piano delle ricerche 2002

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1 Attività piano delle ricerche 2002 e Dipartimento Interateneo di Fisica Università degli Studi di Bari e Politecnico di Bari

2 Dipartimento Interateneo di Fisica Università di Bari - Politecnico di Bari Via G. Amendola Bari Tel.: (Direzione) (Segreteria Generale) (Segreteria Amministrativa) Fax.: piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 2

3 Il Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari Presentazione L'anno 2000, cui si riferisce il presente rapporto, è stato il terzo della gestione come Dipartimento Interateneo dell'università e del Politecnico di Bari. La trasformazione è avvenuta il 1 gennaio 1996 a seguito di Atto Convenzionale firmato l'8 settembre 1995 dai Magnifici Rettori dei due Atenei. Si è così ricostituita l'unità dei docenti e ricercatori di Fisica, rotta sul piano giuridico dalla istituzione del Politecnico nel Il Dipartimento Interateneo, quale elemento di connessione tra la Facoltà di Scienze dell'università di Bari e la Facoltà di Ingegneria del Politecnico, rappresenta il "laboratorio" ideale in cui realizzare il collegamento fra la ricerca di base, di interesse per una Facoltà Scientifica, ed esigenze di carattere più applicativo, tipiche di un ambiente ingegneristico e quindi maggiormente legato al territorio. Al Dipartimento di Fisica compete, oltre che l'organizzazione e il coordinamento dell'attività di ricerca in numerose branche della Fisica, anche la responsabilità organizzativa e di offerta di competenze per l'insegnamento delle discipline fisiche in quasi tutta l'area universitaria barese: fanno riferimento al Dipartimento di Fisica oltre 100 insegnamenti relativi a Corsi di Laurea (del vecchio e del nuovo ordinamento) e di Diploma delle Facoltà di Scienze M.F.N., Agraria, Farmacia, Medicina Veterinaria dell'università degli Studi di Bari e della Facoltà di Ingegneria del Politecnico di Bari, inclusi i corsi decentrati a Taranto e Foggia. Il Dipartimento di Fisica è costituito (al dicembre 2000) da 54 professori di ruolo (26 di I fascia e 28 di II fascia), 1 professore incaricato stabilizzato, 1 Assistente e 17 Ricercatori delle predette Facoltà, nonchè 42 tecnici, amministrativi ed ausiliari, i quali tutti concorrono alle molteplici attività di ricerca elencate nel seguito. Operano presso il Dipartimento, in rapporto di completa integrazione con questo, anche 23 ricercatori, 5 tecnologi e 39 tecnici della Sezione di Bari dell'istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) ed 1 tecnico dell'unità di Bari dell'istituto Nazionale di Fisica della Materia (INFM). Il Dipartimento è inoltre sede di una Unità del G.N.S.M. del CNR e una unità del G.N.E.Q.P. del CNR. Il Dipartimento di Fisica concorre a diversi Centri Interdipartimentali e Interuniversitari: il Centro Interdipartimentale per la Ricerca Didattica (C.I.R.D.), il Centro Interdipartimentale per le Ricerche sulla Pace (C.I.R.P.), il Centro Interdipartimentale di servizi per la Museologia Scientifica (C.I.S.M.U.S.), il Centro Interdipartimentale di Ricerca sulla Didattica delle Scienze (CIRDS). Presso il Dipartimento è attivato un corso di Dottorato di Ricerca in Fisica, giunto al XVI ciclo con un totale di 26 allievi che svolgono le loro attività di Dottorato nel Dipartimento.E' in corso di perfezionamento la convenzione con l'università di Baltimora per l'istituzione di due posti in cotutela. Il Dipartimento concorre inoltre al Dottorato di Ricerca in Scienze Ambientali, attivato dal 1996 nell'università di Bari, con un dottorando presso il Dipartimento, nonchè al Dottorato in Storia della Scienza. Il Dipartimento gestisce anche, insieme con il Dipartimento di Elettrotecnica ed Elettronica del piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 3

4 Politecnico, una Scuola di Specializzazione biennale in "Elaborazione del Segnale" (con Direzione presso il Dipartimento di Fisica), cui sono iscritti nell'anno in corso una decina di allievi. E' in corso la trasformazione della Scuola in Master di I livello. Sono infine ospitati presso il Dipartimento di Fisica, per svolgere le loro attività di studio e di ricerca, 18 giovani, laureati o dottori di ricerca, titolari di un assegno di ricerca, e 10 titolari di borse di studio dell'infn, dell'infm, del CNR, dell'università o del Politecnico di Bari e di istituzioni straniere. Il che porta ad un totale di oltre 230 unità la consistenza numerica del personale che a qualunque titolo opera nella ricerca scientifica e nelle attività didattiche svolte nell'ambito del Dipartimento di Fisica, come schematizzato nella seguente tabella: Personale docente e ricercatore del Dipartimento 73 Personale tecnico amministrativo e ausiliario del Dipartimento 42 Personale ricercatore dell'infn 23 Personale tecnico e/o tecnologo dell'infn 44 Personale tecnico INFM 1 Dottorandi di Ricerca 26 Borsisti 10 Assegnisti 18 Totale 237 Il Dipartimento dispone di una Biblioteca ricca di circa volumi italiani e stranieri di interesse sia didattico che scientifico e di una collezione pluridecennale di riviste internazionali specialistiche riguardanti vari settori della ricerca fisica. Grazie anche alla stretta collaborazione con la Sezione INFN, il Dipartimento dispone inoltre di un'officina meccanica di precisione (dotata, fra l'altro anche di macchine a controllo numerico), che svolge lavoro di progettazione mediante CAD e realizzazione di prototipi sia per i laboratori didattici che per le attività di ricerca, e di potenti mezzi di calcolo elettronico collegati in rete con tutti i principali centri di ricerca del mondo. È presente un ufficio di fotodocumentazione in grado di preparare materiale sia didattico che scientifico. È operante presso il Dipartimento un Servizio Radiometrico e Spettrometrico in grado di effettuare l'identificazione e la misura quantitativa della contaminazione radioattiva gamma di prodotti alimentari e materiali avviati al consumo, ai fini della valutazione del rischio da radiazioni per la popolazione. Il Dipartimento è infine dotato di un Liquefattore di azoto capace di produrre fino a sei litri/ora di azoto liquido, che viene in gran parte utilizzato nei laboratori di ricerca del Dipartimento, ma viene anche fornito a numerosi Istituti e Dipartimenti universitari e a Centri CNR dell'area barese. L'attività di ricerca del Dipartimento, in corso nel e programmata per il 2002, si svolge nei seguenti campi: - Ricerche sperimentali in Fisica delle Particelle - Ricerche sperimentali in Fisica del Nucleo - Ricerche sperimentali in Fisica della Materia Condensata - Ricerche in Fisica Teorica - Ricerche tecnologiche - Ricerche in Fisica Planetaria con Tecniche Spaziali - Ricerche in Didattica e Storia della Fisica Tale attività, svolta spesso in vasto ambiente internazionale e illustrata analiticamente nel seguito di questa relazione con una breve descrizione delle singole ricerche, è finanziata prevalentemente dagli Enti pubblici di Ricerca (INFN, INFM, CNR) e, in misura minore anche se pur sempre determinante, dall'università e dal Politecnico di Bari e dal MURST, dall'agenzia Spaziale Italiana (ASI) e dalla U.E. tramite specifici contratti di ricerca. Per ognuna delle ricerche, il responsabile è segnato mediante sottolineatura nell'elenco dei partecipanti. Anche se non esplicitamente indicato nelle singole descrizioni, è essenziale al successo delle ricerche il contributo dei Servizi Generali, Tecnici ed Amministrativi del Dipartimento e dell'infn. piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 4

