Luigi Guiducci

Nome:                  Luigi Guiducci
Data di nascita:   28 Settembre 1978
Indirizzo:            Via E. Torricelli, 14
                             47521 Cesena (FC)               
Email:                  guiducci@bo.infn.it


Istruzione   
2006         Dottorato in Fisica dell'Università di Bologna, con la tesi: “Design and Test of the Off-Detector Electronics for the CMS Barrel Muon Trigger”, Relatore: Prof. A.M. Rossi, Correlatori: Dott. A. Montanari, Dott. F. Odorici, Coordinatore di Dottorato: Prof. R. Soldati
2003-2005     Studente di Dottorato con borsa di studio dell'Università Bologna
2002         Laurea in Fisica dell'Università di Bologna, con lode, con la tesi: “Il sistema di selezione dei muoni per il trigger del rivelatore CMS”, Relatore: Prof. A. M. Rossi, Correlatori: Dott. A. Montanari, Dott. F. Odorici
1997-2002     Studente al Corso di Laurea in Fisica dell'Università di Bologna
1997         Maturità scientifica presso il Liceo Scientifico A. Righi di Cesena (FC)

Carriera
28/10/2019 - oggi: Professore Associato in servizio presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università degli Studi di Bologna
28/10/2016 - 27/10/2019: Ricercatore a tempo determinato di tipo b) presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università degli Studi di Bologna
31/12/2013 - 27/10/2016: Ricercatore a tempo determinato di tipo a) presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università degli Studi di Bologna
1/12012-30/12/2013: Assegno di ricerca (24 mesi) presso il Dipartimento di Fisica ed Astronomia dell’Università degli Studi di Bologna
1/7/2009-31/12/2011: Research Fellow (30 mesi) presso il CERN di Ginevra
1/10/2008-30/6/2009: Borsa di studio (24 mesi) presso il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Bologna
15/10/2006-15/9/2008: Borsa di Post-Dottorato dell’Università degli Studi di Bologna
1/8/2006-14/10/2006: Assegno di ricerca (12 mesi) presso il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Bologna
2003-2005: Studente di Dottorato in Fisica con borsa di studio dell’Università degli Studi di Bologna (primo classificato nella graduatoria per l’assegnazione delle borse)
2001: Summer student con borsa di studio al CERN

Attività di ricerca
La mia attività di ricerca si e' svolta nell'ambito della collaborazione CMS all'acceleratore LHC del CERN di Ginevra. I miei principali contributi all’attività di ricerca della collaborazione consistono in attività in ambito tecnologico, in analisi dei dati e simulazioni, e in ruoli di responsabilità e coordinamento.

