Post on 25-Jun-2020
FISICA delle "AstroParticelle"e Fisica del Neutrino
Oggetti Astrofisici "Early Universe" (COSMOLOGIA)
Eventi Rari (Decadimento del protone)
Sistemi Fisici Naturali
Studi Sperimentali di "Fisica Fondamentale" senza acceleratori
Paolo LipariRoma 1 giugno 2004
PROGETTI di STUDI SPERIMENTALI
Onde Gravitazionali ROG VIRGO
Meccanica Quantistica MIR
Astrofisica/Cosmologia AMS2 AGILE
Neutrino (Astrofisica) ANTARES NEMO(RD)
Neutrino (Oscillazioni) K2K OPERA
Cosmologia DAMA
Storia della Fisica:Scoperta, Studio, Comprensionedi nuovi Sistemi sempre piu' complessi
Sistema Solare
Sole, Stelle
Oggetti Compatti (Nane Bianche, Stelle di Neutroni)
Black Holes, Active Galactic Nuclei, Gamma Ray Bursts
Early Universe (COSMOLOGY)
COSMOLOGY
Boomerang
WMAP
SUPERNOVAE (Ia) STUDIES
Large Scale Galaxy Survey
2 Degree Field Galaxy Redshift Survey
220,000 galaxies
Simulation
< 1.5 %
73 ±4 %
23 ±4 %
DARK ENERGY
DARK MATTER
L'ui
DARK ENERGY
L'espansione dell'Universo sta accelerando !!
ρ(vacuum) > 0
From Rocky Kolb
“Repulsive Effect”
DARK MATTERPresente a scale diverse
GalassiaAmmassi di Galassie“Large Scale Structure”
Galactic Dark Halos
Search for "Baryonic Dark Matter" Massive Halo Compact Objects (MACHOS)
Non Baryonic DARK MATTER Weakly Interacting Massive Particles (WIMP's)
Misura Diretta : DAMA
Telescopi per Neutrini (NEMO)
Misura di positroni/antiprotoni (AMS)
Time Modulation
DAMA Laboratori del Gran Sasso
100 Kg NaI (Cristalli di Scintillatore)
7 anni di dati (fine Luglio 2002)
Nuovo RivelatoreLIBRA250 Kg entratoin funzione
Indirect Search for WIMP's
Accumulazione nel sole e nella terra
Sun, Earth
Wimp
Elastic Scattering
Emissione di Neutrinidal centro del solee della terra.
Another Indirect Method:
Search for excess of antiparticles in Cosmic Rays
Charged particles confined by magnetic magnetic fieldsaccumulate in the galaxy.
Antiprotons, Positrons can show a measurable excessover "standard mechanisms" estimates.
Flusso di Positroni
Osservazioni Astrofisiche con Quattro MESSAGGERI
Fotoni
Neutrini
Raggi Cosmici (p,e, p,e+,...)
Onde Gravitazionali
Quasi tutta la informazionesull'universo ottenuta con "luce"
Estensione del rangedi lunghezzze d'onda
Osservazioni Astrofisiche con Quattro MESSAGGERI
Fotoni
Neutrini
Raggi Cosmici (p,e, p,e+,...)
Onde Gravitazionali
Proprieta' del Messaggeroun problema di fisica fondamentale
Ricerca di Onde Gravitazionali
Antenne Risonanti
Interferometria Laser
(seminario G.V. Pallottino)
NAUTILUS (CERN): Al cylinder,M = 2300 kg, L = 3 m, diameter of 60 cm. T = 0.1 KResonance frequencies: 908 and 924 Hz
EXPLORER (Frascati): Al cylinder,M = 2300 kg, L = 3 m, diameter = 60 cm, T = 4.2 K
Resonance frequencies: 906 and 923 Hz.
ANTENNE RISONANTI
VIRGO
NEUTRINO PHYSICS
Particle Properties
Astrophysics with Neutrinos Seminario Antonio Capone
3 Neutrinos states: 3 masses m1, m
2, m
3
States with definite masses in general do not coincide with the "flavor" states
Flavor basis
Mass basis
Neutrino Mixing Matrix U
U* : Mixing for Antineutrinos
FLAVOR
νe
(νe)
e- (e+)
νµ
(νµ) µ- (µ+)
ντ
(ντ) τ- (τ+)
W
ν: Left handedν: Right handed
νe
e-
e-
νe
e-
e+
Short Distances
FLAVOR TRANSITIONS Longer Distances
ATMOSPHERIC NEUTRINOS
SOLAR NEUTRINOS
m2
Atmospheric Neutrinos
Upper LimitReactor Neutrinos
Solar Neutrinos
m2
∆m2 Sign Ambiguity
Absolute Mass not determined
From :
NATURAL NEUTRINOS
to
ACCELERATOR NEUTRINOS
K2K Kek To Kamiokaexperiment
NEW !