5 Organi del Dipartimento Direttore: Bartolomeo Marangelli Sostituto del Direttore: Francesco Romano Rappresentante del Direttore presso il Politecnico: Francesco Romano Giunta: B. Marangelli, F. Romano A. Minafra, C. De Marzo, G. Nardulli, G. D'Erasmo,C. Favuzzi, G. Selvaggi, E. Berardi,N. Cufaro-Petroni,E. Fiore, G. Casamassima Consiglio di Dipartimento: 26 professori ordinari 28 professori associati 17 ricercatori 1 professore incaricato stabilizzato prorogato 1 assistente ordinario Segretario Amministrativo: Vincenzo De Fazio piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 5

6 Attività di ricerca piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 6

7 1. Ricerche sperimentali in Fisica delle particelle A. Esperimenti con acceleratori e bersagli fissi Ricerca di oscillazioni di neutrino (esp. CHORUS). Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale. Ricercatori MURST: N. Armenise, M.T. Muciaccia, S. Simone Ricercatori INFN: M.G. Catanesi Personale tecnologo INFN: E. Radicioni Personale tecnico universitario: L. Liberti Personale tecnico INFN: A. Andriani, F. Fiorello, P. Dipinto,V. Dipinto, F. Ceglie Assegno di ricerca Università: Pierpaolo Righini Dottorato di Ricerca in Fisica: Marilisa De Serio Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: La ricerca si propone di rivelare l'eventuale presenza di oscillazioni di neutrino. L'esistenza di questo tipo di fenomeno e la questione aperta di una massa non nulla per il neutrino sono strettamente collegate: esse rappresentano alcune fra le domande importanti, ancora senza risposta, della fisica sperimentale delle alte energie. La ricerca viene condotta utilizzando un rivelatore ibrido. Esso é costituito da una parte elettronica che seleziona le cinematiche favorevoli e da un bersaglio di emulsioni nucleari in cui si possono osservare le interazioni avvenute. A Bari é stato attrezzato un laboratorio per la misura di questi eventi. Insieme con gli altri laboratori della collaborazione verrà raccolta la statistica necessaria a evidenziare questo fenomeno. Attività svolta nel 2000: I risultati preliminari sulle misure di controllo dei dati forniti dai sistemi automatici,effettuate nel nostro laboratorio attrezzato con macchine semi-automatiche, sono apparsi alla collaborazione di notevole interesse. Nell'anno in corso stiamo quindi continuando questa attivita' di controllo: sono state analizzate circa 2500 interazioni da neutrino di tipo Corrente Carica. I risultati hanno consentito una diretta valutazione delle efficienze di localizzazione per questo canale. E' stato inoltre possibile accertare le cause di alcuni tipi di perdita di efficienza, gia' riscontrate nelle misure interamente automatiche. Siamo attualmente impegnati nell'analisi di interazioni tipo Corrente Neutra, per determinare anche in questo canale la relativa efficienza di localizzazione. Stiamo inoltre sviluppando programmi di misura e di analisi per studiare gli eventi con decadimenti, interessanti per la fisica del charm che CHORUS intende sviluppare nel prossimo futuro. Piano di attività futura: Il prossimo anno prevediamo di contribuire all'attivita' della collaborazione che sara' soprattutto rivolta allo studio di canali esclusivi nella produzione di charm indotta da neutrino. A questo scopo ci proponiamo di completare la catena di programmi per misura e analisi di scattering multiplo coulombiano. Questo tipo di misura dovrebbe fornire una plausibile determinazione dell'impulso almeno per i prodotti di decadimento di bassa energia, consentendo lo studio cinematico dei decadimenti e quindi una buona identificazione degli eventi con charm prodotti. Pubblicazioni: Dalla 1A.1 alla 1A.3 Ricerca di oscillazioni di neutrino con rivelatori a grande distanza (LBL) Altri enti coinvolti: INFN,LNGS,CERN + collaborazione internazionale Ricercatori MURST: N.Armenise, M.T. Muciaccia, S. Simone Ricercatori INFN: M.G. Catanesi Personale tecnologo INFN: E. Radicioni Personale tecnico universitario: L.Liberti Personale tecnico INFN: A. Andriani,P.Dipinto, V.Dipinto,F. Fiorello,F.Ceglie piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 7

8 Altro (specificare): Michela Ieva Dottorato di Ricerca in Fisica: Marilisa De Serio Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: L'esperimento si propone di evidenziare eventuali oscillazioni numu->nutau nella zone di piccoli valori di Delta m**2. Il grande interesse di tale ricerca e' legato ai recenti risulatati ottenuti dall'esperimento SuperKamiokande. Sara' impiegato un nuovo fascio di neutrini prodotto al CERN e puntato contro i laboratori INFN del Gran Sasso che sara' operativo nel Si prevede di installare nei Laboratori del Gran Sasso un rivelatore ibrido, composto da 25 tonnellate di emulsione e rivelatori elettronici per una massa totale di circa 800 tonnellate. L'esperimento si propone di osservare eventi di neutrino tau partendo da un fascio di neutrino mu. Attività svolta nel 2000: Nell'anno in corso l'attivita' della collaborazione e' tesa allo studio e ai test relativi alla costruzione dei vari rivelatori dell'esperimento. In particolare la nostra attivita' e' caratterizzata dalla partecipazione alla realizzazione del bersaglio di emulsione. Siamo stati impegnati nella preparazione del laboratorio di colatura e sviluppo delle emulsioni, realizzato nella hall B dei Laboratori sotterranei del Gran Sasso (LNGS). Sono state esposte ai raggi cosmici una serie di fogli di emulsione per studiare il prolema dell' allineamento dei brick di OPERA. Esso verra' infatti realizzato proprio con una esposizione di questo genere: e' quindi necessario stabilirne tempi e modalita'. Sono stati inoltre realizzati test sul fascio al CERN per studiare le efficienze di misura della slope delle tracce lasciate dalle particelle prodotte nelle interazioni da neutrino e siamo attualmente impegnati nella misura delle emulsioni esposte al PS del CERN. E' inoltre iniziata, coordinata dal nostro gruppo, una importante attivita' italiana per lo studio e lo sviluppo di sistemi di misura automatica molto veloci, come le caratteristiche di OPERA richiedono.nell'anno in corso l'attivita' della collaborazione e' tesa allo studio e ai test relativi alla costruzione dei vari rivelatori dell'esperimento. Piano di attività futura: Sostanzialmente questa attivita' di test e di costruzione continuera', guidata dai risultati ottenuti. In sede continueremo gli studi di sviluppo per le nuove macchinedi misura :per la fine del 2002 do vrebbe essere completato il prototipo con le caratteristiche di efficienza e di velocita' richieste. Sara' inoltre completata la messa a punto di un progetto per realizzare in Italia una Stazione di Scanning come facility per tutti i laboratori europei coinvolti nella esecuzione delle misure e nell'analisi delle interazioni raccolte in OPERA. Pubblicazioni: Dalla 1A.4 alla 1A.4 Studio della produzione adronica per la "neutrino factory" e per il flusso dei neutrini atmosferici Altri enti coinvolti: CERN + collaborazione internazionale Ricercatori MURST: M.T. Muciaccia, S. Simone Ricercatori INFN: G. Catanesi Personale tecnologo INFN: E. Radicioni Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: L'esperimento si pone essenzialmente due obbiettivi: 1) acquisire una buona conoscenza della produzione di pioni per ottimizzare il disegno di una possibile nuova sorgente di neutrini, proposta recentemente e basata sul decadimento dei muoni in un anello di accumulazione (neutrino factory). 2) migliorare in modo notevole il calcolo del flusso dei neutriniatmosferici, per consentire interpretazioni piu' stringenti dei risultati sperimentali, presenti e futuri, relativi all'osservazione di oscillazioni Attività svolta nel 2000: Nell'anno in corso il gruppo ha partecipato alla preparazione dell'apparato sperimentale. E' stato studiato e messo a punto il DAQ generale dell'esperimento, di cui il gruppo ha la responsabilita',sono inoltre in sviluppo i programmi di monitoring e controllo del fascio. Nel mese di aprile sono cominciati i run tecnici dell'esperimento per testare i diversi rivelatori.attualmente si e' in attesa della messa a punto della TPC per cominciare la presa dati per l'analisi fisica. piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 8

