Studi di Fisica
Fisica dell'Higgs
Dopo la scoperta del bosone di Higgs nel 2012, la collaborazione CMS è impegnata nello studio delle sue proprietà e dei suoi decadimenti più rari. Il gruppo di Roma è coinvolto nelle analisi di CMS del bosone di Higgs sin dalla sua scoperta. Finora la particella recentemente scoperta ha dimostrato di comportarsi secondo quanto atteso: non sono stati individuati stati eccitati o carichi del bosone stesso, o suoi decadimenti anomali. Tuttavia, esistono ancora diversi canali di decadimento non osservati, o da studiare con maggiore precisione.
Elenco di pubblicazioni di fisica dell'Higgs:
Ricerca di particelle esotiche
Una delle missioni di CMS è l'esplorazione della frontiera delle alte energie alla ricerca di segnali di fisica esotica. Tali segnali potrebbero essere la scoperta di nuovi processi o particelle non previste dal Modello Standard. Le ricerche di fisica esotica comprendono dunque la ricerca di particelle di alta massa o che decadono in stati finali non convenzionali. Il gruppo di Roma si è interessato alla ricerca di nuove particelle che decadono in una vasta gamma di stati finali (coppie di fotoni, coppie di getti di particelle adroniche, leptoni, stati con energia transversa mancante, fotoni o getti adronici ritardati).
Le analisi di fisica esotica attualmente portate avanti dal gruppo riguardano la ricerca di leptoquark o particelle a vita media lunga, che decadono all'interno del rivelatore di CMS, dando vita a nuove segnature sperimentali ancora non del tutto esplorate.
Elenco di pubblicazioni di fisica esotica:
Fisica del B
La misura di precisione di processi rari è un metodo per provare indirettamente l'esistenza di fisica oltre il Modello Standard. Recenti misure di precisione nella transizione tra i quark b→s mostrano segnali di possibili deviazioni dalle predizioni del Modello Standard. Negli ultimi anni CMS ha adottato nuove tecniche di acquisizione dati, volte a migliorare le prestazioni sulla ricostruzione dei decadimenti rari del mesone B, in particolare quelli che coinvolgono la transizione b→s. I nuovi dati raccolti potrebbero dunque gettare luce sui recenti indizi di anomalie nei decadimenti del mesone B. Inolre, nel settore della fisica del B ricadono anche ricerche di particelle formate da quattro quark (tetraquark), che sono prodotte nei suoi decadimenti. Dall'osservazione del tetraquark X(3872) dall'esperimento Belle nel 2003 la comunità teorica si domanda la natura del legame tra i quark al suo interno. In particolare rimane aperta la questione se X(3872) sia effettivamente uno stato legato di quattro quark o se sia piuttosto una "molecola" formata dai mesoni D0 e un D0* legati. Il gruppo di Roma è in prima linea in questo settore di ricerca, che ha da poco ricevuto un rinnovato interesse nella collaborazione. Elenco di pubblicazioni di fisica del mesone B:
Prestazioni nella ricostruzione di fotoni, elettroni, getti di particelle
Elettroni e fotoni sono ricostruiti con grande purezza ed efficienza dall'esperimento CMS. Queste particelle interagiscono con CMS attraverso l'interazione elettromagnetica lasciando segnali distintivi nel calorimetro elettromagnetico (ECAL): un deposito di energia isolato che, nel caso degli elettroni, può essere associato ad una traccia nel tracciatore al silicio che precede i calorimetri di CMS. L'efficiente ricostruzione e l'eccellente risoluzione di energia di ECAL rendono gli elettroni e i fotoni ideali da usare sia in misure di precisione che in ricerche di nuova fisica oltre il Modello Standard.
Oltre ad avere esperienza nella costruzione e operazione di ECAL, il gruppo di CMS di Roma si occupa anche della ricostruzione di elettroni e fotoni, unitamente alla calibrazione del detector per la misura delle loro energie. Elenco di pubblicazioni legate al rivelatore:
Collisioni di ioni pesanti
Esploriamo la fase ad alta temperatura della QCD facendo collidere nuclei di piombo all'interno dell'LHC. Il prodotto di tali collisioni è uno stato della materia caldo e denso,
il Quark Gluon Plasma (QGP). Per studiarne le proprietà microscopiche di questa nuova fase della materia, osserviamo i getti di particelle che la attraversano.
Il numero dei getti prodotti e la loro struttura interna sono diversi rispetto a quelli delle collisioni protone-protone.
Da queste differenze deduciamo le proprietà del QGP come la sua densità e lunghezza di correlazione del colore.
Il nostro gruppo si concentra sulla misurazione della sottostruttura dei getti con enfasi sulle tecniche iterative di declustering
per studiare il meccanismo di produzione dei getti (parton shower) e le modifiche dovute all'interazione del getto con il QGP.
Attualmente stiamo lavorando sulla misurazione del piano di Lund nelle collisioni protone-protone, sulla misura del raggio dei getti negli eventi di fotone-getto nelle collisioni
tra due ioni di Piombo e sull'utilizzo della massa dei quark e dell'effetto dead-cone per isolare e caratterizzare la radiazione indotta dal QGP.