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Maurizio Spurio

Professore ordinario

Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi"

Settore scientifico disciplinare: FIS/01 FISICA SPERIMENTALE

Didattica

Argomenti di tesi proposti dal docente.

TELESCOPI PER NEUTRINI

I telescopi per neutrini sono apparati sperimentali realizzati sotto l’acqua o nei ghiacci del Polo Sud per

  • studiare le proprietà del neutrino
  •  rivelare neutrini di altissima energia provenienti dal cosmo con l’obiettivo di comprendere i processi che originano supernovae, pulsar, AGN, coalescenza di stelle di neutroni,…

KM3NeT è un progetto largamente europeo che sta costruendo due grandi apparati per la rivelazione di neutrini. Il telescopio KM3NeT/ARCA è in fase di costruzione a circa 100 km dalla costa di Portopalo di Capo Passero (Sicilia), con l’obiettivo di studiare neutrini di origine cosmica. L'infrastruttura ospiterà anche strumentazione per il monitoraggio a lungo termine e online dell'ambiente di acque profonde, le cui misure verranno utilizzate per studi di geofisica e biologia marina. KM3NeT utilizza l’esperienza di un rivelatore più piccolo (ANTARES) che ha preso dati dal 2008 sino a Febbraio 2022.

Diverse tesi TRIENNALI e MAGISTRALI sono disponibili, principalmente legate agli studi di astrofisica (neutrini coincidenti temporalmente con eventi quali onde gravitazionali e GRBs, neutrini provenienti dalla regione centrale Galattica, ricerca di neutrini diffusi di energia elevatissima) sia utilizzando i dati di ANTARES sia utilizzando i primi dati raccolti da KM3NeT. Inoltre, tesi di natura più tecnologica (acquisizione dati, calibrazioni degli apparati sottomarini) sono disponibili, così come tesi legate all’ambiente marino. Per contatti e ulteriori informazioni, anche sulle tesi triennali, rivolgersi a:

  • Prof. Maurizio Spurio, maurizio.spurio@unibo.it 
  • Prof.ssa Annarita Margiotta annarita.margiotta@unibo.it
  • Dr.ssa Giulia Illuminati, giulia.illuminati3@unibo.it
  • Dr. Tommaso Chiarusi, chiarusi@bo.infn.it

Esempio di tesi triennale

Titolo: Caratterizzazione delle latenze intrinseche alle misure di tempo per i moduli del telescopio di neutrini KM3NeT

KM3NeT è formato da migliaia apparati di rivelazione, denominati Digital Optical Module (DOM) e sincronizzati con una precisione temporale migliore di 1 ns. Le schede elettroniche di ogni apparato, preposte all’acquisizione dei dati, possono introdurre delle latenze fisse che costituiscono un'incertezza sistematica che deve essere misurata e compensata. La tesi triennale proposta consiste nella caratterizzazione di tali ritardi attraverso una strumentazione di test allestita nel nostro laboratorio. Lo studente dovrà effettuare misure di ritardi temporali con un oscilloscopio di alta precisione collegato alle schede elettroniche dei DOM. I risultati ottenuti saranno confrontati con misure equivalenti, ottenute processando i dati trasmessi dalle schede attraverso il sistema di acquisizione online di KM3NeT.

 

ESPERIMENTO SND@LHC AL CERN

SND@LHC è un nuovo esperimento nel panorama della fisica delle particelle, approvato a Marzo 2021 dal CERN con l’obiettivo di realizzarlo in tempi brevi e raccogliere dati al Large Hadron Collider (LHC) dal 2022 al 2025.

SND@LHC osserverà per la prima volta in modo diretto neutrini di altissima energia (TeV) prodotti nelle collisioni protone-protone (p-p) di LHC. Tutte e tre le specie di neutrino (elettronico, muonico, tauonico ) saranno studiate. I neutrini sono oggi l’unica anomalia certa nella fisica delle particelle. Perché, in contrasto con quanto teorizzato nel Modello Standard, hanno una massa non-nulla non determinata dal meccanismo di Higgs. Deve esistere qualcosa a noi ancora sconosciuto. Ma finora i dati sulle interazioni dei neutrini con la materia sono incompleti. Gli studi con neutrini dell’elettrone sono rari. Quelli con neutrini del tau rarissimi. Il detector di SND@LHC è compatto (0.6x0.8x2.5 metri cubi). È posto nel tunnel di LHC a 480 m da ATLAS e intercetta l’intenso flusso di neutrini emessi a piccolissimo angolo nelle collisioni p-p. Interagendo con il materiale/bersaglio di SND@LHC (0.8 ton di tungsteno) i neutrini producono particelle che attraversano piani di emulsioni nucleari e fibre scintillanti, i cui segnali rendono possibile la ricostruzione e la visualizzazione dell’evento. A valle del bersaglio, piani di scintillatori plastici letti da fotodiodi di silicio (SiPM), inseriti tra blocchi di ferro, identificano la specie del neutrino e misurano l’energia rilasciata nell’interazione.

Alcuni possibili argomenti di Tesi Magistrale sono:

  • Ricostruzione di eventi per l’osservazione d'interazioni di neutrini prodotti nelle collisioni p-p. La tesi riguarda lo sviluppo del sistema di misura e analisi delle emulsioni nucleari e l’applicazione sui primi eventi reali di interazioni di neutrini.
  • Identificazione di muoni per l’osservazione di interazioni di neutrini
    prodotti nelle collisioni p-p. La tesi riguarda lo sviluppo del sistema di misura e analisi con gli scintillatori per l’identificazione di muoni, e l’applicazione per la selezione dei primi eventi reali da interazioni di neutrini

Per ulteriori informazioni ed eventuali tesi triennali contattare: 

  • maurizio.Spurio@unibo.it
  • andrea.Castro@unibo.it
  • marco.Dallavalle@bo.infn.it