9 La presa dati continuera' fino a novembre. Piano di attività futura: Nel 2002 si svolgera' probabilmente un nuovo run dell'esperimento Il nostro gruppo avra' naturalmente la responsabilita' del DAQ e si impegnera' nell'analisi dei dati. Pubblicazioni: Dalla 1A.5 alla 1A.5 piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 9

10 B. Esperimenti con acceleratori con fasci collidenti Annichilazione e+e- all'energia della Z ed oltre, a LEP (esper. ALEPH). Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale. Ricercatori MURST: D. Creanza, M. De Palma, G. Iaselli, G. Maggi, S. Natali, S. Nuzzo, F. Romano, G. Selvaggi. Ricercatori INFN: M. Maggi, A. Ranieri, G. Raso, F. Ruggieri, L. Silvestris, G Zito. Personale tecnologo INFN: P. Tempesta, Personale tecnico INFN: F. Chiumarulo, A. Clemente, R. Ferorelli, R. Gervasoni, M. Papagni, C. Pinto. Dottorato di Ricerca in Fisica: N.Defilippis, A. Tricomi. Assegno di ricerca Università: A.Colaleo Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: L'esperimento Aleph ha uno sviluppo pluriennale: la costruzione dell'apparato sperimentale é iniziata nel 1984, la presa dati nel 1989, mentre la chiusura dell'esperimento é prevista per i primi anni del L'esperimento é installato nel pozzo P4 del LEP (Large Electron-Positron collider) al CERN e, fino al 1995, ha raccolto dati derivanti dalla annichilazione di elettroni e positroni accelerati nel Lep all'energia di GeV (LEP I), energia sufficiente per la produzione di Z. A partire dal 1996 l'energia di ciascuno dei due fasci é stata elevata (LEP II) dapprima ad una energia di circa 80 GeV in modo da permettere la produzione accoppiata delle particelle W + W - e successivamente sarà portata a circa 100 Gev per permettere la ricerca di Higgs e particelle supersimmetriche. Attività svolta nel 2000: Il gruppo di Bari nel corso del 1998 si è occupato della manutenzione e del monitoraggio del calorimetro adronico e del rivelatore di vertice (VDET 200) e dell'analisi dei dati sperimentali che ha costituito l'aspetto più impegnativo dell'attività. I dati raccolti durante la fase 1 di LEP, all'energia di produzione della Z, hanno consentito lo studio delle proprietà fondamentali dei quark c,b e t. Con i dati raccolti durante la fase 2, ad energie comprese fra 130 e 184 GeV sono state ricercate particelle supersimmetriche ed è stata studiata la produzione del bosone W. In particolare il contributo del gruppo di Bari è stato rilevante nelle seguenti analisi: a) E' stata effettuata la ricerca di chargini nell'ambito del Modello SuperSimmetrico Minimale in uno scenario classico di R-parità conservata, in cui il neutralino è la particella supersimmetrica più leggera, alle energie nel centro di massa comprese tra 161 e 172 GeV. La riceca ha riguardato chargini che decadono in neutralini e fermioni standard nel caso in cui la differenza di massa tra le due particelle supersimmetriche e' molto piccola. Nessun segnale di super simmetria è stato osservato e ciò ha portato ad escludere l'esistenza di tali particelle fino al limite cinematico per differenze di massa piccole fino a 4 GeV e di porre limiti anche per altre particelle supersimmetriche. b) All'energia nel CM di 183 GeV si è cercato un segnale relativo all'esistenza di gluini da decadimento di chargini. L'analisi ha posto un limite sulla massa dei gluini ed ha escluso al 95% CL regioni nello spazio dei parametri. Piano di attività futura: L'attività scientifica svolta a cavallo degli anni si è articolata in diversi argomenti: ricerca diretta di supersimmetria, studi sistematici sulla selezione di eventi supersimmetrici e secondo il modello standard, produzione di MonteCarlo. Per il 2002 si prevede la continuazione del lavoro di analisi dei dati con nuove procedure per sfruttare a pieno le capacità di calcolo presenti sui vari siti. Un totale di 50 milioni di eventi sono stati generati usando le macchine di ultima generazione sotto Linux Red Hat 6.1. Si affronterà il progetto di archiviazione del software e dei dati con soluzioni atte a permettere analisi dati allorquando nuovi risultati sperimentali e teorici richiedano nuove analisi dei dati raccolti. Pubblicazioni: Dalla 1B.1 alla 1B.4 Fisica delle Alte Energie a LHC (Large Hadron Collider) con l'apparato CMS (Compact Muon Solenoid). piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 10

