Nicola Carlo AMAPANE

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1 Nicola Carlo AMAPANE 15/10/2015 Dati Personali Nato a Rivoli (TO) il 21/2/1973. Ufficio: V. P. Giuria Torino amapane@to.infn.it Titoli ed Incarichi Da Ottobre 2015 Da Febbraio 2012 Maggio Dic Da Ottobre 2007 Maggio Sett Professore Associato presso l Università di Torino. Principal Investigator del Progetto di Ricerca di Ateneo 2011 Innovative Methods for Particle Colliders at the Terascale (IMPACT). Soggiorno di ricerca presso il CERN di Ginevra nell ambito del progetto di mobilità in uscita World Wide Style dell Università di Torino. Ricercatore a tempo indeterminato presso l Università di Torino. Contratto di Ricercatore a tempo determinato presso la Sezione di Torino dell Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Mar Apr.2007 Research Fellow, PH Division, CERN, Ginevra. Mar Feb Borsa post-dottorato presso l Università di Torino sull esperimento CMS al CERN, Ginevra Borsa della Fondazione Angelo Della Riccia per attività di ricerca al CERN, Ginevra. 24 Gennaio 2003 Dottorato in Fisica all Università di Torino con la tesi Development and Performance of High Level Trigger Algorithms for the Muon Trigger of the CMS Experiment. Giugno Sett Contratto di prestazione d'opera con il Dipartimento di Fisica Sperimentale dell'università di Torino per lo sviluppo di software di ricostruzione per l'esperimento CMS. 16 Aprile 1999 Laurea in Fisica all Università di Torino la tesi Misura del rate di eventi bb bb e della probabilità di gluon splitting in bb nel decadimento adronico della Z a LEP1. Votazione: 110/110 e lode Svolgimento Servizio Civile obbligatorio (10 mesi). Luglio Sett CERN Summer Student Programme, CERN, Ginevra. Nicola C. Amapane - 1

2 Attività Scientifica La mia attività di ricerca si svolge nel campo della Fisica delle Alte Energie. Ho lavorato in particolare negli esperimenti DELPHI (DEtector for Lepton Photon and Hadron Identification) a LEP (Large Electron-Positron collider) e CMS (Compact Muon Solenoid) al Large Hadron Collider (LHC). Riassunto delle principali responsabilità scientifiche Da Gennaio 2014 Coordinatore del gruppo di analisi sulla fisica H ZZ dell esperimento CMS. Dal Febbraio 2012 Principal Investigator del Progetto di Ateneo Innovative Methods for Particle Colliders at the Terascale, di durata triennale (finanziamento assegnato: 220,4 keur) Editor per la Collaborazione CMS del primo articolo su H ZZ 4l Coordinatore del CMS Muon Physics Object Group al CERN Responsabile per l esperimento CMS del software di ricostruzione dei muoni. A partire dal 2004 Responsabile per l esperimento CMS della descrizione del campo magnetico nel software di simulazione e ricostruzione Responsabile per l esperimento CMS della simulazione e ricostruzione delle camere a deriva (DT). Sono tuttora responsabile degli algoritmi di ricostruzione locale delle DT Coordinatore delle produzioni Monte Carlo per il gruppo CMS PRS/mu. Attività nell esperimento CMS CMS è un grande e sofisticato esperimento dedicato alla ricerca del bosone di Higgs e di estensioni del Modello Standard, installato al collisore LHC a Ginevra. LHC ha cominciato a fornire collisioni nel 2009, dopo un lungo periodo di sviluppo, costruzione e commissioning. Sono entrato nella collaborazione CMS nel 1999, con l obiettivo di partecipare alla ricerca del bosone di Higgs nei canali leptonici. Per raggiungere questo scopo mi sono occupato innanzi tutto, sia personalmente sia attraverso ruoli di coordinamento, della preparazione di tutti gli strumenti e tecniche necessari per il trigger, la ricostruzione, la simulazione e la calibrazione dei rivelatori, in particolare per quel che riguarda i muoni. Nel 2011, quando CMS ha cominciato a raccogliere sufficienti quantità di dati, mi sono concentrato sulla ricerca del bosone di Higgs nello stato finale a quattro leptoni [1], che ho seguito sotto tutti gli aspetti, contribuendo alla scoperta del bosone [3],[P1],[P3] ed alle successive misure delle sue proprietà [4],[6],[P2]. Nel seguito, le referenze da [1] a [12] indicano le pubblicazioni allegate alla presente domanda; quelle indicate con [P] indicano altre pubblicazioni non allegate, e quelle indicate con [C] indicano proceedings o contributi a conferenze, secondo l elenco riportato alla fine del presente documento. Nicola C. Amapane - 2

