La fisica delle particelle si occupa dello studio dei costituenti fondamentali della materia e delle loro interazioni. Un "collider" e' una macchina in grado di accelerare particelle ad alte energie, e farle collidere. I collider sono strumenti chiave per la comprensione della natura delle interazioni fondamentale su distanze inferiori della scala nucleare. Faccio parte della Collaborazione ATLAS, che gestisce uno dei due esperimenti di carattere generale che registrano dati provenienti dalle collisioni protone-protone generate dal Large Hadron Collider (LHC). Per molti anni ho analizzato i dati di ATLAS in cerca di tracce di fenomeni mai osservati prima. Mi sono in particolare occupato della ricerca della produzione dei partner supersimmetrici delle particelle del Modello Standard. La mancata osservazione di segnali nuovi mi ha portato a concentrarmi sulla particella che, nel Modello Standard, ha un ruolo chiave nella stabilizzazione della massa del bosone di Higgs, cioe' il quark top. Mi sono occupato della produzione associata di coppie top-antitop con bosoni vettori (bosone Z in particolare). Lo studio di questi processi porta ad una comprensione piu' profonda delle interazioni del top quark con il resto delle particelle del Modello Standard.
Una delle mie passioni e' la calorimetria, cioe' il processo di arrestare e distruggere particelle con lo scopo di misurare la loro energia. Sto lavorando con colleghi in Europa, Nord America e Asia per la costruzione di un nuovo tipo di calorimetro, che promette di migliorare sensibilmente la precisione della misura di energia di adroni.
Storia professionale
- Professore di Fisica (in precedenza "Reader" e "Lecturer") - University of Sussex (Brighton - United Kingdom) - Da Giugno 2013 a Settembre 2023.
- Akademischer Rat - Albert-Ludwigs Universität (Freiburg Im Breisgau - Germany) - Da Maggio 2009 a Maggio 2013.
- CERN/INFN fellow - CERN (Geneva - Switzerland) - Da Gennaio 2009 as Aprile 2009.
- Post-doctoral Fellowship - Universita' degli Studi (Pisa - Italy) - Da Luglio 2005 a Dicembre 2008.
Ruoli di responsabilita' nella Ricerca
- Contatto nazionale per UK per i comitati ECFA per Detector Roadmap e Infrastructure.
- Membro del comitato Particle Physics Technology Advisory Panel (PPTAP) per lo Science and Technology Facilities Council (STFC).
- Associazione Scientifica al CERN per coordinamento attivita' di ricerca supersimmetria in ATLAS.
- Referee esterno per alcuni dei maggiori enti di ricerca nazionali in Europa.
- Impegnato in attivita' di peer reviewing per alcune delle piu' importanti riviste di Fisica delle Alte Energie.
- Membro dell'Editorial Board della rivista “Symmetry”.
- Sono uno degli autori del “Review of Particle Physics”, del Particle Data Group. Si diventa autori del PDG solo tramite invito per chiari meriti scientifici in un campo specifico (la supersimmetria, nel mio caso).
- Direttore della didattica per la School of Mathematics and Physical Sciences - University of Sussex (Aug 2021 - July 2024).
- Ruoli di coordinamento e leadership all'interno della collaborazione ATLAS, si faccia riferimento alla sezione corrispondente.
Ricerca
La mia attivita` di ricerca si sviluppa principalmente lungo due assi. Da una parte sono un membro di lunga data della Collaborazione ATLAS ad LHC. I miei primi contributi all’esperimento si sono concentrati sulla costruzione e commissioning del calorimetro adronico centrale (TileCal) e sullo sviluppo di algoritmi per la ricostruzione e calibrazione di jet adronici per le prime collisioni. Mi sono poi concentrato principalmente su analisi dati, sia dal punto di vista tecnico come sviluppatore di software, che come utilizzatore per l’analisi fisica: la domanda che mi ha affascinato di piu ́ e` quella della naturalezza della scala elettrodebole. Un modello di fisica naturale che includa, per esempio, la scala di Planck, necessita di nuovi fenomeni fisici. Ho utilizzato i dati del Run 1 e Run 2 di LHC per cercare nuove particelle in particolare nell’area della supersimmetria. I miei contributi al settore sono stati riconosciuti dalla Collaborazione che mi ha eletto coordinatore di tutte le ricerche di supersimmetria all’inizio del Run 2. La mancanza di evidenza di nuovi fenomeni alla fine del Run 2 mi ha portato a concentrare le mie attivita` di ricerca piu` recenti su misure di precisione nel settore del top (in particolare su produzione associata di coppie di top con bosoni vettori).