11 Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale. Ricercatori MURST: M. Abbrescia, D. Creanza, M. De Palma, G. Iaselli, G. Maggi, B. Marangelli, S. Natali, S. Nuzzo, F. Romano, L. Schiavulli, G. Selvaggi. Ricercatori INFN: L. Fiore, A. Ranieri, L. Silvestris, G. Zito. Personale tecnologo INFN: P. Tempesta, F. Loddo Personale tecnico universitario: K. Abadjiev(contratto di lavoro autonomo) Personale tecnico INFN: F. Chiumarulo, A. Clemente, R. Ferorelli, R. Gervasoni, M. Papagni, C. Pinto, Scavo Borsista post-doc Università: Dottorato di Ricerca in Informatica: M. D'amato Dottorato di Ricerca in Fisica: V. Radicci Assegno di ricerca Università: A. Colaleo, G, Pugliese Assegno di ricerca Politecnico: S. My Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: L'esperimento, il cui apparato verrà installato in una delle intersezioni del grande anello di accumulazione p-p (LHC), che entrerà in funzione al CERN attorno al 2005, si propone la rivelazione del bosone di Higgs nell'intervallo di massa tra 90 GeV e 1 TeV e la possibilità di evidenziare possibili segnali di nuova fisica (Higgs supersimmetrici, particelle supersimmetriche etc.). L'apparato CMS deve essere inoltre progettato per consentire studi della fisica del Top, del Beauty e del Tau a bassa luminosità. Il gruppo di Bari si sta occupando della progettazione, della realizzazione di prototipi e dei test sia della parte tracciante interna con rivelatori a silicio, sia del sistema di tracciamento dei muoni e del trigger relativo. Attività svolta nel 2000: Il gruppo CMS, da diversi anni impegnato nel progetto e nella ottimizzazione delle caratteristiche dei rivelatori RPC per il trigger dei muoni (in seguito CMS-RPC) e della parte tracciante al silicio (in seguito CMS-SI), nel corso degli anni 2000/2001, ha affrontato più in dettaglio le seguenti problematiche. Attività per l esperimento CMS- RPC. il gruppo ha completato la fase di R&D e di di ingegnerizzazione, in vista della produzione di massa. Di seguito sono elencati i principali argomenti oggetto di studio nel periodo 2000/2001: -) Invecchiamento Sono stati effettuati test di invecchiamento presso la GIF del CERN irraggiando per parecchi mesi un prototipo in scala ridotta di una camera di CMS ed effettuando periodiche verifiche delle caratteristiche di funzionamento con fasci di muoni. In parallelo presso il laboratorio di Legnaro sono stati effettuate misure di sensibilità ai neutroni, mentre misure di irraggiamento sono previste subito dopo l'estate 2001 presso il laboratorio di Louvaine -la-neive; -) Costruzione delle camere Tutto il materiale necessario per la produzione delle camere della prima ruota del barrel è ora disponibile. Sono in fase di realizzazione 10 camere su cui effettuare in maniera completa tutti i test funzionali necessari. Due di queste camere verranno testate anche sul fascio X5 del CERN insieme ad una camera a deriva, per studiare la compatibilità elettrica fra i due rivelatori; -) Studio degli algoritmi di trigger la simulazione realistica degli algoritmi di trigger previsti in CMS è stata affrontata in maniera esaustiva per la prima volta. Tale studio è fondamentale per comprendere i requisiti basilari da richiedere al rivelatore in vista del raggiungimento di una alta efficienza di trigger; -) Sviluppo di protocolli di acquisizione dati I protocolli previsti in CMS sono in fase di sviluppo. Alcuni schemi preliminari saranno applicati per il test delle camere presso il Dipartimento; -) Sviluppo di software di monitoraggio e analisi dati All'interno del sistema generale di ricostruzione di CMS (ORCA), è in fase di sviluppo il software per il di monitoraggio e l analisi dei dati presi durante le misure effettuate sui fasci del CERN con prototipi dei rivelatori; -) Sviluppo di elettronica E' in fase di sviluppo l'elettronica per i protocolli di slow control e per i sistemi di alta e bassa tensione; -) Software di ricostruzione E' in fase di avvio l'implementazione della geometria degli RPC e la loro simulazione nei programmi di simulazione e di ricostruzione dei dati di CMS. Le routine sviluppate in questo contesto faranno parte del pacchetto che sarà implementato per l'analisi dei dati; -) Sviluppo di data base piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 11

12 Il data base relativo a tutte le informazioni necessarie per la produzione è in fase di completamento. Esso sarà disponibile in rete ed offrirà on-line la situazione della produzione e test delle camere a RPC del barrel di CMS Attività per l esperimento CMS- SI. Il lavoro svolto dal gruppo nel corso del 2000 si è articolato sui seguenti aspetti: -) Progetto dei moduli al silicio multistrisce. Si è partecipato alla definizione del progetto dei moduli. Si è deciso che tutti i moduli saranno a singola faccia; i moduli per la lettura contemporanea delle due coordinate del punto della traccia saranno ottenuti incollando back-to-back due moduli a singola faccia: le strisce di un rivelatore formeranno un angolo di qualche mradiati rispetto a quelle dell altro. Tutti i dettagli delle componenti dei moduli (supporto in fibra di carbonio con resine termicamente conduttrici, circuito di polarizzazione in Kapton, rivelatori ed innesti di precisione) sono stati definiti e sono stati prodotti i primi prototipi. -) Automatizzazione della produzione dei moduli. Si è sviluppato un sistema automatico per la costruzione estensiva dei moduli. Esso si basa sull utilizzo di un robot opportunamente equipaggiato con jig meccanici e controllato con servomeccanismi elettromeccanici e/o elettropneumatici. Molti dei jig meccanici sono stati progettati e realizzati in sede. Si è avuta la responsabilità della definizione delle procedure e delle precisioni richieste nell assemblaggio. I primi moduli dummy realizzati hanno dimostrato che le precisioni richieste sono ottenibili con le procedure adottate. -) Preparazione del sistema di caratterizzazione dei moduli. Si è iniziata la preparazione di un sistema di lettura per la verifica funzionale e la caratterizzazione dei moduli costruiti in sede. Il sistema si baserà sulla stessa filosofia di acquisizione dati, di controllo dei parametri e di tempificazione del sistema generale. Si è collaborato alla definizione di un protocollo di prove e di criteri per la certificare la qualità di un modulo -) Progettazione delle connessioni elettriche per il read-out. Si è avuta la responsabilità della progettazione e della realizzazione delle connessioni elettriche fra moduli e sistema di lettura e controllo. Si tratta di interconnessioni realizzate i Kapton multistrato con elementi attivi per la formazione e la trasmissione dei segnali di controllo. Sono stati prodotti i primi prototipi che sono risultati rispondenti alle specifiche richieste. -) Prove sul fascio Sono state determinate con prove su fascio le caratteristiche di funzionamento di un prototipo di modulo back-to-back. I risultati hanno dimostrato la fattibilità di questa approccio in quanto entrambi i rivelatori hanno funzionato come atteso e senza mostrare né interferenza fra loro né aumento di rumore. L analisi dei dati è stata effettuata nel framework di ORCA. -) Programma di ricostruzione ed analisi Un grosso impegno à stato dedicato alla definizione e alla stesura di programmi di analisi, di ricostruzione e di simulazione in filosofia Object Oriented (progetto ORCA). Gli scopi primari di questo progetto sono da un lato la preparazione di moduli del progetto finale usabili già da ora nelle prove su fascio e nella relativa analisi dati (come i moduli di read-out, di event-builder, di riduzione dei dati, di valutazione delle caratteristiche del cluster) dall altro l inizio della preparazione di programmi più generali, finalizzate alla ricostruzione di tracce isolate, di jets, di vertici primari e secondari, da usare per l individuazione di eventi con quark b nello state finale. Piano di attività futura: Per ciò che riguarda il sistema ad RPC, nel 2002 il gruppo di Bari dovrà continuare lo studio ed il lavoro sulle problematiche già evidenziate per il periodo 2000/2001 e che ovviamente non sono state esaurite, ma solo impostate. Tali problematiche vengono qui di seguito riassunte, mentre si rimanda alla descrizione dell'attività 2000/2001 per la loro descrizione puntuale: -) Invecchiamento ed irraggiamento da neutroni -) Costruzione delle camere -) Studio degli algoritmi di trigger -) Sviluppo di protocolli di acquisizione dati -) Sviluppo di software di monitoraggio e analisi dati -) Sviluppo di elettronica -) Software di ricostruzione -) Sviluppo di data base piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 12