3 Il mio primo obiettivo in CMS è stato lo sviluppo e la caratterizzazione degli algoritmi di selezione dei muoni nei trigger di alto livello (HLT). Il mio lavoro ha riguardato la maggior parte degli aspetti legati alla selezione on-line dei muoni. In particolare, ho sviluppato gli algoritmi di ricostruzione dei muoni nel trigger di Livello 2 a partire dalle informazioni raccolte nello spettrometro di muoni, gli algoritmi per la selezione di muoni isolati, necessari per sopprimere il contributo di muoni prodotti in eventi di minimum bias, e ho studiato il rate dei trigger inclusivi di muoni al fine di definire richieste e soglie di trigger. Per questo studio ho contribuito a preparare una procedura per ottenere un campione inclusivo di eventi pesati che includesse eventi con muoni prodotti da decadimenti in volo oltre che da quark pesanti. Sono inoltre stato il coordinatore delle produzioni di campioni di eventi simulati per il gruppo Muon Physics Reconstruction and Selection (PRS/mu), il cui mandato era quello di implementare la catena completa di simulazione, ricostruzione e selezione dei muoni dal primo livello di trigger fino all analisi off-line. Ho infine verificato le prestazioni della catena di selezione online in termini di tempo di calcolo richiesto, soppressione del rateo di trigger, ed efficienza su canali di benchmark (H WW; H ZZ, H SUSY ττ; produzione di W, Z, tt ). Ho curato la documentazione di questi risultati nel Technical Design Report del trigger di alto livello di CMS e nelle pubblicazioni di CMS sull HLT [11] e sul rivelatore [P10] Nel biennio successivo ho deciso di concentrarmi sul rivelatore dei muoni usato nella regione centrale di CMS, le camere a deriva (DT), con lo scopo di finalizzare in tutti i dettagli la simulazione e gli algoritmi di ricostruzione e calibrazione, insieme a tutti gli strumenti necessari per lo studio della loro performance e l analisi dei dati. Sono perciò diventato responsabile della simulazione e ricostruzione degli hit delle DT nel gruppo CMS PRS/mu. Ho implementato, sia personalmente sia seguendo il lavoro di tesisti e dottorandi, la simulazione dettagliata della risposta delle camere, gli algoritmi per la ricostruzione degli hit all interno della camera, e studiato le strategie di calibrazione del rivelatore [P8]. Ho inoltre partecipato ai test su fascio delle camere [P11],[P15] ed ho utilizzato i dati raccolti per verificare l accuratezza della simulazione delle DT e mettere a punto gli algoritmi di ricostruzione. Ho continuato a sviluppare le tecniche di calibrazione e gli algoritmi di ricostruzione delle DT anche negli anni successivi, in particolare attraverso lo studio di eventi di raggi cosmici e delle prime collisioni [9],[P6]. Sono tuttora responsabile della ricostruzione locale delle DT in CMS. Dal 2004 sono responsabile della mappa del campo magnetico nel software di simulazione e ricostruzione di CMS. L efficienza nell accesso alla mappa è essenziale per le capacità di ricostruzione delle tracce e dei muoni nel trigger di alto livello, oltre che per contenere il tempo richiesto per la simulazione e la ricostruzione degli eventi. Mi sono quindi occupato dello sviluppo di un infrastruttura altamente ottimizzata per l accesso alla mappa sia nella regione del solenoide sia nel giogo di acciaio che ospita lo spettrometro a muoni [C10]. Seguo inoltre lo sviluppo ed il miglioramento dei modelli agli elementi finiti per il calcolo della mappa ed al suo studio e validazione con misure dirette ed indirette. In particolare, ho contribuito all analisi dei dati raccolti durante la campagna di mappatura avvenuta durante il primo test del magnete di CMS nell agosto 2006 [C1],[C5], mentre nel 2009 ho realizzato un analisi dettagliata del campo magnetico nel giogo attraverso lo studio della curvatura dei raggi cosmici [8]. Nicola C. Amapane - 3