Inoltre, sono fermamente convinto che il futuro della fisica ai colliders passi per la costruzione di un collider leptonico di alta energia per misure di precisione del settore elettrodebole ed in particolare del bosone di Higgs. In tempi piu` recenti ho iniziato a contribuire in modo significativo anche a quest’area, con studi di R&D per la costruzione di un calorimetro dual–readout, e con studi di fattibilita` con una simulazione completa basata su Geant4.
CONTRIBUTI AD ATLAS
L’esperimento ATLAS al CERN funziona grazie ad una collaborazione internazionale
di piu` di 3000 scienziati. Data la dimensione dell’esperimento e della collaborazione, ATLAS deve essere considerato come una grande infrastruttura sperimentale collegata con una vasta comunita` internazionale. Sono un membro della collaborazione, e ho nel tempo ricoperto una serie di ruoli di rilievo.
- Eletto membro del Publication Committee - responsabilita` di certificazione della qualita` degli articoli pubblicati alla collaborazione. (Marzo 2020 - Marzo 2022).
- Co-convener del ATLAS SUSY Working Group - coordinamento di tutte le attivita` di ATLAS collegate alla ricerca di particelle supersimmetriche - il gruppo conta circa 300 scienziati. Si tratta di un ruolo di primaria importanza all’interno della collaborazione. (Ottobre 2015 - Settembre 2017).
- Co-coordinatore di una ATLAS taskforce (cinque persone) per la riprogettazione del modello di analisi della Collaborazione (Gennaio 2013 - Giugno 2013), e anche co-coordinatore della task force per l’implementazione del nuovo modello di analisi. Coordinamento dell’attivita` di circa 15 scienziati (Luglio 2013 - Ottobre 2014).
- Co-coordinatore delle attivita` di analisi per la ricerca di partner supersimmetrici del top e bottom quark. Coordinamento dell’attivita` di circa 40 scienziati. (Ottobre 2012 - Settembre 2013).
- Co-convener del ATLAS SUSY group background forum. Coordinamento delle attivita` di stima dei fondi per tutte le analisi per la ricerca di supersimmetria in ATLAS. Coordinamento dell’attivita` di circa 200 scienziati. (2011-2012)
- Membro del ATLAS Physics Coordination - il gruppo di coordinamento per tutta l’attivita ́ di fisica di ATLAS. (Ex officio, 2008-2009 and 2015-2017)
- Membro del ATLAS Software Project Management Board - il gruppo di coordinamento per tutte le attivita` software di ATLAS. (Ex officio, 2008-2009)
- Alcuni dei colleghi che hanno lavorato sotto la mia supervisione alla University Of Sussex (fellows and Post-Docs) hanno a loro volta ottenuto ruoli di leadership importanti: Co-convener del Analysis Model Software Group (K. Suruliz), Co-coordinators del Top+X subgroup (K. Suruliz), co-convener of the Top Physics Group del UK (T. Stevenson).
CONTRIBUTI A FUTURE COLLIDERS
Nel 2017 ho iniziato un’attivita` di ricerca che si concentra su studi di fattibilita`, sviluppo hardware e software per colliders futuri alla University of Sussex. The attivita` principali si sono concentrate sullo sviluppo di un prototipo di calorimetro Dual-Readout per il rivelatore IDEA. Questo tipo di rivelatore e` descritto in dettaglio nei Conceptual Design Reports dei colliders circolari cinese (CEPC) e europeo (FCC-ee). Un calorimetro dual-readout sfrutta due campionamenti indipendenti dello sciame adronico per stimare e correggere le fluttuazioni della frazione di fotoni (provenienti principalmente da π0 → γγ). I miei contributi principali sono:
- Sviluppo dell’infrastruttura software, inclusa la simulazione Geant4 del rivelatore. Contributi sia personali che di coordinamento.
- Test beams (2017, 2018, 2021 e 2023) utilizzando la linea di fascio H8.
- Test delle fibre ottiche utilizzate nel calorimetro, poi utilizzate nei test beam a DESY e al CERN del 2021.
