ATLAS

L'esperimento ATLAS

ATLAS è un esperimento di fisica delle particelle elementari presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN, progettato per studiare le interazioni fondamentali della natura a energie fino a 14 TeV nel centro di massa. ATLAS è un rivelatore multiuso capace di caratterizzare processi fisici su una vasta gamma di scale energetiche.

ATLAS ha fornito contributi fondamentali, tra cui la scoperta del bosone di Higgs nel 2012 e la successiva caratterizzazione delle sue proprietà.

La collaborazione conduce un ampio programma di ricerca, che include misure di precisione di fenomeni previsti dal Modello Standard (SM) delle particelle elementari e l'esplorazione di scenari oltre il Modello Standard (BSM). Tra questi, rientrano lo studio di nuove interazioni fondamentali, la ricerca di particelle legate alla Materia Oscura o al Settore Oscuro, l'indagine di fenomeni esotici e l'analisi di modelli teorici come la supersimmetria (SUSY), che ipotizza l'esistenza di partner supersimmetrici delle particelle conosciute.

Il rivelatore ATLAS, il piu’ grande rivelatore costruito ad un collider, è costituito da sottosistemi altamente integrati che formano una struttura cilindrica di 44 metri di lunghezza, 25 metri di altezza,circa 7.000 tonnellate di peso e con piu’ di 100 milioni di canali di elettronica charge-sensitive:

Inner Detector (ID): Responsabile del tracciamento delle particelle cariche, utilizza tecnologie al silicio (Pixel e SCT) e un rivelatore a gas (TRT).
Calorimetria: Combinazione di calorimetri elettromagnetici e adronici, con tecnologie Piombo-Argon liquido, Rame-Argon liquido, Tungsteno-Argon liquido, Ferro-Scintillatore, per misurare energia e direzione di elettroni, fotoni, e jet adronici.
Spettrometro a muoni: Sistema esterno dedicato alla ricostruzione e identificazione dei muoni.
Sistema dei magneti: Include un solenoide superconduttore per il tracciamento delle particelle cariche nell’ID e un imponente toroide superconduttore, il più grande mai costruito, che genera un campo magnetico di circa 0,5 Tesla. Questo campo è essenziale per la misura dell'impulso dei muoni nello spettrometro a muoni.

La raccolta e analisi dei dati sono supportate da una rete planetaria di calcolo distribuito WLCG (Worldwide LHC Computing Grid).

Esperimento Atlas1

Il ruolo del Gruppo di Milano in ATLAS

Il gruppo di Milano, coinvolto sin dalle fasi iniziali del progetto, fornisce contributi significativi sia nello sviluppo hardware che nell'analisi dei dati e negli studi di performance degli oggetti di fisica ricostruiti, contribuendo in modo rilevante al programma scientifico di ATLAS e all'avanzamento della fisica delle alte energie.

Il gruppo di Milano è coinvolto nei seguenti ambiti principali:

Sviluppo e upgrade del rivelatore: Il gruppo ha avuto un ruolo chiave nella costruzione e nelle operazioni del calorimetro elettromagnetico ad Argon Liquido (LAr) e nel rivelatore a Pixel. In vista della fase ad alta luminosità di LHC (HL-LHC) (2030-2041), che aumenterà di un ordine di grandezza il numero di collisioni fornite dall'acceleratore, è in corso un importante upgrade del rivelatore. Il gruppo contribuisce alla costruzione dell'ITk Pixel Detector, che sostituirà l'attuale rivelatore a pixel, e al potenziamento del sistema di lettura e trigger del calorimetro elettromagnetico ad Argon Liquido, migliorandone la risoluzione e la capacità di gestione dell'elevato flusso di particelle previsto a HL-LHC.
Analisi dati: Gli studi del gruppo si concentrano su misure di precisione delle proprietà del bosone di Higgs (sezioni d’urto, accoppiamenti, decadimenti rari), la ricerca della produzione del doppio Higgs, e della fisica del quark top, nonché su ricerche di fisica oltre il Modello Standard (BSM), incluse particelle supersimmetriche, segnature di materia oscura.
Studi di performance: il gruppo ha una lunga esperienza in studi di performance legati alla ricostruzione, identificazione e calibrazione di elettroni e fotoni, spesso utilizzando algoritmi di machine learning e all’ottimizzazione della misura del momento trasverso mancante. Tutti questi studi permettono di migliorare la precisione delle analisi fisiche, affinare le strategie di selezione degli eventi garantendo una migliore interpretazione dei dati sperimentali.
Formazione: il gruppo è attivamente impegnato nella formazione di giovani ricercatori e nella supervisione di tesi di laurea e dottorato. I principali temi di ricerca e le persone di riferimento sono i seguenti:
- Fisica del Modello Standard: Bosone di Higgs e performance di elettroni e fotoni: Leonardo Carminati, Ruggero Turra. Quark top: Lidia Dell’Asta.
- Fisica Beyond Standard Model (BSM): Materia Oscura / Settore Oscuro e performance del momento trasverso mancante: Marcello Fanti, Silvia Resconi. Supersimmetria: Tommaso Lari
- Upgrade dell’elettronica del calorimetro a Liquid Argon, Francesco Tartarelli, Massimo Lazzaroni
- Sviluppo di rivelatori a Pixel di Silicio per l’upgrade del tracciatore di ATLAS, Attilio Andreazza, Saverio D’Auria