Esperienze professionali nell ambito della ricerca scientifica e tecnologica

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1 CURRICULUM TECNICO-PROFESSIONALE Federico Fornari residente in via Vecchia Emilia 119, Rimini (RN) tel. 334/ Dati Personali Data di nascita: 15/01/1990 Luogo di nascita: Cesena (FC) Nazionalità: italiana Stato civile: celibe Titoli di studio Diploma di maturità scientifica con lode, conseguito presso il Liceo Scientifico M. Curie di Savignano sul Rubicone (FC). Laurea triennale in Fisica conseguita presso l Università degli studi di Bologna in data 14/12/2012 con lode discutendo una tesi dal titolo: Analisi comparativa di due algoritmi di tracciamento in ANTARES. Laurea magistrale in Fisica conseguita presso l Università degli studi di Bologna in data 24/10/2014 discutendo una tesi dal titolo: Ricerca di interazioni ν µ ν e nell esperimento OPERA. Dottore di Ricerca in Fisica presso l Università di Bologna. Esame finale conseguito il 18/4/2018 con giudizio eccellente, discutendo una tesi dal titolo: Software development and detector characterization of the Euclid Near-Infrared Spectro-Photometer. Esperienze professionali nell ambito della ricerca scientifica e tecnologica Dottorato di Ricerca in Fisica durante il periodo dal 1/11/2014 al 1/11/2017 presso l Università di Bologna collaborando all attività di ricerca in ambito astrofisico e cosmologico dell esperimento dell Agenzia Spaziale Europea (ESA) Euclid, svolgendo un periodo di attività presso il Centro di Fisica delle Particelle di Marsiglia (CPPM), in Francia. 1

2 Dal 4/4/2017 al 29/9/2017 presso il Centro di Fisica delle Particelle di Marsiglia (CPPM) per attività di lavoro su caratterizzazione dei rivelatori infrarossi dello spettro-fotometro a bordo della missione Euclid. Contratto per la collaborazione ad attività di ricerca tecnologica (assegno di ricerca) con durata di due anni (dal 9/7/2018) presso il CNAF- INFN (Centro Nazionale per la Ricerca e Sviluppo nelle Tecnologie Informatiche e Telematiche) con seguente argomento di ricerca: Tecnologie informatiche per esperimenti di fisica nucleare e subnucleare. Attività di ricerca La mia attività di ricerca sperimentale è essenzialmente rivolta alla fisica astroparticellare. Ho partecipato all esperimento ANTARES, il telescopio di neutrini sottomarino installato al largo delle coste di Tolone (Francia) per studiare sorgenti di neutrini astrofisici, e all esperimento OPERA, presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (L Aquila), contribuendo allo studio delle oscillazioni di neutrini da fascio proveniente dall acceleratore SPS del CERN di Ginevra. Inoltre ho preso parte alla missione Euclid dell Agenzia Spaziale Europea, che riguarderà l invio di un satellite nel punto lagrangiano L2 del sistema Terra-Sole, equipaggiato con un telescopio anastigmatico di diametro 1.2 m e strumenti per spettro-fotometria nell ottico e nel vicino infrarosso. Gli strumenti serviranno per misurare il redshift (z) e gli spettri luminosi di galassie fino a z = 1.8, su una porzione di cielo di gradi quadrati. Tali misure consentiranno di studiare l equazione di stato dell energia oscura e di inferire la natura della materia oscura. Saranno utilizzate due sonde cosmologiche : 1) il galaxy clustering, ovvero la distribuzione tridimensionale delle galassie in funzione del picco della Baryon Acoustic Oscillation; 2) il weak lensing, cioè la correlazione statistica tra le deformazioni fotometriche delle galassie che consente di misurare la distribuzione di materia ordinaria e di materia oscura. Presso il CPPM si svolge l attività di caratterizzazione dei rivelatori dello spettrofotometro a bordo del satellite. Ognuno dei 16 rivelatori dello spettro-fotometro è costituito da una matrice di cristalli (pixels), di dimensione di 1.8 µm. La lunghezza d onda di cutoff dei rivelatori (ovvero la massima lunghezza d onda a cui essi sono sensibili) è di 2.3 µm. I rivelatori sono installati in camera pulita ISO 7, all interno di criostati ad una temperatura compresa tra 80 e 100 K e ad una pressione di 10 6 mbar. I rivelatori vengono sottoposti a sequenze temporali di illuminazione con LED o monocromatore a 5 diverse lunghezze d onda nell infrarosso, al fine di misurare la risposta di ciascun pixel. Vengono inoltre controllati i parametri principali che condizionano il funzionamento dei rivelatori, come guadagno, efficienza quantica, persistenza, non-linearità, latenza, capacitanza inter-pixel (ossia una forma di interferenza per cui una parte della carica raccolta da un pixel viene misurata nei pixel vicini in fase di readout), la dark current e il rumore elettronico legato al readout. Sono necessarie lunghe campagne di acquisizione dati (dell ordine di 40 giorni) per raggiungere una precisione di misura dei parametri dell ordine dell 1%. In una prima fase, sotto la supervisione del Dr. Jean-Claude Clemens, responsabile della attività sui rivelatori al CPPM, sono stato introdotto alla fisica dei rivelatori infrarossi e ho preso dimestichezza con la strumentazione di laborato- 2