4 : sono stato responsabile del software di ricostruzione dei muoni in CMS. La mia attività consisteva nel coordinare il lavoro di un gruppo composto da alcune decine di collaboratori, provenienti da diversi istituti europei e extra-europei, sugli algoritmi di ricostruzione per i tre sistemi per la rivelazione dei muoni utilizzati in CMS: Drift Tube Chambers (DT), Cathode Strip Chambers (CSC) e Resistive Plate Chambers (RPC). La mia responsabilità copriva tutti gli aspetti della ricostruzione, dall interpretazione dei dati grezzi fino alla ricostruzione delle tracce, includendo tutti i servizi collegati come la calibrazione, la descrizione della geometria e gli strumenti di allineamento. L inizio di questo incarico è coinciso con l adozione da parte di CMS dell infrastruttura del software di simulazione e ricostruzione online e offline e del modello dei dati finali. Questa transizione ha comportato una revisione completa di tutto il software di ricostruzione esistente, oltre allo sviluppo di nuovi componenti. Ho contributo personalmente alla definizione dell infrastruttura per la ricostruzione on-line ed off-line di CMS ed alla migrazione ed implementazione di diversi componenti chiave, in particolare del modello della geometria dei rivelatori e della mappa del campo magnetico, oltre che degli algoritmi di simulazione e ricostruzione dei muoni di cui ero responsabile. Questi strumenti sono stati utilizzati con successo nell estate 2006 durante il CMS Magnet Test and Cosmic Challenge, un test di integrazione dei rivelatori con i sistemi di acquisizione, trigger e selezione on-line, ed hanno permesso a tutta la collaborazione di analizzare i dati raccolti A seguito delle precedenti esperienze, sono stato nominato coordinatore del gruppo CMS Muon Physics Object Group. Il mio mandato era di coordinare tutte le attività legate all identificazione dei muoni in CMS e di fornire alla collaborazione tutti gli strumenti necessari alle analisi di fisica su canali con muoni nello stato finale in vista della presa dati, all epoca prevista per la fine del In questo biennio ho quindi coordinato tutti gli studi che hanno portato alla definizione finale degli algoritmi di ricostruzione, trigger ed identificazione dei muoni che sono poi stati adottati per tutti i risultati scientifici prodotti dalla Collaborazione, a partire dal Technical Design Report sulla fisica dell esperimento [P12]. Ho inoltre partecipato agli studi della performance di rivelatori ed algoritmi con raggi cosmici [P9] Nella fase finale di messa a punto di CMS, consistita in una lunga presa dati di raggi cosmici seguita dall analisi delle prime collisioni prodotte da LHC ad energia ed intensità ridotte, mi sono concentrato sul consolidamento e sulla validazione di algoritmi, software e tecniche di calibrazione attraverso i dati [P5],[P6],[P7]. Sono stato fra gli autori principali ed editor interno dell articolo sullo studio del campo magnetico di CMS con i raggi cosmici citato in precedenza [8], e sono stato uno dei due coordinatori dell analisi della performance della ricostruzione dei muoni sulle prime collisioni [C4]. Ho inoltre seguito la misura del rapporto delle componenti µ + / µ nei raggi cosmici [10], che è stato il primo risultato di fisica pubblicato da CMS ed ha rappresentato un banco di prova per tutti algoritmi di ricostruzione dei muoni a cui avevo contribuito negli anni precedenti. Ho contributo allo caratterizzazione degli algoritmi per la ricostruzione dei muoni anche con i dati raccolti negli anni successivi [7] Non appena una quantità di dati di collisione sufficiente è stata raccolta, sono tornato sulle tecniche di ricostruzione e calibrazione delle DT che avevo precedentemente sviluppato, aggiornandole sulla base dell esperienza acquisita con i dati e predisponendo le calibrazioni e la simulazione delle DT per la presa dati di fisica dell anno successivo, e studiandone le performance [P4]. Nicola C. Amapane - 4