13 Per quanto riguarda invece la parte del tracciatore, l attività riguarderà la messa a punto del sistema automatico di produzione dei moduli e del sistema per la loro caratterizzazione. Seguirà la produzione di una pre-serie di moduli e di interconnessioni e quindi l inizio della produzione degli oggetti finali da installare nell esperimento. Contemporaneamente è previsto la caratterizzazione sul fascio di un insieme di moduli organizzati in modo da riprodurre la geometria trasversa del tracciatore al fine verificare la funzionalità del sistema di raffreddamento, della configurazione dell alimentazione e del grouding dei moduli e di studiarne le capacità traccianti. Si continuerà il lavoro di preparazione dei programmi di ricostruzione e si parteciperà alla produzione degli eventi a Montecarlo utili per provare le potenzialità dei programmi sviluppati. Pubblicazioni: Dalla 1B.5 alla 1B.23 Studio della violazione di CP e fisica dei quark pesanti alla B-factory di SLAC (esperimento BABAR) Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale. Ricercatori MURST: A. Palano. Assegno di ricerca Università: A. Pompili Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: Questo esperimento si propone la di violazione di CP e lo studio della fisica dei quark pesanti nei decadimenti della Upsilon(4S). L'esperimento e'in fase di presa dati. Attività svolta nel 2000: L'attivita' svolta nel 2000/2001 e' stata: Analisi dei dati. Sono in corso diversi studi di analisi dei Dalitz plot dei mesoni charmati. I segnali di D e Ds vengono estratti dal continuo mediante tag sui D* e si ottengono purezze e statistiche mai ottenute da altri esperimenti. Sono in fase avanzata e gia' presentati a conferenze internazionali (A. Palano: Hadron2001, Protvino, Russia) gli studi dei decadimenti: D0->K0s pi+ pi-, D0->K0s K+ pi- e D0->K0s K+ K-. Sono in corso di studio i decadimenti D+->K- pi+ pi+, D0->K-pi+ pi0, D0->K+ K- pi0 e il nuovo decadimento D0->K- pi+ eta. Tali studi permettono di misurare branching fractions con errori inferiori di 10 volte a quelle attualmente presnti nel Particle Data Book. Altri risultati riguardano la ricerca di violazione di CP nel charm e lo studio della spettroscopia dei mesoni leggeri. Attivita' di servizio: partecipazione alla presa dati e studi per migliorare la qualita' dell'identificazione dei mu. A. Palano ha inoltre presentato una review della fisica dei Dalitz plot nel charm alla conferenza internazionale QCD@Work a Martina Franca. (Giugno 2001). Piano di attività futura: L'esperimento BaBar ha raccolto a Luglio fb-1 e la presa dati prosegue con statistiche crescenti. Nel 2002 si prevede di continuare dello studio di questi e altri canali sulla fisica del charm fino alla pubblicazione dei risultati. Si prevede di continuare a studiare gli algoritmi per migliorare l'identificazione dei mu. Sono compresi, nella partecipazione all'esperimento, alcune settimane di turni nella presa dati. Pubblicazioni: Dalla 1B.24 alla 1B.33 Studio della violazione di CP nei decadimenti del K (esp. KLOE) Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale Ricercatori MURST: O. Erriquez Ricercatori INFN: F. Ruggieri Personale tecnico universitario: M. Basta, A. Mastrogiacomo Personale tecnico INFN: servizio elettronico (G. De Robertis, C. Pinto) Altro (specificare): P. Guarnaccia piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 13

14 Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: L'esperimento KLOE a DAFNE (la "Φ factory" presso i Laboratori Nazionali dell'infn a Frascati), ha come principale obiettivo la determinazione del parametro ε '/ε, legato alla violazione di CP, nei decadimenti del K con un'accuratezza statistica migliore di un ordine di grandezza rispetto a quella degli attuali esperimenti. Altri obiettivi riguardano lo studio dei decadimenti radiativi della Φ e dei decadimenti rari del K quali K s -->e + e - γ,µ + µ - γ,e + e - π,µ + µ - π. L'apparato sperimentale, a struttura cilindrica, é costituito da una camera a deriva con miscela a base di Elio e da un calorimetro elettromagnetico a fibre scintillanti immerse in un campo magnetico di 0.6T. Attività svolta nel 2000: Nell'anno in questione, il gruppo Kloe di Bari è stato impegnato nella presa ed analisi dei dati e nella manutenzione dell'apparato. Piano di attività futura: L'attività futura riguarda la prosecuzione della presa dati e la analisi fisica degli stessi. Pubblicazioni: Dalla 1B.34 alla 1B.35 piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 14

15 C. Esperimenti su particelle di origine cosmica Studi sulla radiazione cosmica in laboratori sotterranei Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale Ricercatori MURST: R. Bellotti, M. Calicchio, C. De Marzo, O. Erriquez, C. Favuzzi, P. Fusco, N. Giglietto, A. Raino', P. Spinelli Ricercatori INFN: F. Cafagna, G. De Cataldo Personale tecnico universitario: E. Barbarito Personale tecnico INFN: A. Ceres, M. Mongelli, M. Perchiazzi, A. Sacchetti Dottorato di Ricerca in Fisica: F. Loparco, M. Brigida Assegno di ricerca Università: M. N. Mazziotta, T. Montaruli Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: Scopo dell'esperimento e' la ricerca su monopoli magnetici, neutrini e lo studio della radiazione cosmica penetrante nel Laboratorio Nazionale del Gran Sasso (Esperimento MACRO). L'esperimento e' stato smantellato. Attività svolta nel 2000: Piano di attività futura:analisi conlusiva di oscillazioni di nutrini atmosferici. Pubblicazioni: Dalla 1C.1 alla 1C.3 WIZARD: Misura dei flussi di antimateria nei raggi cosmici primari (voli con pallone del 1991, 1993, 1994, 1997, 1998) (esperimento WIZARD). Altri enti coinvolti: INFN + Collaborazione internazionale Ricercatori MURST: R. Bellotti, C. De Marzo Ricercatori INFN: F. Cafagna Personale tecnico universitario: E. Barbarito Personale tecnico INFN: A. Ceres, M. Mongelli. Borsista post-doc Università: F. Ciacio Borsista post-doc Università: M. Circella Dottorato di Ricerca in Fisica: M. Ambriola Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: Questa linea di esperimenti sviluppa un programma di studio articolato in molteplici lanci su palloni stratosferici di uno spettrometro magnetico superconduttore integrato da opportuni rivelatori. I vincoli sul peso dell' apparato, sulla potenza da esso impegnata e sulla zavorra, che riducono il tempo di esposizione ad un massimo di 26 ore, focalizzano per ogni lancio gli obiettivi scientifici da perseguire. Anche la scelta del sito di lancio, cioe la sua posizione geomagnetica, pone dei vincoli sull' energia minima rivelabile delle particelle primarie in studio. Di volta in volta, quindi, sono stati realizzati rivelatori ottimizzati per gli obiettivi scientifici in studio e le condizioni di volo sono state accuratamente controllate. Nel corso degli anni l'attivita WIZARD si è articolata come segue: - Determinazione del flusso di elettroni e positroni presenti nella radiazione cosmica primaria tra 5 e 50 GeV/c (voli con pallone MASS-91 e TS-93). - Determinazione del flusso di antiprotoni nella radiazione cosmica primaria tra 2 e 8 GeV/c (volo CAPRICE-94) e successivamente tra 4 e 50 GeV/c (voli CAPRICE-97 e CAPRICE-98). - Determinazione del flusso di muoni in atmosfera e arricchimento della statistica delle misure precedenti (voli MASS-91, CAPRICE-94, CAPRICE-97, CAPRICE-98). - Determinazione del flusso di protoni e nuclei di elio nella radiazione cosmica primaria. - Confronto con i modelli di propagazione dei raggi cosmici e determinazione di vari parametri fisici dello spazio e della materia interstellare. Ricerca di antinuclei. In questo caso si punta innanzitutto a migliorare i limiti superiori noti per la presenza di antinuclei nella radiazione cosmica. D'altro canto, essendo eccezionalmente bassa anche la probabilita' di produzione secondaria di nuclei di antielio, una loro rivelazione sarebbe altresi indicativa della loro origine primordiale, riconducibile ai processi di nucleosintesi immediatamente successivi al Big Bang, nell'ipotesi di simmetria tra materia ed antimateria. piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 15

