Marco Selvi.

Corso di Metodologie sperimentali in Fisica e Astrofisica delle particelle

Programma del modulo ÒAstroparticelleÓ.

 

Corso di Laurea Magistrale in Fisica.

Maggio 2013

 

Argomento 1: neutrini da SuperNova

á      Breve introduzione sui neutrini 

á      Caratteristiche dellÕinterazione di
Inverse Beta Decay: sezione dÕurto, segnatura, energia di soglia, energia del positrone.

á      Diversi modi per rivelare il neutrone: cattura su p, Cd, Gd
Esempi: esperimenti Cowans-Reines, Chooz, Kamland

á      Neutrini da SN
Esperimento LVD:

  • Descrizione del rivelatore,
  • meccanismo di esplosione della supernova e emissione dei neutrini,
  • principali interazioni in LVD,
  • riconoscimento di un burst di neutrini su un fondo poissoniano:
    • singola segnatura,
    • doppia segnatura,
    • miglioramento con il Gd.

á      rete SNEWS

 

Intro.pdf

Reattori.pdf

 

 

 

 

 

Chooz_MS.ppt
Kamland.pdf

 

Selvi_LVD_Sndetection.ppt

 

 

 

 

 

TriggerSN.pdf
TriggerSN.xlm

Argomento 2: Neutrini prodotti agli acceleratori

 

  • Fasci di neutrini convenzionali.

Iniettore di protoni,

targhetta,

focalizzatore di pi e k,

tunnel di decadimento,

hadron stop,

monitor di muoni.

Esempi: CNGS e NUMI beams.

Rate di eventi dal CNGS di tutti i sapori, e origine delle principali contaminazioni.

Oscillazioni di neutrini: theta13, numu§> nue

 

Limitazioni nei beam convenzionali:
- nu_e intrinseci nel fascio

- necessitˆ di un MC per predire flusso e spettro energetico.

 

Off-axis conventional beams:

-       Cinematica di decadimento dei pi

 

Beta-beam:

-       Schema.

-       Scelta dei nuclei e dei gamma: spettro energetico.

-       Possibili rivelatori

 

Neutrino factory:

-       Schema del complesso di acceleratori.

-       Spettro energetico

-       Rivelatore massivo magnetizzato

 

 

 

DebbieHarris.ppt

 

 

 

 

 

 

 

Sito Fluka e now06_guglielmi.pdf

 

Apollonio-IFAE04.ppt (slides 8-12)

 

Esperimenti_Futuri.pdf

 

 

 

 

offaxis.xlm

 

 

Papiro di Zucchelli su Beta Beam

 

 

 

 

 

cern111201.ppt (slides 3-6)

 

 

 

Argomento 3: rivelazione di WIMP

 

Dark Matter:
-    Motivazioni a sostegno della sua esistenza

-       Caratteristiche delle WIMP: interazioni, densitˆ nella galassia, distribuzione di velocitˆ.

-       Calcolo del rate di eventi attesi in un rivelatore

 

Caratteristiche dello Xenon liquido come rivelatore di particelle:

-       meccanismo di scintillazione

-       ionizzazione

-       effetto delle impuritˆ

-       risposta in carica e luce per diversi tipi di particelle: discriminazione fra electron e nuclear recoils

 

TPC a Xenon Liquido / Gas: XENON100

-       Schema concettuale

-       Formazione del segnale S1 e S2

-       Ricostruzione della posizione e dellÕenergia

-       Calibrazioni

-       Riduzione del background tramite:

o   Single/multiple scattering

o   Volume fiduciale

o   Discriminazione ER/NR

-       Risultati

 

 

 

 

Aprile_1.pdf (slides 1-30)

 

 

 

 

 

 

Aprile_2.pdf (slides 3- 9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Melgarejo.pdf (tutto)

 

 

Compiti pratici (una tesina a scelta da portare allÕesame)

-       Trigger di eventi di neutrini da SN

-       Spettro e rate di eventi di neutrini da fascio CNGS

-       Calcolo di rate di interazioni di WIMP e confronto con alcuni backgrounds (contattatemi direttamente se siete interessati a questa prova)

 

NB: e' necessario contattarmi (selvi@bo.infn.it) almeno una settimana prima dell'esame per comunicarmi quale "prova" avete scelto.

Inoltre la relazione scritta va consegnata almeno 3 giorni prima del colloquio. 

Materiale utile:

-       tabella sezioni dÕurto di cattura neutronica

-       tabella energia dei gamma rilasciati dopo la cattura neutronica