3 rio. Successivamente ho preso parte attivamente alle campagne di calibrazione dei rivelatori. Durante i turni di misura mi sono occupato del controllo dell acquisizione dati relativi alle sequenze di esposizione dei rivelatori e dell analisi dei cosiddetti quality check data, producendo una serie di grafici e tabelle che descrivono i parametri di lavoro dei rivelatori e la bontà dei dati acquisiti. Utilizzando programmi per la lettura di file immagine, sviluppati in C++ da membri del gruppo di ricerca, ho condotto uno studio sulla dipendenza della dark current dalla temperatura dei rivelatori. L analisi ha lo scopo di verificare che la dipendenza della dark current dalla temperatura sia proporzionale a e E kt, con E energia di attivazione del processo, k costante di Boltzmann e T temperatura assoluta (legge di Arrhenius). Mascherando i pixel della matrice dei rivelatori in base ad una selezione sui valori dei parametri che descrivono la bontà della misura di flusso luminoso (χ 2 ) e la presenza di eventuali fonti di rumore o di errore sistematico (rumore di reset dei pixel e offset iniziale della rampa di segnale), è stato possibile determinare, per ciascuno dei 2 rivelatori posti in uno dei 2 criostati in camera pulita, la consistenza delle misure di dark current a 4 differenti temperature (80, 85, 90 e 100 K) con la legge di Arrhenius. Ciò è essenziale per capire il comportamento dei rivelatori a temperature diverse, poiché in volo la temperatura dei rivelatori sarà mantenuta stabile ad un valore fisso compreso tra 80 e 100 K, ma per esigenze contingenti potrebbe essere necessario modificare questo valore fisso entro l intervallo di temperature detto prima. Oltre alla caratterizzazione dei rivelatori infrarossi, ho contribuito allo sviluppo e all implementazione di un ambiente di test per il software applicativo e di comunicazione tra i vari componenti dell elettronica di bordo del satellite in collaborazione con il gruppo di ricerca dell INFN di Bologna coinvolto in Euclid. In particolare, ho preso parte allo sviluppo di software di simulazione delle interfacce di comunicazione tra la Instrument Control Unit (ICU) dello spettro-fotometro nell infrarosso (il modulo di controllo dell acquisizione dati dallo spettro-fotometro e di controllo dei sensori di bordo) e lo Spacecraft (il modulo di comunicazione del satellite con la Terra). Grazie alla realizzazione di tale ambiente di sviluppo, assieme all implementazione di un simulatore dei protocolli di comunicazione dello Spacecraft tramite linguaggio C++, è stato possibile sviluppare, testare e validare il software applicativo della Instrument Control Unit. Infine ho scritto un manuale atto a descrivere le procedure da seguire per installare l ambiente di programmazione utile a sviluppare ed eseguire il software applicativo della Instrument Control Unit. Le mie attività di ricerca tecnologica presso il CNAF dell INFN riguardano il supporto a tutti gli esperimenti afferenti alla Commissione Scientifica Nazionale II che necessitano l utilizzo di risorse informatiche presso il centro di calcolo, tra i quali AMS-02, AUGER, BOREXINO, CTA, CUORE, DARKSIDE, EUCLID, FERMI, GERDA, ICARUS, JUNO, VIRGO, XENON. Competenze informatiche Linguaggi di programmazione: C, C++, Python, LaTeX, Perl, scripting bash. Sistemi operativi: ottima conoscenza degli ambienti Unix-like, in partico- 3