16 Nel corso degli anni è stata accumulata una grande quanità di dati, sulle tematiche fisiche suddette, la cui analisi è tutt'ora oggetto di studio. Attività svolta nel 2000: Particolare attenzione è stata dedicata all'analisi dei dati raccolti con il volo di CAPRICE98, riguardanti il flusso di antiprotoni in un intervallo di alte energie inesplorato da altri esperimenti simili (sino a 37 GeV). Si sono pertanto prodotti risultati per ora unici a livello mondiale nel panorama degli studi di settore. Piano di attività futura: Prosecuzione e completamento delle analisi dei dati raccolti nei voli sinora effettuati. Inoltre è in preparazione un volo con pallone dedicato alla misura del flusso dei muoni (separatamente negativi e positivi) a varie altezze nell'atmosfera.la Collaborazione WiZard, a cui partecipano fisici della Universita' e della Sezione INFN di Bari, ha effettuato negli anni scorsi diverse misure di muoni in atmosfera, sovente utilizzate per una verifica dell'accuratezza dei calcoli di sciami di raggi cosmici, con conseguenti implicazioni per la interpretazione delle misure di neutrini atmosferici. Il limite di accuratezza di questi calcoli infatti non puo' superare il livello del 20%, per via delle incertezze sullo spettro dei raggi cosmici primari e sulle sezioni d'urto per la produzione di mesoni intermedi. Tuttavia, la possibilita' di utilizzare misure di muoni per effettuare una vera e propria calibrazione delle simulazioni richiede una accuratezza nelle stime di flussi praticamente fuori della portata delle misure finora disponibili. Queste infatti tradizionalmente si basano sulla analisi dei piccoli campioni di dati raccolti durante la fase di ascesa di esperimenti con palloni per la misura di raggi cosmici ad altezze stratosferiche. Per questo, la Collaborazione WiZard si sta impegnando per la realizzazione di un esperimento dedicato alla misura dei muoni in atmosfera, da effettuarsi con un volo con pallone con un profilo in altitudine ottimizzato per tali misure. Cio' consentira' un incremento di almeno un ordine di grandezza nel campione di eventi acquisiti. L'apparato utilizzato sara' lo spettrometro magnetico a magnete superconduttore CAPRICE, gia' utilizzato in un esperimento di successo nel 1998, equipaggiato con un sistema per la misura del tempo di volo, di un rivelatore RICH a gas e con un calorimetro silicio-tungsteno per la classificazione delle particelle. Questo apparato permette una chiara identificazione dei muoni su un ampio intervallo di energie, ed e' stato l'unico strumento che finora ha riportato misure anche di muoni positivi (nonostante l'enorme fondo dovuto a protoni) ad energie maggiori di 2 GeV. Inoltre l'apparato e' in grado di separare muoni da pioni ad energie di qualche GeV. Sono attualmente in fase di realizzazione alcune migliorie al sistema di acquisizione dell'apparato che porteranno ad una diminuzione del tempo di lettura per ciascun evento, con un ulteriore incremento nella statistica che puo' essere raccolta. Pubblicazioni: Dalla 1C.4 alla 1C.7 Esperimenti NINA e PAMELA: Flussi di antimateria fuori dell'atmosfera. Altri enti coinvolti: INFN, ASI + Collaborazione internazionale. Ricercatori MURST: R. Bellotti, C. De Marzo, N. Giglietto, B. Marangelli, N. Mirizzi, P. Spinelli. Ricercatori INFN: F. Cafagna Personale tecnico universitario: E. Barbarito Personale tecnico INFN: A. Ceres, M. Mongelli, M. Perchiazzi, A. Sacchetti. Dottorato di Ricerca in Fisica: M. Ambriola Borsista post-doc Università: F. Ciacio. M. Circella Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: Studio dei flussi di antimateria nello spazio extra-atmosferico, a bordo di satelliti. Apparati NINA e NINA-2 Dopo la messa in orbita con successo degli apparati NINA (1998) e NINA-2 (2000), è prevista la messa in orbita di una missione più impegnativa PAMELA a bordo del satellite russo RESURS-5. L'apparato NINA è stato il primo della serie prevista nel piano della collaborazione internazionale WiZard-PAMELA. Il rivelatore è formato da 32 piani di silicio di 380 µm di spessore, suddivisi in strip di 3.6 mm di larghezza. L'esperimento su satellite PAMELA, progettato e costruito dalla collaborazione WiZard, si propone di investigare i flussi di antiprotoni,positroni e isotopi leggeri, compresi eventuali antinuclei, in un ampio intervallo di energia. piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 16

17 L'interesse alla ricerca di antimateria nei raggi cosmici e' legato in particolare allo studio dei meccanismi con i quali questa puo' essere creata e accelerata nel cosmo. Per la misura delle componenti di antiparticelle nei raggi cosmici primari e' necessario l'utilizzo di rivelatori, come appunto lo e' PAMELA, con grandi prestazioni in termini di identificazione delle diverse specie e con tempi di esposizione sufficientemente lunghi per garantire una statistica significativa. L'apparato PAMELA e' costituito da uno spettrometro magnetico, da un sistema di scintillatori plastici, da un calorimetro elettromagnetico e da un rivelatore di radiazione di transizione (TRD). Alcuni fisici della Universita' e della sezione INFN di Bari, sono attualmente impegnati: 1. nella progettazione, costruzione e verifica del buon funzionamento del TRD; 2. nella partecipazione allo sviluppo di un 'software' per l'analisi 'offline' di PAMELA; 3. nello sviluppo e caratterizzazione di un codice di simulazione dell'intero apparato. Attività svolta nel 2000: L'apparato NINA-2 è stato lanciato alla fine del 2000 sul satellite italiano MITA, ha raccolto più di 10 milioni di eventi di raggi cosmici di bassa energia al di fuori dell'atmosfera. In particolare è stata seguita l'attività solare, attraverso la misura di particelle dal Sole (SEP) in una decina di brillamenti. La tecnologia di NINA-2 è la stessa del precende, (NINA), lanciato con successo nel Esperimento PAMELA Durante l'anno 2000 si sono caratterizzate le prestazioni dei rivelatori di un prototipo completo dell'apparato esponendolo a fasci (al CERN) di particelle di natura ed energie diverse. I test su fascio hanno consentito di raccogliere una grande quantita' di dati che il gruppo di Bari ha in parte analizzato per studiare la risposta del TRD. Durante questa fase si e' messo a punto un software di analisi che ha permesso lo studio congiunto di piu' rivelatori. Tale programma e' attualmente in una fase di discussione e sviluppo per essere finalizzato all'analisi dei dati acquisiti dall'apparato durante il suo volo in orbita. Il gruppo di Bari e' inoltre impegnato nello sviluppo, 'debug' e calibrazione di un programma di simulazione generale di PAMELA che usa il codice GEANT. Tale codice, che comprende la geometria e i materiali di PAMELA, e' in fase di sviluppo e integrazione delle risposte dei rivelatori esposti al fascio per ottenere una descrizione realistica del comportamento dei rivelatori stessi in simulazione. Piano di attività futura: Prosecuzione della analisi dei dati raccolti con gli apparati NINA e NINA-2. Conclusione delle fasi di costruzione e test dei rivelatori dell'apparato PAMELA e loro integrazione. Pubblicazioni: Dalla 1C.8 alla 1C.9 NEMO: Studio di fattibilità di un telescopio per neutrini astrofisici di alta energia Altri enti coinvolti: Università di Bologna, Cagliari, Catania, Messina, Roma1, INFN, OGS, IOF-CNR Ricercatori MURST: R. Bellotti, C. De Marzo Ricercatori INFN: F. Cafagna Personale tecnico universitario: E. Barbarito Assegno di ricerca Università: T. Montaruli Borsista post-doc Università: F. Ciacio Borsista post-doc Università: M. Circella Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: La possibilità di utilizzare grandi volumi di acqua marina a grande profondità per la rivelazione di muoni di alta energia a partire dalla luce Cerenkov e/o dal segnale acustico da essi prodotti e' stata evidenziata gia' da circa 20 anni. Recentemente questa possibilità ha richiamato nuova attenzione alla luce dell idea di un telescopio per neutrini astrofisici ad alta energia. Un tale strumento è in grado di osservare oggetti astrofisici e regioni potenzialmente sorgenti di neutrini di alta energia. Questo tipo di osservazioni è finalizzato allo studio di problemi ancora aperti nella Fisica Astro-Particellare. In particolare l origine delle particelle di altissima energia dello spettro dei piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 17