Attività di ricerca - ambito tecnologico
2015-2016 - Ho curato la sezione per il rivelatore DT (Drift Tubes), il rivelatore di muoni utilizzato nella parte centrale (barrel) di CMS, del Technical Proposal per l’upgrade di “Fase 2” (CERN-LHCC-2015-010). Le performance di identificazione dei muoni sono state studiate simulando l’effetto dell’invecchiamento del rivelatore e dell’elettronica, ed è stata elaborata una proposta per la costruzione nuovi processori, in grado di fornire al Level-1 trigger di CMS tracce con una risoluzione simile a quella oggi ottenuta offline. Successivamente ho condotto studi di invecchiamento di una camera DT presso la facility per l’irraggiamento GIF++ del CERN, tramite l’analisi offline dei dati (hit efficiency, ricostruzione segmenti, prestazioni del trigger in relazione alla dose assorbita).
2012-2013 - Ho contribuito allo sviluppo, progettazione e test di un nuovo sistema di link ottici per il rivelatore DT nell’ambito dell’upgrade di “Fase 1” di CMS. Installato e collaudato durante il Long Shutdown 1 (2013-2014), è ora utilizzato per il Run 2 di LHC e fornisce le informazioni per il tracciamento dei muoni nella regione centrale al nuovo sistema di Level-1 trigger.
2007-2009 - Ho integrato i moduli digitali e sviluppato il software online di controllo del sitema di trigger del rivelatore DT. Ho studiato le prestazioni del sistema e definito gli algoritmi per la sincronizzazione dell’elettronica di trigger ai fasci di LHC [7,10,11].
2001-2006 - Nel periodo che compreso tra la mia partecipazione al programma Summer Student al CERN e il completamento del dottorato di ricerca, ho contribuito in prima persona alla progettazione e costruzione del Level-1 trigger della regione del barrel di CMS. Ho sviluppato una implementazione in linguaggio VHDL dell’algoritmo di tracciamento dei muoni nella vista longitudinale. Successivamente, con il lavoro di tesi di laurea ho iniziato la progettazione del sistema di selezione dei muoni [12], utilizzando processori digitali programmabili (FPGA). Ho completato la costruzione di questo sistema durante il dottorato di ricerca, e ho implementato il sistema di connessione alla counting room dell’elettronica di trigger installata sul rivelatore, utilizzando metodologie tolleranti alle radiazioni e connessioni in fibra ottica ad alta velocità. Ho utilizzato i prototipi delle schede digitali da me progettate in un fascio di test (H2 SPS/NA al CERN) [13, 14, 15] e implementato un sistema di test completo dei moduli prodotti, circa 400 schede digitali. Ho anche contribuito regolarmente alla costruzione dei rivelatori DT, presso i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN, e all’assemblaggio ed al test dei minicrate, il sistema di trigger e acquisizione locale per le camere DT, presso i laboratori dell’INFN di Bologna.

Attività di ricerca - analisi e simulazione

2017 - editor dei capitoli riguardanti trigger, ricostruzione e prestazioni per canali di fisica selezionati, del Technical Design Report sugli upgrade di "Fase 2" dei sistemi per muoni di CMS (CERN-LHCC-2017-012).
2013-2015 - Mi sono occupato dello studio del bosone di Higgs del Modello Standard tramite i suoi decadimenti in quattro leptoni [1,4,5]. Ho studiato la selezione di questo segnale, compresi gli algoritmi di identificazione dei leptoni, l’isolamento e il fake rate, per diversi scenari di luminosità istantanea e configurazioni di CMS, al fine di definire le strategie di upgrade di “Fase 1” del Level-1 trigger (TDR nel 2013, CERN-LHCC-2013-011) e per gli upgrade di “Fase 2” a High-Luminosity LHC, previsto intorno al 2024 (Technical Proposal nel 2015, CERN-LHCC-2015-010, e successivo Scope Document, CERN-LHCC-2015-019).
2014-2016 - Ho sviluppato, nell’ambito dell’upgrade di “Fase 1” del Level-1 trigger di CMS, nuovi algoritmi di tracciamento dei muoni, con l’utilizzo combinato dei rivelatori DT e Resistive Plate Chambers (RPC), e un più sofisticato algoritmo di misura dell’impulso trasverso. Successivamente ho perfezionato la simulazione per comprendere l’effetto, in termini di prestazioni, di diverse opzioni di complessità dell’algoritmo (e quindi delle risorse hardware necessarie), e per verificarne la robustezza e ridondanza applicando scenari di malfunzionamento di parti dei rivelatori.
2013 - ho collaborato ad una task-force per il controllo della misura del branching ratio del decadimento del Bs in due muoni [2,3], pubblicata nel 2013, definendo la strategia per includere nella misura dei fake rate leptonici gli effetti dovuti al trigger utilizzato per la selezione degli eventi.
2012 - ho condotto analisi delle prestazioni del rivelatore DT di CMS [6] durante la presa dati a LHC, affinando gli strumenti per Data Quality Monitoring e Data Certification, e della validazione delle release di software offline.
2009-2011 - ho coordinato l’analisi delle prestazioni del Level-1 trigger di CMS [8, 9] durante il collaudo con raggi cosmici e durante la presa dati al Run 1 di LHC. Mi sono occupato dei criteri di validazione degli oggetti di trigger, dello sviluppo del sistema di Data Quality Monitor, della Data Certification, e della definizione degli algoritmi di trigger in uso durante la presa dati (Trigger Menu).