4 lare di Linux sia da utente che da amministratore. Programmi applicativi: principali programmi di sviluppo software sia in ambiente Windows che Linux. Utilizzo di programmi data analysis framework (es. ROOT). Note Interne in ambito di collaborazioni scientifiche A. Balestra, D. Bonino, C. Bonoli, F. Bortoletto, V. Capobianco, L. Corcione, R. Farinelli, F. Fornari, F. Laudisio, S. Ligori, E. Medinaceli, C. Sirignano, G. Sirri, Preliminary Tests on ICU-DPU Communication, (Euclid Osservatorio di Torino Technical Note 007, 2016) S. Dusini, F. Fornari, F. Giacomini, F. Laudisio, L. Patrizii, C. Sirignano, G. Sirri, NISP ICU Test Equipment for Application SW Development, (Euclid INFN Technical Note 002, 2016) F. Fornari, ICU-ASW building, running and debugging user manual, (Euclid INFN Internal Note, 2017) Proceedings di Conferenze F. Fornari et al., The Euclid Near Infrared Spectro-Photometer (NISP) instrument and science, (Proceedings of Science 636, EPS-HEP Conference 2017) T. Maciaszek et al., Euclid Near Infrared Spectrometer and Photometer instrument concept and first test results obtained for different breadboards models at the end of phase C, (SPIE Proceedings Vol. 9904, 2016) S. Ligori et al., Detailed design and first tests of the application software for the instrument control unit of Euclid-NISP, (SPIE Proceedings Vol. 9904, 2016) R. Barbier et al., Detector chain calibration strategy for the Euclid flight IR H2RGs, (SPIE Proceedings Vol , 2018) A. Secroun et al., Euclid flight H2RG IR detectors: per pixel conversion gain from on-ground characterization for the Euclid NISP instrument, (SPIE Proceedings Vol , 2018) S. Ligori et al., The application software of the instrument control unit of Euclid-NISP: ready for qualification tests, (SPIE Proceedings Vol , 2018) M. Trifoglio et al., Instrument workstation for the EGSE of the Near Infrared Spectro-Photometer instrument (NISP) of the EUCLID mission, (SPIE Proceedings Vol. 9904, 2016) E. Franceschi et al., EGSE customization for the Euclid NISP Instrument AIV/AIT activities, (SPIE Proceedings Vol. 9904, 2016) 4

5 Pubblicazioni Scientifiche N. Agafonova, A. Aleksandrov, A. Anokhina, S. Aoki, A. Ariga, T. Ariga et al., Discovery of τ neutrino appearance in the CNGS neutrino beam with the OPERA experiment, Phys. Rev. Lett. 115 (Sep, 2015) G. Galati, N. Agafonova, A. Aleksandrov, A. Anokhina, S. Aoki, A. Ariga et al., More results from the OPERA experiment, Il Nuovo Cimento 40 (Sep, 2017) 160 N. Agafonova, A. Aleksandrov, A. Anokhina, S. Aoki, A. Ariga, T. Ariga et al., Study of charged hadron multiplicities in charged-current neutrinolead interactions in the OPERA detector, The European Physical Journal C 78 (Jan, 2018) 62 Corsi seguiti Chimica Analisi matematica 1 Algebra e geometria Elementi di programmazione per la fisica Fisica generale 1 Idoneità lingua inglese b-1 Laboratorio di fisica 1 Introduzione alla fisica moderna Fisica generale 2 Analisi matematica 2 Laboratorio di fisica 2 Metodi matematici della fisica Meccanica analitica Elementi di teoria della relatività Esperimenti e scoperte della fisica nucleare e subnucleare Fisica nucleare e subnucleare Laboratorio di fisica 3 Istituzioni di fisica teorica Struttura della materia Analisi statistica dei dati nella fisica nucleare e subnucleare 5

