METODI SPERIMENTALI PER LA FISICA NUCLEARE

Apprendere le principali metodologie sperimentali per l’analisi dei dati da esperimenti di fisica nucleare

Corsi introduttivi di Fisica Nucleare

obbligatoria

Programma del corso:

Problematiche generali per la rivelazione delle particelle in fisica nucleare

I rivelatori di particelle per la fisica nucleare – Considerazioni generali: modi operativi, informazioni dai segnali, calibrazione, risoluzione in energia e in tempo – Misura dell’energia – Misura dell’impulso – Misura del tempo – Accettanza geometrica ed efficienza dei rivelatori - Calcoli di simulazione per la valutazione di queste grandezze – Molteplicità di particelle dalle basse energie alle energie ultrarelativistiche – Rivelatori singoli e multirivelatori - Il tracciamento delle particelle – Rivelatori per il tracciamento e rivelatori di vertice – L’identificazione delle particelle – Tecniche di identificazione – Caratterizzazione degli eventi di collisione – Determinazione della centralità – Determinazione del piano di reazione.

Tecniche avanzate di rivelazione

Sviluppi recenti dei rivelatori a gas – Camere a drift – Multigap resistive plate chambers – Time Projection Chambers – Rivelatori GEM – Sviluppi recenti nei rivelatori al silicio – Rivelatori a microstrip – Rivelatori a drift di silicio – Rivelatori a pixel di tipo ibrido e di tipo monolitico – Rivelatori di vertice al silicio – Il problema del danneggiamento da radiazione - Rivelatori a radiazione di transizione – Rivelatori Cerenkov a immagini anulari – Calorimetri elettromagnetici e adronici – Rivelatori a scintillazione con trasporto della luce mediante fibre WLS – Fotosensori: APD e Silicon photomultipliers.

Metodologie per l’acquisizione e l’analisi dei dati

Prestazioni di un sistema di acquisizione dati multiparametrico - Problemi di trigger – Livelli di trigger per la selezione degli eventi – Filtraggio degli eventi – Il Digital Pulse Processing nell’analisi dei segnali da rivelatori di particelle - Problemi di pattern recognition – Metodi di tracciamento e ricostruzione delle tracce – Ricostruzione di vertici primari e secondari – Metodo del Kalman Filter - Analisi di sciami elettromagnetici e adronici nei calorimetri – Shape analysis – Ricostruzione dei jet.

Metodi statistici

Distribuzioni di probabilità di interesse per la fisica nucleare - Cenni su alcuni metodi statistici per la fisica nucleare - Tecniche di simulazione Monte Carlo – Simulazione di rivelatori e di processi fisici - Codici di simulazione – Il codice GEANT – Esempi ed applicazioni ai rivelatori di particelle per la fisica nucleare – Algoritmi a reti neurali e loro applicazioni in esempi specifici nei rivelatori di particelle: identificazione, tracking, ricostruzione di segnali – Il problema del fondo combinatorio negli eventi ad alta molteplicità – Metodi per lo studio e la sottrazione del fondo: event mixing, correlazioni del tipo “like-sign”, metodi basati sulla rotazione delle tracce.

Saranno forniti durante il corso articoli specialistici sui vari argomenti

Presentazione di una tesina scritta che riporti un lavoro di analisi/simulazione condotto con qualcuno dei metodi illustrati durante il corso

Discussione orale

Metodi di simulazione Monte Carlo - SImulazione con package GEANT - Reti neurali - Digital Pulse Processing