ν
Extrudedscintillator(15t)
EC
1.7m
3m3m
• Rome group fully responsible for EC installation and running.
• Scibar and EC succesfully taking data since Oct. 7th 2003.
• 20 x 1018PoT delivered till Feb.’04, about 28,000 interactions.
• Alignment and calibration done.
• The group is now working on integration into the reconstruction and MC software and physics analysis.
SciBarK2K - SciBar
SciBar goal: Measure flux and neutrino interaction properties in the 0.51 GeV energy range, relevant for oscillation.
Large energy deposit in EC
e
p
K2K - Some SciBar event
QE νe candidate
p
µγ1
γ2
CC πo candidate
K2K - Current Results
• Number of SK events (K2K-I)– Expected– Observed
• Neutrino energy spectrum
– SK single ring µ-like
• Best Fit (flux+shape)
Data
Best Fit
0.6 GeV
No oscillation
Eν0 1 2 3 4
2.64.51.80 +
−
56
..%90@,0.12sin@
][eV10)9.35.1(2
232
LC
m
=×−=∆ −
θ
Shape only.Normalised by area
K2K – Programma futuro
• Nuovo risultato di oscillazione K2KI+K2KII per le conferenze estive 2004:
• Nuova configurazione del near detector (SciBar)
• SKII (copertura ½ rispetto a SKI)
• Ulteriore presa dati 2004: ottobredicembre.
• Presa dati 2005 fino ad aprile. Possibile estensione a luglio ’05, inizio dei lavori per la completa ricostruzione di
SuperKamiokande in vista di T2K.
• Obiettivi analisi K2KII: • migliorare la significanza statistica del deficit assoluto;• osservare un pattern spettrale di oscillazione statisticamente significativo.
CERN to Gran SassoFermilab to Minos
ντ
τ
~ 0.6 mm
OPERA :
OOscillationscillation P Project withroject with E Emulsionmulsion--ttRRackingacking AApparatuspparatus The Collaboration & The Detector
36 groups~ 165 physicists
RussiaINR Moscow, ITEP Moscow,
JINR Dubna, Obninsk
BelgiumIIHE(ULB-VUB) Brussels
FranceLAPP Annecy, IPNL Lyon,
LAL Orsay, IRES Strasbourg
Germany Berlin, Hagen,
Hamburg, Münster, Rostock
IsraelTechnion Haifa
ItalyBari, Bologna, LNF Frascati, L’Aquila, LNGS, Naples, Padova, Rome, Salerno
JapanAichi, Toho, Kobe, Nagoya, Utsunomiya
SwitzerlandBern, Neuchâtel
TurkeyMETU Ankara
ChinaIHEP Beijing, Shandong
CroatiaZagreb University
BulgariaSofia University
KoreaPusan, Seul
• Hybrid Detector Hybrid Detector • Two supermodules Two supermodules • Target Mass 1766 tonsTarget Mass 1766 tons• 2 Mag. Spectrometers2 Mag. Spectrometers with RPC & Drift tubeswith RPC & Drift tubes• 2 x [31 Target Tracker 2 x [31 Target Tracker and Target Walls]and Target Walls]• 206,336 “ECC bricks” 206,336 “ECC bricks” (Pb/Emulsion)(Pb/Emulsion)• 12 M Emulsion plates 12 M Emulsion plates (thin doublecoated) (thin doublecoated)
8.3kg
10 X0
OPERA/CNGS1 an hybrid detector
supermodule
8 m
Target Trackers
Pb/Em. target
Electronic detector
→ finds the brick of interaction
→ ID, charge and p
Emulsion analysis vertex decay kink
e/ ID, multiple scattering, kinematics
Extract selected brick
Pb/Em. brick
8 cm Pb 1 mm
Basic “cell”
1 brick:1 brick:10.2x12.7x7.5 cm10.2x12.7x7.5 cm57 Em. Plates57 Em. Plates56 Pb (1 mm)56 Pb (1 mm)
8.3kg
10 X0
OPERA OPERA PhysicsPhysics goals goals
νµ ↔ ντ → τ- + X
µ− ντ νµ (18%)h- ντ νπο (50%)e- ντ νε (18%)π+ π− π− ντ νπο (14%)
After neutrino oscillation and subsequent interaction After neutrino oscillation and subsequent interaction of neutrinotau of neutrinotau : : direct observation of the production and decay of the tau direct observation of the production and decay of the tau
(large mass & high spatial resolution required)(large mass & high spatial resolution required)
• Also detect vAlso detect vµµ↔↔ v vee oscillations and subsequent oscillations and subsequent
interaction of vinteraction of vee by detecting “prompt” electronsby detecting “prompt” electrons
ντ
τ~ 0.6 mm
(1.5 more intense beam)