5 2011. A partire dal 2011 CMS ha cominciato il suo programma di fisica, e mi sono quindi finalmente dedicato alla ricerca del bosone di Higgs nello stato finale H ZZ 4l [1],[2],[5]. Ho sviluppato tutti gli aspetti di questa analisi, in particolare la strategia di selezione degli eventi, la soppressione dei fondi, la stima dei fondi riducibili e irriducibili, il confronto dei dati con le simulazioni dettagliate del rivelatore, e l'analisi statistica dei risultati. Nell'anno 2011 sono stato fra i principali autori nonché editor interno del primo articolo pubblicato da CMS su H ZZ 4l [1] e dei Physics Analysis Summary presentati dalla Collaborazione a conferenze internazionali nel 2011 [C3] Ho continuato ad occuparmi dell analisi sul canale H ZZ 4l, estendendola ai dati che venivano via via raccolti da CMS ad s = 8 TeV e raffinando le tecniche di identificazione e calibrazione della scala di energia e momento dei leptoni e l analisi statistica mediante l utilizzo di discriminanti cinematiche. Sono uno degli autori principali dell'analisi di CMS su H 4l che ha portato all'annuncio della scoperta del Bosone di Higgs [3],[P1],[P3], e successivamente degli studi sulle sue proprietà [4]. Questi risultati sono fra quelli che hanno portato all'assegnazione del premio Nobel per la Fisica 2013 a François Englert e Peter Higgs, che avevano postulato l'esistenza del bosone nel Dal Febbraio 2012 sono il Principal Investigator del Progetto di Ricerca di Ateneo "Innovative Methods for Particle Colliders at the Terascale" (ORTO11TPXK). Il progetto, di durata triennale, ha lo scopo di condurre ricerca di eccellenza del Bosone di Higgs e di nuova fisica al Large Hadron Collider, promuovendo la collaborazione fra fisici teorici, fisici sperimentali, ed informatici dell'università di Torino, nel contesto delle collaborazioni internazionali che svolgono ricerca di frontiera in questo campo. Nell ambito del progetto (finanziamento complessivo 220,4 keur) ho attivato quattro assegni di ricerca, uno di durata biennale per un fisico sperimentale, due annuali per fisici teorici, ed uno biennale per un informatico. Dal 2014 sono coordinatore del gruppo CMS sulla fisica di H ZZ, con l incarico di supervisionare tutte le attività di analisi sugli stati finali 4l, 2l2ν, e 2l2q all interno della Collaborazione. A questo gruppo afferiscono oltre una cinquantina di collaboratori attivi. Durante il 2014, lo scopo del mio gruppo è stato quello di completare le analisi e gli articoli sull osservazione e sullo studio delle proprietà del bosone di Higgs nei canali citati con i dati raccolti da CMS nel primo run. In particolare, ho seguito la pubblicazione dei risultati finali della ricerca nel canale H 4l [P2], che comprendono la singola misura attualmente più precisa della massa del nuovo bosone; dello studio della larghezza del bosone di Higgs con un metodo innovativo [6]; e di altri tre articoli attualmente in fase di pubblicazione (ricerca di ulteriori risonanze nello spettro di mzz; studio completo di spin e parità del nuovo bosone; misura della sezione d urto di H 4l). Ho seguito tutti questi lavori sia nel mio ruolo di coordinatore, sia partecipando alle analisi personalmente e come supervisore di studenti di dottorato e di un post-doc nel contesto del progetto IMPACT. Attualmente, l obiettivo del mio gruppo è quello di preparare la campagna di analisi dati per il Run II di LHC. Nicola C. Amapane - 5

6 Attivita nell esperimento DELPHI Ho iniziato il mio lavoro in DELPHI nel 1997 come studente estivo al CERN, con un analisi finalizzata alla misura della frequenza di eventi bb bb e della probabilità di gluon splitting in bb, che ho poi completato nella mia tesi di laurea. All epoca la produzione secondaria di quark b nelle annichilazioni e + e, chiamata gluon splitting, era un processo relativamente poco conosciuto, sia dal punto di vista teorico che sperimentale. Questa ignoranza rappresentava una delle maggiori sorgenti di incertezza sistematica sulla misura di Rb, la frequenza di produzione primaria di quark b nel decadimento adronico del bosone Z. Per la mia tesi di laurea ho sviluppato, sotto la supervisione della Prof. A. Romero e della Dr. C. Mariotti, la prima misura di R4b, la frequenza di eventi con quattro quark b nello stato finale. Da questa misura ho derivato la probabilità di gluon splitting in bb con un approccio innovativo. Ho seguito questa misura sin dall inizio, lavorando su tutti gli aspetti dell analisi (caratterizzazione degli eventi, algoritmi di selezione, analisi dei fondi e la determinazione degli errori sistematici; determinazione della probabilità di gluon splitting, gbb, a partire