Attività di ricerca - responsabilità e ruoli di coordinamento
1/9/2015-1/9/2017 - Deputy DT Project Manager (livello 1) - vice coordinatore delle attività del rivelatore DT di CMS.
1/1/2016-31/12/2017 - Muon Detector Performance Group (DPG) Office Representative e membro del Muon Management Board - coordinatore del nuovo gruppo Muon DPG Office per la attività di commissioning e analisi delle prestazioni dei rivelatori per la misura dei muoni in CMS (DT, RPC, CSC e GEM).
1/1/2013-30/8/2015 - Deputy DT Upgrade coordinator (livello 2) - vice-coordinatore delle attività di upgrade per il rivelatore DT dell’esperimento CMS. Il sistema DT è stato coinvolto nelle attività di upgrade di “Fase 1” (in fase di collaudo nel 2016) e di “Fase 2” (per HL-LHC).
2012 - Membro del Muon Strategy Group - in qualità di esperto di trigger e di DT, con il mandato di analizzare le prestazioni dei rivelatori per muoni di CMS nella prospettiva di presa dati fino ad oltre il 2020 considerando lo schema di trigger previsto e le condizioni di background.
1/1/2012-31/12/2012 - Deputy DT DPG coordinator (livello 2) - coordinatore del gruppo di analisi delle prestazioni del rivelatore DT, con la responsabilità del sistema di Data Quality Monitoring e di Data Certification.
1/1/2009-31/12/2011 - L1 DPG Coordinator (livello 2) - coordinatore del gruppo di analisi delle prestazioni del Level-1 trigger di CMS, con la responsabilità del sistema di Data Quality Monitoring, della Data Certification, e dei Trigger Menu.
2007-presente - DT Trigger Coordinator (livello 3) - coordinatore del sistema di trigger DT di CMS, durante l’installazione e il collaudo dell’elettronica con raggi cosmici e durante tutta la successiva fase di presa dati a LHC.

Attività didattica
Insegnamenti universitari

• Insegnamento di Fisica Generale T-A (L-Z) del corso di Laurea in Ingegneria Gestionale della Scuola di Ingegneria dell'Università degli Studi di Bologna, dal 2017 a oggi.
• Insegnamento di Fisica Generale T-B (A-K) del corso di Laurea in Ingegneria Gestionale della Scuola di Ingegneria dell'Università degli Studi di Bologna, nell'Anno Accademico 2019/2020
• Insegnamento di Meccanica - Modulo 2 del corso di Laurea in Fisica della Scuola di Scienze dell’Università degli Studi di Bologna, negli Anni Accademici, dal 2016/2017 al 2019/2020.
• Insegnamento di Fenomeni Termici - Modulo 2 del corso di Laurea in Fisica della Scuola di Scienze dell’Università degli Studi di Bologna, nell'Anno Accademico 2017/2018 e 2018/2019
  
• Insegnamento di Fisica Generale 1 - Modulo 2 del corso di Laurea in Fisica della Scuola di Scienze dell’Università degli Studi di Bologna, per due anni: Anno Accademico 2014/2015 e Anno Accademico 2015/2016.
• Incarico di tutorato per attività di supporto alla didattica per l’insegnamento di “Laboratorio di Fisica 3” del corso di laurea in Fisica dell’Università degli Studi di Bologna, referente Prof. Maurizio Basile, Anno Accademico 2012/2013.

