grid” (WLCG, World-wide LHC Computing Grid project) attraverso una serie di strumenti e servizi software e middleware sia proprietari di CMS che condivisi con i vari progetti Grid europeei, nazionali e globali. L'attività di ricerca in questo campo riguarderà lo sviluppo, messa in funzione operativa ed utilizzo di strumenti di accesso ed analisi dei dati in ambiente distribuito.  Nello specifico strumenti per:

• lo spostamento dei dati  in particolare dal CERN al Tier1 italiano di CMS e di seguito ai Tier2 italiani; 

• la preparazione di job di analisi mascherando la complessità del sistema distribuito di calcolo (Grid) all'analizzatore;

• la gestione quotidiana e la verifica del grado di affidabilità dei vari servizi distribuiti nei diversi Tiers;

• la gestione e produzione dei dati simulati;

• la sicurezza cibernetica delle infrastrutture informatiche utilizzate nel complesso sistema di acquisizione ed analisi dati di CMS.

Attualmente Gian Piero Siroli ricopre il ruolo di responsabile della sicurezza cibernetica delle infrastrutture di calcolo della collaborazione CMS, infrastrutture estese a livello intercontinentale.

 

La ricerca nanotecnologica è attualmente indirizzata allo sviluppo di una sorgente di elettroni ad emissione di campo basata su nanotubi di carbonio, per applicazioni in macchine "Sorgenti di Ioni a Ciclotrone Elettronico" (ECRIS). La ricerca si è concentrata sui seguenti punti.

- Preparazione delle matrici di nanotubi di carbonio, confinate in uno stampo di allumina anodica porosa.

- Caratterizzazione al SEM per analizzare il grado di riempimento dei pori e lo stato di crescita dei nanotubi.

- Verifica dell'emissione di campo dei campioni. Sono state raggiunte elevate densità di corrente, fino a 50-60 mA/cm2, a campi elettrici di moderata intensità, circa 10 V/micron.

- Simulazione con software opportuno (COMSOL Multiphysics) delle proprietà di emissione di campo, da parte dei nanotubi di carbonio.

- La robustezza della sorgente di elettroni al trattamento di plasma è stato verificata in plasma di aria e di azoto. I risultati hanno dimostrato che lo stampo di alumina non si deteriora sotto l'azione erosiva del plasma, sino a dosi di 300 C/cm2. Inoltre i nanotubi di carbonio sono ancora in grado di emettere dopo il trattamento di plasma, grazie all'azione protettiva dello stampo di allumina.