dall osservabile misurata, R4b). I risultati ottenuti [C13] sono stati pubblicati dalla collaborazione DELPHI [12],[P13],[P14]. Successivamente alla mia tesi di laurea, ho partecipato all analisi dei dati di LEP2 con uno studio dello stato finale Zγγ finalizzato alla ricerca di accoppiamenti quartici anomali (QGC). Nel 2000, ho inoltre partecipato alla presa dati di DELPHI per il calorimetro STIC, utilizzato per la misura della luminosità. Attività didattica ed accademica Successivamente alla presa di servizio come ricercatore presso l Università di Torino, ho svolto la seguente attività didattica: Laboratorio V (F8031), Corso di Laurea in Fisica, A.A. 2007/2008, 2008/2009, 2009/2010, 2010/2011 (co-titolare), circa 60 h, 90 studenti. Per questo corso obbligatorio del terzo anno ho svolto parte delle lezioni frontali, seguito l allestimento e lo svolgimento del laboratorio, e partecipato alle sessioni d esame. Mi sono inoltre occupato dell aggiornamento e messa a punto di alcune delle esperienze nel quadro della riorganizzazione del corso per la riforma per la Legge 270. Introduzione alla fisica nucleare e subnucleare con laboratorio (MFN0558), Corso di Laurea in Fisica, A.A. 2011/2012, 2012/2013, , (co-titolare), circa 60 h, 100 studenti. Per questo corso obbligatorio del terzo anno svolgo parte delle lezioni frontali, seguo l allestimento e lo svolgimento del laboratorio, e partecipo alle sessioni d esame. Meccanica ed Onde (M8069), Corso di Laurea in Scienze dei Materiali, A.A. 2007/2008 (esercitatore) e 2008/2009 (co-titolare), 24 h, circa 30 studenti. Ho svolto esercitazioni e lezioni frontali e partecipato alle sessioni d esame scritte ed orali. Fisica Generale III con laboratorio (MFN0660), Corso di Laurea in Scienza dei Materiali, A.A. 2011/2012 (co-titolare), 22 h, circa 20 studenti. Mi sono occupato della progettazione del laboratorio di questo corso appena istituito, dell acquisto di nuove esperienze, dello svolgimento del laboratorio e della valutazione degli studenti. Nicola C. Amapane - 6

7 Fisica Generale II con laboratorio (MFN1265), Corso di Laurea in Scienza e Tecnologia dei Materiali, A.A. 2012/2013 (22 h, circa 30 studenti), 2013/2014 (44 h, circa 65 studenti), (46 h, circa 65 studenti). Per questo corso di cui sono co-titolare ho svolto parte delle lezioni frontali, organizzato il laboratorio e seguito il suo allestimento e svolgimento, e partecipato agli esami. Sono stato relatore delle seguenti tesi: Giulia Gonella, Study of Multi-Boson Final States in the CMS Experiment at LHC, Laurea magistrale, A.A. 2012/2013. Martina Machet, A new technique to measure the ratio of gg over qq-bar induced ZZ production cross sections in the CMS experiment at LHC and its implication for Higgs searches, Laurea magistrale, A.A. 2011/2012. Gian Luca Pinna, Study of the signal lineshape in the analysis for the search of H ZZ(*) 4l at CMS, Laurea magistrale, A.A. 2011/2012. Linda Finco, Measurement of the Zbb-bar, tt-bar and Z+light jets backgrounds in the CMS experiment at the LHC in the search of the Higgs boson in the final state H ZZ 4l, Laurea magistrale, A.A. 2011/2012. Lorenzo Ariotti, Caratterizzazione di un rivelatore al diamante con sorgenti alfa, beta e gamma e di neutroni, Laurea di I livello, A.A. 2011/2012. Filippo Pisano, Studio della velocità di deriva nelle camere a muoni dell esperimento CMS al CERN con i primi dati di collisioni protone-protone, Laurea Triennale, A.A. 2009/2010. Marco Terranova, Studio ed ottimizzazione delle prestazioni delle camere a deriva dell esperimento CMS al CERN con i primi dati di collisioni protone-protone, Laurea Triennale, A.A. 2009/2010. Laura Nervo, Strategy for an early observation of the ZZ di-boson production in the four lepton final states at 10 TeV with the CMS experiment at CERN, Laurea Magistrale, A.A. 2008/2009. Sono inoltre stato tutor di due studenti del Dottorato in Scienza e Alta Tecnologia, Indirizzo in Fisica e Astrofisica: Daniele Trocino, "Muon Reconstruction and Momentum Scale Calibration and Their Application to Standard Model Higgs Searches with the CMS Experiment", discussa il 27/1/11. Cristina Botta, "Search for a SM Higgs boson in the decay channel H ZZ(*) 4l with the CMS experiment", discussa il 20/12/2011. Fra il 2003 ed il 2007 ho inoltre seguito, nel contesto del mio lavoro di ricerca, il lavoro di tesi di due studenti di dottorato (R. Bellan, G. Cerminara) e sono stato co-relatore di una tesi triennale (G. Bevilacqua, Digitizzazione delle Drift Tube Chambers per l esperimento CMS ). Nicola C. Amapane - 7