18 raggi cosmici, misurati sino 3 10^20 ev. Le sorgenti di queste particelle sono ancora sconosciute, come pure il loro meccanismo di accelerazione. Tra i possibili candidati per la soluzione del problema dei raggi cosmici di altissima energia vi sono i Nuclei Galattici Attivi (AGN). E' noto che gli AGN sono sorgenti di raggi gamma ad alta energia, i quali potrebbero essere prodotti nei decadimenti di pioni neutri. Sotto questa ipotesi ci si aspetta che gli AGN siano anche sorgenti di neutrini ad alta energia, derivanti dalla produzione e decadimento di pioni carichi. I valori estremamente piccoli della sezione d urto d interazione dei neutrini, assieme ad una loro propagazione non deflessa, offre la possibilità di realizzare un' Astronomia del neutrino, con la potenzialità di esplorare le regioni più profonde delle loro sorgenti. L Astronomia del neutrino è oggi considerata una delle frontiere dell Astrofisica moderna, in quanto permetterebbe di complementare ed estendere l Astronomia dei raggi gamma e promette di fornire una gran quantità di informazioni su regioni dell Universo invisibili ad osservazioni di fotoni Ṗer realizzare questo programma di ricerca sono richiesti rivelatori con volumi dell'ordine di un chilometro cubo, sia a causa del basso livello dei flussi di neutrini attesi secondo i calcoli condotti sulla base dei modelli correnti e delle misure dei raggi gamma disponibili sia per i piccoli valori della loro sezione d urto di interazione. L'unica soluzione per la realizzazione di un tale enorme apparato sembra essere quella di un rivelatore di luce Cerenkov localizzato nelle profondità marine. I neutrini muonici di alta energia, prodotti nei decadimenti di pioni carichi, subiscono interazioni di corrente carica in acqua, producendo muoni di alta energia che conservano la maggior parte della quantità di moto dei neutrini genitori. Questi muoni relativistici producono in acqua luce Cerenkov, che costituisce il segnale effettivamente rivelato dal Telescopio per Neutrini. NEMO è un progetto italiano proposto di recente come Telescopio per Neutrini di nuova generazione, che trae vantaggio dalle condizioni ambientali ottimali offerte dal Mar Mediterraneo. Lungo le coste italiane ci sono diversi siti a profondità maggiori di 3000 metri che possono ospitare un Telescopio per Neutrini subacqueo, ma gli sforzi per un tale apparato sono tali da richiedere accurate prospezioni oceanografiche in tutti i siti candidati al fine di assicurare la scelta piu' adeguata. Il programma di ricerca NEMO sta usufruendo anche dei finanziamenti - per il biennio MURST, con Titolo della Ricerca: Sviluppo di strumenti hardware e software per l'astronomia dei neutrini, Responsabile Scientifico Nazionale: prof. C. N. De Marzo. Attività svolta nel 2000: In collaborazione con altri gruppi dei Dipartimenti di Fisica di Catania e Roma (La Sapienza), di varie Sezione dell'istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dei Laboratori Nazionli del Sud (INFN) si è avviato lo studio di fattibilità strutturale e la simulazione funzionale mediante Montecarlo di un Telescopio per Neutrini Astrofisici di alta energia. E' continuata la prospezione di alcuni siti. La costruzione di un apparato della complessita' e dimensioni previste per NEMO pone difficolta' di progetto e di realizzazione tutt'altro che banali. Per questo motivo la Collaborazione NEMO ha optato per avvalersi della competenza di imprese con comprovata esperienza in realizzazioni sottomarine, anche a grandi profondita'. Dello studio di fattibilita' meccanica del Progetto NEMO si sta attualmente occupando un consorzio costituito da Sasp-Saipem-Sonsub coadiuvato da un gruppo di ricercatori facenti capo alla Universita' e alla Sezione INFN di Bari. Il consorzio offre le necessarie competenze per potersi occupare di tutti gli aspetti di pianificazione per la realizzazione deltelescopio sottomarino. Il gruppo di lavoro di Bari si occupa della armonizzazione dello studio di progettazione meccanica con le altre attivita' di ricerca e sviluppo in corso per la definizione del telescopio sottomarino. Lo studio di fattibilita' meccanica e' finalizzato alla messa a punto di un progetto di riferimento per la realizzazione del telescopio sottomarino con le prestazioni richieste (in termini di accuratezza spaziale e temporale per i segnali raccolti), in tempi e con costi ragionevoli per una missione scientifica. Gli aspetti considerati in questo studio consistono nella individuazione della struttura modulare di base piu' promettente, nel suo dimensionamento, nello studio delle procedure di installazione con individuazione dei mezzi necessari, nella stima dei costi per la realizzazione dell'intero telescopio o di una parte funzionale (un "dimostratore") di esso. La soluzione di massima finora considerata si basa su una struttura semirigida ("torre"), costituita da un basamento che poggera' sul fondo marino, una serie di telai in acciaio che reggeranno i moduli ottici, un sistema di cavi per il collegamento ed il sostegno dei telai ed una boa superiore per mantenere in tensione l'intera struttura. E' in corso la fase di approfondimento del progetto che portera' alla chiusura dello studio entro la fine del 2001 Piano di attività futura: Nel prossimo futuro si completerà, in collaborazione con altri gruppi dei Dipartimenti di Fisica di Catania e Roma (La Sapienza), di varie Sezione dell'istituto piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 18

