Il gruppo ATLAS Roma1 esplora la fisica oltre il Modello Standard con strategie complementari: anomaly detection model-agnostic, firme di jet emerging e semi-visible, risonanze ad alta massa in ZZ→4ℓ e produzione in coppia di leptoquark.
Anomaly Detection
Le ricerche di anomaly detection mirano a rivelare fenomeni inattesi senza specificare un modello di segnale. Apprendono la struttura dei dati del Modello Standard e segnalano gli outlier. Le strategie includono modelli non supervisionati di densità/auto-encoding (VAE, normalizing flows) e approcci debolmente supervisionati (es. CWoLa/LLP) addestrati su sideband nei dati o su simulazioni con fiducia minima.
Idee chiave: costruire un anomaly score robusto a mismodellamenti del fondo; decorrelare da variabili risonanti per evitare sculpting (avversari/planing); interpretare i cluster ad alto punteggio con variabili sensibili alla fisica e cross-check; esplorare implementazioni online/a livello di trigger per sensibilità rapida.
Contributo Roma1: progettazione e validazione di pipeline ML, studi di jet/substruttura, modellazione dei fondi, decorrelazione e sistematiche.
ATLAS Briefing · Esempio recente di AD
Jet + ETmiss: monojet, semi-visible & emerging jets
La firma classica monojet (un getto ad alto pT + grande ETmiss) si generalizza a una famiglia più ampia di ricerche jet + ETmiss che mirano a scenari di settori oscuri oltre il paradigma WIMP. Nei semi-visible jets, la hadronizzazione oscura produce una miscela di particelle visibili e invisibili all’interno del getto, cosicché la componente di moto mancante può risultare allineata al getto. Negli emerging jets, adroni oscuri long-lived decadono con tracce/vertici dislocati che “emergono” a raggi finiti, spesso con tempistiche e substruttura atipiche. Queste firme offrono copertura potente e complementare per modelli BSM con stati invisibili o long-lived.
Contributo Roma1: definizione di selezioni monojet e basate su ISR, calibrazione di ETmiss/getti, progettazione di regioni di controllo e transfer factor, validazioni basate su tracce/displaced per scenari long-lived e interpretazione statistica.
Rassegna sulle ricerche di DM ai collider · APS/PRD: concetti di semi-visible & emerging jets
Ricerche di risonanze: X → ZZ → 4ℓ
Il canale 4ℓ (“golden”) offre eccellente risoluzione in massa e controllo dei fondi. Sulla base della ricerca a pieno Run-2, il programma Run-3 a 13,6 TeV aggiorna la strategia per risonanze pesanti che decadono in ZZ, mantenendo il nucleo pulito a 4ℓ ed estendendo l’accettanza a topologie con jet e/o momento trasverso mancante quando rilevante. Miglioramenti di ricostruzione (fit con vincolo alla massa dello Z e trattamento raffinato della FSR) affinano ulteriormente la risoluzione di m4ℓ e la portata alle alte masse.
Contributo Roma1: selezione e calibrazione di elettroni/muoni, ricostruzione ZZ con FSR e vincolo di massa, controlli dei fondi, modellazione della lineshape ad alte masse e interpretazione statistica.
Baseline Run-2 · Prestazioni Run-3 · 4ℓ con jet/ETmiss (topologie estese)
Ricerche di Leptoquark
I leptoquark scalari/vettoriali prodotti in coppia mettono in connessione i settori dei quark e dei leptoni, generando firme con multi-leptoni + getti (spesso b-getti) o τ. ATLAS combina i canali per porre limiti stringenti, dipendenti dal modello, e scandire accoppiamenti specifici di generazione e frazioni di decadimento, sfruttando b/τ-tagging e forme cinematiche.
Contributo Roma1: prestazioni di b-tagging e τ-ID, selezioni multi-leptone, miglioramento del modello fake-factor, stima dei fondi e combinazioni.
Ricerca Leptoquark Run-3 · Combinazione ATLAS LQ (Run-2)
Fonti principali: anomaly detection (ATLAS Briefing 2023; arXiv:2306.03637; arXiv:2502.09770), monojet 139 fb−1 (arXiv:2102.10874; PRD 103, 112006), X→ZZ (EPJC 81:332, 2021; arXiv:2401.04742), leptoquark (arXiv:2305.15962; 2306.17642; 2401.11928).