8 Presentazioni a Conferenze 8 Maggio 2013 VI Workshop Italiano sulla Fisica p-p a LHC, Genova: Higgs ZZ [C2]. 30 Settembre th Rencontres de Blois, Francia: Results on SM Higgs boson searches at low mass from CMS. 6 Ottobre th International Conference on Advanced Technology and Particle Physics (ICATPP), Como: CMS Muon System performance with Cosmic Rays [C6]. 31 Gennaio 2008 V workshop italiano sulla fisica p-p ad LHC, Perugia: Stato e Commissioning di CMS [C7]. 25 Ottobre 2006 III Workshop sui Monte Carlo, Fisica e Rivelatori a LHC, Frascati: Il trigger di alto livello di CMS. 5 Luglio 2005 Hadron Collider Physics Symposium, Les Diablerets, Svizzera: Precision EW Measurements at Atlas and CMS [C8]. 30 Giugno 2005 III Riunione Nazionale di CMS Italia, Roma: Strategia di calibrazione e allineamento dei muoni in CMS. 13 Ottobre 2004 II Workshop sulla Fisica di ATLAS e CMS, Napoli: Ricostruzione e identificazione dei muoni in ATLAS e CMS [C9]. 7 Luglio Advanced Studies Institute Physics at LHC, Praga, Repubblica Ceca: WW Scattering. 22 Maggio th IEEE-NPSS Real Time Conference, Montréal, Canada: The CMS Muon Trigger [C11]. 30 Settembre 2002 LXXXVIII Congresso della Società Italiana di Fisica, Alghero: Design e performance del trigger di muoni dell esperimento CMS. 4 Aprile 2002 XIV Incontri sulla Fisica delle Alte Energie (IFAE), Parma: Electroweak Physics at LHC [C12]. 26 Settembre 2001 LXXXVII Congresso della Società Italiana di Fisica, Milano: Higgs Search with CMS. 1 Novembre 2000 WW Physics Workshop, Sesimbra, Portogallo: Zγγ and extraction of QGCs in DELPHI. Organizzazione di Convegni e Seminari Ottobre 2014 Membro del Comitato di Organizzazione Locale della conferenza internazionale Higgs Couplings, Torino. 28 Novembre 2012 Organizzatore della giornata di studio Understanding the Higgs, Torino Aprile 2004 XVI Incontri sulla Fisica delle Alte Energie (IFAE), Torino: Editor dei Proceedings e membro del Comitato Organizzatore Locale. Nicola C. Amapane - 8

9 Pubblicazioni Elenco ragionato delle principali pubblicazioni [1] CMS Collaboration, Search for the standard model Higgs boson in the decay channel H to ZZ to 4 leptons in pp collisions at s = 7 TeV, Phys. Rev. Lett. 108 (2012) Sono stato fra i principali autori di questa analisi, seguendone tutti gli aspetti (strategia di selezione degli eventi, soppressione e stima dei fondi riducibili e irriducibili, confronto dei dati con le simulazioni dettagliate del rivelatore, analisi statistica dei risultati), sia personalmente sia in veste di editor per CMS di questo articolo e dei Physics Analysis Summary presentati da CMS alle conferenze del 2011 [C3]. Si tratta del primo articolo pubblicato da CMS con risultati su questo canale. [2] CMS Collaboration, Combined results of searches for the standard model Higgs boson in pp collisions at s = 7 TeV, Phys. Lett. B 710 (2012) Prima combinazione dei risultati di CMS nei principali stati finali, include i risultati dell analisi H ZZ 4l, che ho seguito personalmente. La combinazione restringe l intervallo di massa possibile per il bosone di Higgs in una piccola finestra e mostra la prima indicazione di un lieve eccesso ad una massa di circa 124 GeV. [3] CMS Collaboration, Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC, Phys. Lett. B 716 (2012) Questo articolo, di cui è stata pubblicata anche una versione su Science [P1], riporta la scoperta del Bosone di Higgs nel I canali più determinanti per questo risultato sono H γγ e H ZZ 4l; mi sono occupato di quest ultimo, estendendo l analisi sul canale già svolta nel 2011 ai dati raccolti nella prima metà del 2012 e contribuendo all introduzione di un discriminante basato sulla cinematica attesa per il segnale. [4] CMS Collaboration, Study of the Mass and Spin-Parity of the Higgs Boson Candidate via its Decays to Z Boson Pairs, Phys. Rev. Lett. 110 (2013) Successivamente all annuncio della scoperta, ho proseguito lo studio delle proprietà del nuovo bosone estendendo l analisi H ZZ 4l, includendo nuovi dati e contribuendo all implementazione dei discriminanti cinematici che hanno permesso di fornire una prima indicazione del fatto che spin e parità del nuovo bosone sono compatibili con quelli previsti dallo SM. Ho inoltre contribuito alla stima dell incertezza sulla massa dei singoli candidati 4l, che è stata utilizzata per migliorare l accuratezza della misura della massa del nuovo bosone. [5] CMS Collaboration, Search for a standard-model-like Higgs boson with a mass in the range 145 to 1000 GeV at the LHC, Eur. Phys. J. C 73 (2013) Ho contributo a questo articolo estendendo la ricerca di risonanze del tipo atteso per lo Standard Model nel canale H ZZ 4l fino alla scala di 1 TeV. Ho sviluppato in particolare la corretta descrizione della lineshape attesa per il segnale e la stima dei fondi nella regione di alta massa. [6] CMS Collaboration, Constraints on the Higgs boson width from off-shell production and decay to Z-boson pairs, Phys. Lett. B 736 (2014) Nicola C. Amapane - 9

10 Questo lavoro riporta limiti molto stringenti sulla larghezza del nuovo bosone ottenuti dallo studio della coda ad alta massa del sistema ZZ. Il metodo utilizzato si basa su sviluppi teorici a cui hanno contribuito in modo sostanziale i colleghi teorici di Torino che partecipano al progetto di ateneo IMPACT di cui sono P.I. Ho seguito questa analisi, che si basa sul lavoro svolto per le pubblicazioni precedenti, anche attraverso la supervisione di uno degli assegni di ricerca erogati nel contesto del progetto. Per via del metodo innovativo e del fatto che ha permesso di ottenere dei limiti sulla larghezza ad un livello che era considerato irraggiungibile con un collisore adronico, questi recentissimi risultati (la pubblicazione è del Settembre scorso) hanno raccolto molta attenzione nella comunità scientifica di riferimento. [7] CMS Collaboration, Performance of CMS muon reconstruction in pp collision events at s = 7 TeV, JINST 7 (2012) P Ho contribuito allo studio sulle prime collisioni delle performance degli algoritmi di ricostruzione ed identificazione di cui sono stato responsabile. Ho seguito inoltre gli studi di efficienza e rate del trigger dei muoni. [8] CMS Collaboration, Precise mapping of the magnetic field in the CMS barrel yoke using cosmic rays, JINST 5 (2010) T Ho sviluppato questa analisi per verificare l accuratezza della mappa del campo magnetico, che ho implementato nel software di simulazione e ricostruzione di CMS, attraverso lo studio del campione di raggi cosmici raccolto nel Sulla base dei risultati ottenuti ho collaborato al miglioramento del modello del magnete utilizzato per il calcolo agli elementi finiti, e ricavato ulteriori correzioni da applicare nella regione del giogo. Sono stato inoltre l editor interno di CMS per questo articolo. [9] CMS Collaboration, Calibration of the CMS drift tube chambers and measurement of the drift velocity with cosmic rays, JINST 5 (2010) T Ho sviluppato gli algoritmi per la calibrazione delle camere a deriva e per l applicazione delle costanti di calibrazione nella ricostruzione. Ho contributo a questo studio sulla loro validazione con i dati di raggi cosmici raccolti nel [10] CMS Collaboration, Measurement of the charge ratio of atmospheric muons with the CMS detector, Phys. Lett. B 692 (2010) Questo articolo è stato il primo risultato di fisica pubblicato da CMS, sfruttando le campagne di presa dati di raggi cosmici durante il commissioning del 2006 e 2008, ed ha rappresentato il primo banco di prova per tutti algoritmi di ricostruzione dei muoni che ho sviluppato e di cui sono stato responsabile negli anni precedenti. [11] W. Adam et al, The CMS high level trigger, Eur.Phys.J. C46 (2006) Ho implementato gli algoritmi di ricostruzione dei muoni per il Livello 2 e gli algoritmi di isolamento dei muoni nel Trigger di alto livello di CMS. Ho studiato la loro performance in termini di soppressione del rateo di eventi, efficienza di selezione di muoni prompt, e tempo di calcolo richiesto, curando le sezioni relative nel Technical Design Report sul trigger di CMS ed in questo articolo. Nicola C. Amapane - 10