19 Nazionale di Fisica Nucleare e dei Laboratori Nazionli del Sud (INFN), lo sviluppo delle tecnologie e strumenti la progettazione di un Telescopio sottomarino per neutrini astrofisici di alta energia. In particolare: 1) studio e sviluppo di un modulo ottico per misure di luce Cerenkov a profondita' oceanografiche; 2) studio e sviluppo di elettronica di bassa potenza per moduli ottici; 3) sviluppo di codici di simulazione per studiare le prestazioni di un Telescopio sottomarino per neutrini astrofisici; 4) misura delle proprietà biofisiche dell'acqua dei siti marini profondi (3500 metri ed oltre) vicini alle coste italiane. Allo scopo di verificare le soluzioni tecnologiche ed i metodi sviluppati in questo progetto è in fase di avanzata costruzione una "stazione di test" di facile accesso, al largo della costa di Catania, nei pressi dei Laboratori Nazionali del Sud. A tal fine è stato acquistato un cavo elettro-ottico lungo 25 km ed è stata costruita la stazione terminale a terra situata nel porto di Catania. Particolarmente favorevole per l'istallazione dell'apparato risulta ad oggi un fondale a sud-est di Capo Passero, Sicilia, a profondità 3400 m, circa 70 km dalla costa. Pubblicazioni: Dalla 1C.10 alla 1C.10 Costruzione di un telescopio per neutrini alla scala di 0.1 km^2 (esperimento ANTARES) Altri enti coinvolti: INFN, Università di Bologna, Catania, Genova, Roma1 + Collaborazione Internazionale Ricercatori MURST: R. Bellotti, C. De Marzo Ricercatori INFN: F. Cafagna Personale tecnico universitario: E. Barbarito Personale tecnico INFN: A. Ceres, M. Mongelli Borsista post-doc Università: F. Ciacio Assegno di ricerca Università: T. Montaruli Borsista post-doc Università: M. Circella Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: Questo esperimento, che condivide le ragioni scientifiche di NEMO (vedi sopra) si propone di costruire un apparato "dimostratore" alla scala di 1/10 di NEMO per dimostrare appunto l'esistenza di flussi misurabili di neutrini atmosferici di alta energia. Si prevede di completare l'apparato per il 2004 onde inziare la presa dati. Al Gruppo di Bari compete la guida del gruppo di lavoro sull'astronomia dei neutrini e la realizzazione di parti dell'elettronica del rivelatore. Attività svolta nel 2000: Nell'ambito della collaborazione ANTARES, il gruppo di Bari ha affrontato in particolare le seguenti problematiche: 1) Sviluppo software relativo a problematiche di fisica comuni ad ANTARES e NEMO. In particolare è in fase di sviluppo un generatore di neutrini per i 3 sapori (autore originario P. Lipari) ottimizzato nell'intervallo di alte energie di interesse per l'astronomia dei neutrini. Esso era stato precedentemente collaudato e verificato nell'esperimentomacro per lo studio di neutrini atmosferici e quindi era utilizzabilefino a una massima energia di 10^5 GeV. Con lo studio condotto a Bari esso e' stato reso utilizzabile fino a 10^9 GeV. Particolare cura si e' avuta nell'adeguamento delle sezioni d'urto attraverso uno studio delle funzioni di distribuzione partoniche piu' opportune al suddetto intervallo di energia. Tale generatore risulta piu' affidabile di altri esistenti nella collaborazione ANTARES, adattati dall'intervallo di energia dei neutrini atmosferici alle altissime energia senza opportune validazioni. Un altro tema investigato e' relativo ai neutrini tau. I neutrini muonici per E>40 TeV hanno lunghezze di interazione minori del diametro della Terra. Ad energie elevatissime i flussi potrebbero essere dominati da eventi orizzontali o da eventi da neutrini tau da oscillazioni di neutrini muonici. Infatti il nu_tau si rigenera nella Terra per effetto di interazioni di corrente carica e decadimenti del tau con produzione nuovamente di nu_tau. Al fine di investigare la problematica della misura di neutrini tau da sorgenti si sta procedendo attraverso tre fasi: a) sono stati investigati gli attuali codici riproducenti le perdite di energia dei muoni adeguati alle altissime energie (in particolare PROPMU di Lipari e Stanev) e le esistenti sezioni d'urto piu' aggiornate in letteratura; b) si e' sviluppato un codice chiamato PROPTAU, che simula le perdite di energia dei tau piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 19

20 Verranno atedelle pagine inoltre WEB svilupp relative al gruppo di astrofisica dei neutrini di che e' stato rilasciato alla Collaborazione; c) si e' in fase di interfacciamento delle perdite di energia dei tau con i loro decadimenti. In collaborazione G. De Vries del gruppo di lavoro sulla neutrino astronomia di ANTARES è stata sviluppata una interfaccia WEB di lettura e di grafica per cataloghi di sorgenti ( E' stato inoltre rilasciato alla Collaborazione un codice per la produzione di svariati spettri di neutrini atmosferici secondo diversi modelli di autori in letteratura. Tale codice e' stato interfacciato ai generatori di neutrini al fine di ottenere nell'apparato gli eventi da neutrini atmosferici. Piano di attività futura: Per quello che riguarda l'attività di sviluppo software proseguirà il lavoro sul decadimento del neutrino tau, avviato nello scorso anno di attività. Verranno inoltre sviluppate delle pagine WEB relative al gruppo di astrofisica dei neutrini di ANTARES. Per quanto riguarda il contributo agli sviluppi di elettronica di ANTARES e l'integrazione degli SCM, sono attualmente in fase di produzione i prototipi dei componenti da realizzare a Bari. L'integrazione del primo prototipo di SCM iniziera' infatti a novembre La progettazione del banco di test e' attualmente nella fase conclusiva. La sua costruzione e' gia' stata avviata e si completera' entro l'anno. La produzione dei componenti per le stringhe di ANTARES partira' a primavera2002. Contestualmente e' stato avviato lo studio per la realizzazione di un test bench di stringa. Studio di raggi gamma cosmici di alta energia (GLAST) Altri enti coinvolti: INFN, ASI, IFC/CNR, SLAC, SU, NASA, UCSC,... Ricercatori MURST: C.Favuzzi, P.Fusco, N.Giglietto, N.Mirizzi, A.Raino', P.Spinelli Personale tecnico INFN: A.Ceres, M.Mongelli, M.Perchiazzi, A.Sacchetti Assegno di ricerca Università: M.N.Mazziotta Dottorato di Ricerca in Fisica: F.Gargano, F.Giordano, F.Loparco Dottorato di Ricerca in Fisica: M.Brigida, S.Rainò Scopo, descrizione ed obiettivi della ricerca: Il progetto GLAST (Gamma-ray Large Area Telescope) prevede la messa in orbita di un sistema di rivelatori sensibile a raggi gamma nell'intervallo energetico compreso tra 20 MeV e 300 GeV. I raggi gamma rappresentano, insieme ai neutrini, la componente elettromagnetica della radiazione cosmica avente maggiore potere di penetrazione. Essi costituiscono, quindi, un mezzo fondamentale per la comprensione di processi di elevata energia che hanno luogo in particolari regioni dello spazio, e dai quali tale radiazione ha origine. I principali obiettivi scientifici della missione GLAST sono: - la comprensione dei meccanismi che presiedono il processo di accelerazione delle particelle in particolari oggetti stellari noti come Nuclei Galattici Attivi (AGN), pulsar, SuperNova Remants (SNR) e stelle binarie. Benché non si possieda un modello univoco circa la struttura di tali oggetti, appare sempre più accreditata la loro identificazione quali sorgenti di raggi gamma di elevata energia (TCV). In campo astrofisico, sono inoltre oggetto di studio il problema della origine della radiazione cosmica ed i processi di accelerazione che ne determinano la produzione. - definire una mappa del cielo ottenuta per mezzo di raggi gamma, al fine di identificare sia sorgenti localizzate di radiazione cosmica che regioni responsabili di emissione diffusa. piano delle ricerche 2002 Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari 20