• Relatore della tesi "Sviluppo di un algoritmo di trigger per la ricerca di particelle esotiche a lunga vita media a High Luminosity LHC con il rivelatore di muoni di CMS" di Giulia Paggi, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2020, correlatore Dott. Carlo Battilana
• Relatore della tesi "Studio di un luminometro basato sui Drift Tubes di CMS" di Francesco Pacelli, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2020, correlatore Dott. Gianni Masetti
• Relatore della tesi "Analysis of the Performance of DT Trigger Algorithms for the Phase-2 Upgrade of the CMS Detector" di Francesco Vascelli, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2020, correlatore Dott. Carlo Battilana
• Relatore della tesi "Studio della produzione VBF per la ricerca del decadimento in due muoni del bosone di Higgs con il rivelatore CMS a LHC" di Riccardo Zini, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2020, correlatori Dott. Giovanni Abbiendi, Dott. Leonardo Lunerti e Dott.ssa Federica Primavera
• Relatore della tesi "Study of the Higgs boson decay to two muons with the CMS detector at LHC" di Leonardo Lunerti, Laurea Magistrale in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2019, correlatori Dott. Giovanni Abbiendi, Dott. Carlo Battilana e Dott.ssa Federica Primavera.
• Relatore della tesi "Systematic effects of background parametrisation in the search for dimuon final states with the CMS detector" di Elisa Sanzani, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2019, correlatori Dott. Stefano Marcellini e Dott. Gianni Masetti.
• Relatore della tesi "Performance of the CMS barrel muon trigger algorithms for High Luminosity LHC" di Simone Gasperini, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2019, correlatore Dott. Carlo Battilana.
• Relatore della tesi "Study of background in the CMS barrel muon detectors with LHC Run2 data" di Martina Foschi, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2019, correlatore Dott.ssa Francesca Romana Cavallo.
• Relatore della tesi "Study of the dependency of CMS Drift Tubes efficiency on the atmospheric pressure" di Michele Iannello, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2019, correlatore Dott.ssa Francesca Romana Cavallo.
• Relatore della tesi "Combined use of Drift Tubes and Resistive Plate Chamber information in the CMS Muon Barrel Trigger" di Marco Lorusso, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2018, correlatore Dott. Carlo Battilana.
• Correlatore della tesi "CMS Level-1 Trigger Muon Momentum assignment with Machine Learning" di Tommaso Diotalevi, Laurea Magistrale in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2018, relatore Prof. Daniele Bonacorsi.
• Relatore della tesi "Study of the background induced by LHC colliding beams in the Muon Barrel Detector of CMS", di Giulio Bonelli, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2018, correlatore Dott.ssa Francesca Romana Cavallo.
• Correlatore della tesi "Heavy Stable Charged Particles a LHC with the CMS detector: search and results for a trigger implementation" di Giovanni Mocellin, Laurea Magistrale in Fisica, Università degli Studi di Padova, 2017, relatore Prof.ssa Anna T. Meneguzzo.
• Relatore della tesi "Misura di efficienza del trigger muonico dell’esperimento CMS a LHC" di Leonardo Lunerti, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2017, correlatore Dott. Carlo Battilana.
• Relatore della tesi "Misura della raccolta di luce in una striscia di scintillatore plastico letta con Fotomoltiplicatori al Silicio" di Eleonora Spurio, Laurea in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2017, correlatori Dott. Alessandro Montanari e Dott. Nicolò Tosi.
• Correlatore della tesi “Study of the performances of the H → ZZ∗ → 4l analysis with the CMS Phase-II Upgrade” di Lisa Borgonovi, Laurea Magistrale in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2015, relatore Prof.ssa Sylvie Braibant.
• Correlatore della tesi “Integrazione del dispositivo Sector Collector nel sistema di controllo del trigger per l’esperimento CMS” di Sabato Stefano Caiazza, Laurea Specialistica in Fisica, Università degli Studi di Bologna, 2008, relatore Prof. Paolo Capiluppi.
• Facilitatore alla CMS Data Analysis School, 19-23 Gennaio 2015, Dipartimento Interateneo di Fisica - INFN - Politecnico e Università di Bari.
• Supervisor di Summer Student al CERN per due anni, nell’estate 2010 e 2011.

Premi e Riconoscimenti
Ho ricevuto nel 2013 il premio della European Physical Society “High Energy and Particle Physics Prize for an outstanding contribution to High Energy Physics”, conferito alla collaborazione CMS, con la motivazione “for the discovery of a Higgs boson, as predicted by the Brout-Englert-Higgs mechanism”
Ho ricevuto nel Dicembre 2009 il premio CMS Achievement Award, conferito dal Collaboration Board di CMS, per i risultati ottenuti con il mio lavoro nella collaborazione, riassunti dalla motivazione del premio “Outstanding work as DT Trigger coordinator”.