6 Astrofisica delle particelle Relatività 2 Metodologie informatiche in fisica nucleare e subnucleare Cosmologia Fenomenologia delle interazioni fondamentali Fisica subnucleare Fisica delle particelle Fisica nucleare Fisica teorica 1 Laboratorio di acquisizione ed elaborazione dati Laboratorio di fisica nucleare e subnucleare 1 Laboratorio di fisica nucleare e subnucleare 2 Astrofisica extragalattica Dinamica dei sistemi stellari Formazione ed evoluzione delle galassie Partecipazioni a scuole e conferenze The Euclid Near Infrared Spectro-Photometer (NISP) instrument and science, The Dark Side of the Universe, L Aquila, Gran Sasso Science Institute, Via Michele Jacobucci 2, Giugno 2018 (Poster e Presentazione Orale) The Euclid Near Infrared Spectro-Photometer (NISP) instrument and science, EPS Conference on High Energy Physics, Venezia, Palazzo del Cinema, Lungomare Guglielmo Marconi, 5-12 Luglio 2017 (Poster) The Euclid Near Infrared Spectro-Photometer (NISP) instrument and science, CIII Congresso Nazionale della Società di Fisica Italiana, Povo (TN), Ateneo Polo Scientifico e Tecnologico Fabio Ferrari, Via Sommarive 9, Settembre 2017 (Presentazione Orale) S. Andreon, PhD Course on Bayesian Methods in Astrophysics, Bologna, Dipartimento di Fisica, Viale Berti Pichat 6/2, Aprile 2015 G. Battistoni, L. Covi, D. Di Bari, A. D Orazio, E. Durante, C. Galbiati et al., XXVII Seminario Nazionale di Fisica Nucleare e Subnucleare Francesco Romano, Otranto, Serra degli Alimini 1, 4-11 Giugno 2015 T. Maciaszek et al., NISP System Week, Tenerife, Instituto de Astrofísica de Canarias, C/ Vía Láctea, s/n, Settembre

7 R. Battiston, What next in fundamental and particle physics in space, Bologna, Aula della Specola, Via Zamboni 33, 1 Ottobre 2015 L. Valenziano, Investigating the dark Universe with the Euclid satellite, Bologna, Dipartimento di Fisica, Viale Berti Pichat 6/2, 16 Ottobre 2015 N. Masi, AMS e Materia Oscura, Bologna, Dipartimento di Fisica, Via Irnerio 46, 13 Novembre 2015 F. Giacomini, Fondamenti di architettura dei calcolatori, Bologna, Dipartimento di Fisica, Viale Berti Pichat 6/2, 21 Dicembre 2015 T. Chiarusi, Il deployment della prima stringa di KM3Net: stato del progetto e futuri obiettivi, Bologna, Dipartimento di Fisica, Viale Berti Pichat 6/2, 22 Gennaio 2016 N. Semprini, R. Casadio, C. Vignali, A. Chiummo and E. Cuoco, La rivelazione delle onde gravitazionali, Bologna, Dipartimento di Fisica, Viale Berti Pichat 6/2, 10 Marzo 2016 F. Spanò, Quark Top ad LHC, Bologna, Dipartimento di Fisica, Via Irnerio 46, 17 Marzo 2016 E. Coccia, Opening the gravitational wave window to the Universe, Bologna, Dipartimento di Fisica, Via Irnerio 46, 22 Aprile 2016 G. D Agostini, Probabilistic inference in physics illustrated with a toy model, Bologna, Dipartimento di Fisica, Via Irnerio 46, 28 Aprile 2016 G. D Agostini, Claim of discoveries based on sigma s, Bologna, Dipartimento di Fisica, Viale Berti Pichat 6/2, 29 Aprile 2016 Y. Mellier et al., Euclid Consortium Meeting, Lisbona, Centro Cultural de Belém, Praça do Império, , 30 Maggio - 3 Giugno 2016 F. Giacomini, Corso di introduzione al C++, Bologna, CNAF, Via Ranzani 13/2, Giugno e 1 Luglio 2016 E. Ercolessi, La seconda rivoluzione quantistica: quantum information and computation, Bologna, CNAF, Via Ranzani 13/2, 29 Giugno 2016 T. Maciaszek et al., NISP System Week, Marsiglia, Laboratoire d Astrophysique de Marseille, 38 Rue Frédéric Joliot Curie, 31 Gennaio - 2 Febbraio 2017 Y. Mellier et al., Euclid Consortium Meeting, Londra, University College of London, 20 Bedford Way, 5-8 Giugno