Attività OPERA – Roma1Attività OPERA – Roma1@ @ Gran SassoGran Sasso Lab: Lab: Preparazione infrastrutture Preparazione infrastrutture emulsioniemulsioni (nella foto: prototipo per (nella foto: prototipo per sviluppo automatizzato,sviluppo automatizzato, G. Rosa, A. Buccheri, A. G. Rosa, A. Buccheri, A. Pelosi)Pelosi) Test su cosmici e su Test su cosmici e su background in cavernabackground in caverna (Bari, Bologna, Napoli, (Bari, Bologna, Napoli, Roma, Salerno)Roma, Salerno)
Attività OPERA – Roma1 Attività OPERA – Roma1 in sedein sede:: Allestimento microscopio Allestimento microscopio automatizzatoautomatizzato (G. Rosa, A. Ruggeri, P. Pecchi, (G. Rosa, A. Ruggeri, P. Pecchi, P. Sestito)P. Sestito) Acquisizione dati da test a LNGS, Acquisizione dati da test a LNGS, CERN, etc. CERN, etc. (Bari, Bologna, Napoli, Roma, S(Bari, Bologna, Napoli, Roma, Salerno, Lyon, Bern, Neuchatel)alerno, Lyon, Bern, Neuchatel)
Sviluppo software Sviluppo software di tracciamento in emulsionidi tracciamento in emulsioni
Magnete 1 : CompletatoMagnete 2: In costruzione
Struttura Meccanica : In Costruzione
In tempo per ricevere il fascio di neutrinicome programmato nel MAGGIO 2006
Seminario di Giovanni ROSA24 giugno
The Absolute Neutrino MASS
Normalmass ordering
Invertedmass ordering
Katrin Experiment Sensitivity (0.3 eV)
StructuredUniverse
Added Hot Dark Matter
Dirac Particle Majorana Particle
Majorana Particle
Controversial claim(Klapdor et al)
Atmospheric
Solar
Astro-physical
NaturalνFluxes
Cosmological Supernova
Neutrino Telescopes
Detection concept
Neutrino Telescopes
Icecube
AMS
Anti Matter SpectrometerSatellite instrument
MatterAntimatter Asymmetry
Nature of Dark Matter
Origin of Cosmic Rays
Gamma Astronomy
A.Agneni, G.AmelinoCamelia, S.Baccaro/ENEA, F.Baffioni, A.Bartoloni, B.Borgia, C.Bosio, C.Gargiulo, S.Gentile, M.Montecchi/ENEA, A.Paolozzi, P.Rapagnani, C.Rossi, F.Safai
Tehrani, F.Spada, E.Valente
Istallazione nella International Space Station (ISS)Gennaio 2008Tre anni
la collaborazione AMS
• accettanza ? 0.5 m2 sr
• magnete super conduttore
– B = 0.8 Tesla
• transition radiation
– 5000 tubi prop. Xe/CO2
• tracker 6.5 m2 Si
• tempo di volo
• ring cerenkov
• calorimetro em
Misura di precisione di PARTICELLE CARICHE
Identificazione della massadella carica
Transition Radiation Detector (TRD)
• raggi X irraggiati da particelle cariche nell’interfaccia tra due mezzi
• 20 strati di radiatore (“ovatta”) alternati a 20 strati di tubi proporzionali (Xe/CO2)
• segnale ? E/m• separazione p/e ? 10-2 fino a ~ 300 GeV/c
Roma partecipa alla costruzione del TRD
ORIGINE della ASIMMETRIA MATERIA ANTIMATERIA
ESISTE una CONCENTRAZIONE SIGNIFICATIVAdi ANTIMATERIA nell'UNIVERSO ?
Ricerca di AntiNuclei nei Raggi Cosmici
AMS01 (10 days flight June 1998)
Ricerca di AntiMateria
ASTRONOMIA GAMMA
E
Eγ > 100 MeV
Compton Gamma Ray Observatory
1991-2000
CGRO
EGRET
GAMMA RAY BURSTS (GRB's)
3C 219
Optical
Radio
ACTIVE GALACTIC NUCLEI
CYGNUS-A
JETSVLA radio image
VLBI
VLA
SuperluminalMotion
θ
Emission Mechanism:
Acceleration of charged particles (e ,p)to relativistic energies
Radiation Processes:
Cosmic Ray Production
Neutrino Emission
AGILE detector (Italian Space Agency)
Scheduled launch end 2005
Sensibilita comparabile/miglioredi EGRET
Rivelazione simultaneadi raggi X
GLAST
Launch 2007
Order of magnitude improvement overEGRET
CASIMIR Effect
MOTION INDUCED RADIATION (MIR)
Forza collegata alle fluttuazioni del vuoto quantistico
Dynamic CASIMIR Effect
Surfaces oscillating Emission of Radiation
"Virtual Motion" [Semiconductor layer + Laser]
Studi Sperimentali di Fisica Fondamentale senza Acceleratori
Programma scientifico: ricco, articolato, in pieno sviluppo