11 [12] DELPHI Collaboration, Measurement of the rate of b anti-b b anti-b events in hadronic Z decays and the extraction of the gluon splitting into b anti-b, Phys. Lett. B 462 (1999) Ho seguito tutti gli aspetti di questa analisi (caratterizzazione degli eventi, algoritmi di selezione, analisi dei fondi, determinazione degli errori sistematici; determinazione della probabilità di gluon splitting, gbb, a partire dall osservabile misurata, R4b), che è stata l argomento della mia tesi di laurea. Altre pubblicazioni con un contributo personale [P1] CMS Collaboration, A New Boson with a Mass of 125 GeV Observed with the CMS Experiment at the Large Hadron Collider, Science 338 (2012) [P2] CMS Collaboration, Measurement of the properties of a Higgs boson in the four-lepton final state, Phys. Rev. D 89 (2014) [P3] CMS Collaboration, Observation of a new boson with mass near 125 GeV in pp collisions at s = 7 and 8 TeV, JHEP 1306 (2013) 081. [P4] CMS Collaboration, The performance of the CMS muon detector in proton-proton collisions at s=7 TeV at the LHC, JINST 8 (2013) P [P5] CMS Collaboration, Commissioning of the CMS experiment and the cosmic run at four tesla, JINST 5 (2010) T [P6] CMS Collaboration, Performance of the CMS drift tube chambers with cosmic rays, JINST 5 (2010) T [P7] CMS Collaboration, "Performance of CMS muon reconstruction in cosmic-ray events", JINST 5 (2010) T [P8] G. Abbiendi, N. Amapane, C. Battilana et al., "Offline calibration procedure of the CMS drift tube detectors", JINST 4 (2009) P [P9] C. Liu, N. Neumeister, N. Amapane et al.,"reconstruction of cosmic and beam-halo muons with the CMS detector", Eur. Phys. J. C56 (2008) [P10] CMS Collaboration, The CMS experiment at the CERN LHC JINST 3 (2008) S [P11] M. Aldaya et al, "Results of the first integration test of the CMS drift tubes muon trigger", Nucl.Instrum.Meth. A579 (2007) [P12] CMS Collaboration, CMS Physics Technical Design Report, Volume II: Physics Performance, J. Phys. G34 (2007) [P13] ALEPH, DELPHI, L3, OPAL and SLD Collaborations, Precision electroweak measurements on the Z resonance, Phys. Rept. 427 (2006) [P14] DELPHI Collaboration, b-tagging in DELPHI at LEP, Eur. Phys. J. C32 (2004) [P15] C. Albajar, N. Amapane, P. Arce et al., Test beam analysis of the first CMS drift tube muon chamber, Nucl. Instrum. Meth. A525 (2004) Nicola C. Amapane - 11

12 Proceedings e Conference Notes citati nel testo [C1] V. I. Klyukhin, N. Amapane, A. Ball et al, Measuring the Magnetic Flux Density in the CMS Steel Yoke, Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, 26 (2013), [C2] N. Amapane, G. Artoni, Higgs ZZ search in Atlas and CMS, PoS LHCPP2013 (2013) 003. [C3] CMS Collaboration, Search for a Standard Model Higgs boson produced in the decay channel H ZZ(*) 4l, CMS-PAS-HIG ; CMS-PAS-HIG ; CMS-PAS- HIG (2011). [C4] CMS Collaboration, Performance of muon identification in pp collisions at s=7 TeV, CMS-PAS-MUO (2010). [C5] V.I. Klyukhin, N. Amapane, V. Andreev et al, The CMS Magnetic Field Map Performance, IEEE Trans.Appl.Supercond. 20 (2010) [C6] N. Amapane, Performance of the CMS muon system with cosmic rays, in Astroparticle, Particle and Space Physics, Detectors and Medical Physics Applications, Vol. 5 (2010), [C7] N. Amapane Status and commissioning of the CMS detector, Nuovo Cim. B123 (2008) [C8] N. Amapane, Precision Electroweak Measurements at ATLAS and CMS. Springer Proceedings in Physics, Vol. 108 (2006), [C9] N. Amapane and M. Biglietti, Muon reconstruction and identification in ATLAS and CMS, Frascati Physics Series, Vol. XXXVIII, 91 (2005). [C10] N. Amapane et al., Volume-Based Representation of the Magnetic Field, CMS CR- 2005/011. [C11] N. Amapane, The CMS Muon Trigger System, CMS CR-2003/047. [C12] N. Amapane, Electroweak Physics at LHC, Atti di Conferenze della Società Italiana di Fisica, Vol. 83 (2003). [C13] N. Amapane, C. Mariotti and E. Migliore, Measurement of the rate of b anti-b b anti-b events in hadronic Z decays in DELPHI and the extraction of the gluon splitting into b anti-b. Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.) 74, 272 (1999). Nicola C. Amapane - 12