Scuole
2004        Scuola “Italo-Ellenic School of Physics” (Martignano, Lecce)
2003        Scuola “Cargèse School of Physics and Cosmology (IN2P3 - CNRS)” (Cargese, Francia)
2003        Scuola “International School on Strong Interactions and Multiparticle Dynamics (INFN)” (Bologna)
2001        Summer Student al CERN
2001        Scuola “XI Giornate di Studio sui Rivelatori (INFN)” (Torino)

Presentazioni a Conferenze
In sessione plenaria

• L. Guiducci, Upgrade of the CMS detector towards High Luminosity LHC, 13th Topical Seminar on Innovative Particle and Radiation Detectors - Siena, Italy, 2013
• L. Guiducci, Stato di CMS e piani di Upgrade per High Luminosity LHC, IFAE2017: Incontri di Fisica delle Alte Energie, Napoli (Italy), 2019
• L. Guiducci, ATLAS, CMS and LHCb Trigger/DAQ systems for flavour physics, BEAUTY 2013: 14th International Conference on B-Physics at Hadron Machines - Bologna, Italy, 2013 (PoS Beauty-2013-042, 2013)
• L. Guiducci, The DT Local Trigger Synchronization and Performance, poster al seminario CERN CMS Achievement Awards, CERN, 2009
• L. Guiducci, DT Sector Collector electronics design and construction, Topical Workshop on Electronics for Particle Physics - Praga, Czech Republic, 2007 (CERN-2007-007)

In sessione parallela

• L. Guiducci, Upgrades of the CMS Muon System in preparation of HL-LHC, LHCP2018: Sixth Annual Conference on Large Hadron Collider Physics, Bologna (Italy), 2018
• L. Guiducci, Upgrades of the CMS Muon System, IEEE-NSS-MIC-2016: IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Strasbourg (France), 2016
• L. Guiducci, The CMS Muon System towards LHC Run 2 and beyond, 37th International Conference on High Energy Physics (ICHEP) - Valencia, Spain, 2014 (Nucl. Part. Phys. Proc. 273-275 (2016) 1014-1022)
• L. Guiducci, Commissioning and performance of the CMS muon detectors, 34th International Conference on High Energy Physics (ICHEP) - Philadelphia, USA, 2008
• L. Guiducci e A. Negri, I sistemi di trigger di Atlas e CMS, Quinto workshop italiano sulla fisica p-p ad LHC - Perugia, Italia, 2008 (L. Guiducci and A. Negri, Trigger systems in ATLAS and CMS, Nuovo Cim. B123 (2008) 313-320)
• L. Guiducci, Design and Test of the Off-Detector Electronics for the CMS Barrel Muon Trigger, 12th Workshop on Electronics for LHC and Future Experiments - Valencia, Spain, 2006 (CERN-2007-001, CERN-LHCC-2007-006)
• L.Guiducci, The Muon Sorter in the CMS Drift Tubes Regional Trigger, 10th Workshop on Electronics for LHC and Future Experiments - Boston, USA, 2004 (doi:10.5170/CERN-2004-010.227)

Pubblicazioni interne alla collaborazione

• C.F. Bedoya et al, CMS Drift Tubes Sector Collector Relocation Phase 1 Upgrade, CMS DN-2015/011
• Luigi Guiducci for the CMS Collaboration, CMS muon system towards LHC Run 2 and beyond, CMS CR-2014/333
• E. Applebaum, L. Borgonovi, S. Braibant, F.R. Cavallo, S. S. Chhibra, N. de Filippis, P. Giacomelli, L. Guiducci, Studies of the performances of the H → ZZ → 4l analysis for the CMS Phase II upgrade TP, CMS AN-2014/143
• B. Baker, S. Braibant, F.R. Cavallo, N. de Filippis, P. Giacomelli, L. Guiducci, Studies of the performances of the H → ZZ → 4l analysis with the CMS Phase II detector upgrade, CMS AN-2013/298
• Luigi Guiducci for the ATLAS and CMS and LHCb Collaborations, ATLAS, CMS and LHCb Trigger/DAQ systems for flavour physics, CMS CR-2013/209
• Luigi Guiducci for the CMS Collaboration, Status of the CMS detector and upgrade plans, CMS CR-2013/106
• S. Braibant, F.R. Cavallo, N. de Filippis, V. Dutta, P. Giacomelli, G. Gomez-Ceballos, L. Guiducci, P. Harris, M. Klute, L1 TDR Higgs Physics Studies, CMS AN-2013/053
• J. Ero et al., The CMS Drift Tube Trigger Track Finder, CMS NOTE 2008/009
• L.Guiducci, Design and Test of the Off-Detector Electronics for the CMS Barrel Muon Trigger, CMS TS 2006/010
• M. Aldaya et al., Results of the First Integration Test of the CMS Drift Tubes Muon Trigger, CMS Note 2006/072
• M. Aldaya et al., Fine synchronization of the muon drift tubes local trigger, CMS Note 2006/002

Pubblicazioni selezionate
[1] CMS and Atlas Collaborations, Combined Measurement of the Higgs Boson Mass in pp collisions at root s=7 and 8 TeV with the ATLAS and CMS experiments,10.1103/PhysRevLett.114.191803, Physical Review Letters, 2015
[2] CMS and LHCb Collaborations, Observation of the rare B_s(0)->mu(+)mu(-) decay from the combined analysis of CMS and LHCb data,10.1038/nature14474, Nature, 2015
[3] CMS Collaboration, Measurement of the $B_s^0 \to \mu^+ \mu^-$ branching fraction and search for $B^0 \to \mu^+ \mu^-$ with the CMS Experiment, 10.1103/PhysRevLett.111.101804, Physical Review Letters, 2013
[4] CMS Collaboration, Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC, 10.1016/j.physletb.2012.08.021, Physics Letters B,2012
[5] CMS Collaboration, Combined results of searches for the standard model Higgs boson in pp collisions at root s=7 TeV, 10.1016/j.physletb.2012.02.064, Physics Letters B, 2012
[6] CMS Collaboration, Performance of CMS muon reconstruction in $pp$ collision events at $\sqrt{s}=7$ TeV, 10.1088/1748-0221/7/10/P10002, JINST, 2012
[7] CMS Collaboration, Performance of CMS muon reconstruction in cosmic ray events, 10.1088/1748-0221/5/03/T03022, JINST, 2010
[8] CMS Collaboration, Performance of the CMS Level-1 Trigger during Commissioning with Cosmic Ray Muons and LHC beams, 10.1088/1748-0221/5/03/T03002, JINST, 2010
[9] CMS Collaboration, Performance of the CMS Drift-Tube Local Trigger with Cosmic Rays, 10.1088/1748-0221/5/03/T03003, JINST, 2010
[10] CMS Collaboration, Fine Synchronization of the CMS Muon Drift-Tube Local Trigger using Cosmic Rays, 10.1088/1748-0221/5/03/T03004, JINST, 2010
[11] CMS Collaboration, Performance of the CMS Drift Tube chambers with cosmic rays,
10.1088/1748-0221/5/03/T03015, JINST, 2010
[12] CMS Collaboration, CMS Physics technical design report, volume II: Physics Performance, 10.1088/0954-3899/34/6/S01, Journal of Physics G, 2007
[13] M. Aldaya et al, Results of the first integration test of the CMS drift tubes muon trigger, 10.1016/j.nima/2007.06.007, NIM-A, 2007
[14] M. Aldaya et al, Fine synchronisation of the CMS drift tubes local muon trigger, 10.1016/j.nima.2006.04.046, NIM-A, 2006
[15] P. Arce et al, Bunched beam test of the CMS drift tubes local muon trigger, 10.1016/j.nima.2004.06.169, NIM-A, 2004