Realizzazione di un rivelatore tracciante a fibre ottiche scintillanti per l’identificazione di particelle nell’esperimento MUonE

Fisica delle particelle sperimentale, proprietà magnetiche dei muoni, rivelatori

Esperimento MUonE al CERN

L'esperimento MUonE al CERN intende misurare con precisione inferiore al percento la sezione d’urto della diffusione elastica muone-elettrone. Questa misura permetterà una determinazione indipendente del contributo adronico all’anomalia giromagnetica del muone, gettando luce sulle attuali tensioni nel calcolo teorico di questo contributo.  

L‘apparato di MUonE consiste in un serie di moduli traccianti individuali, ciascuno dotato di un bersaglio fisso e di tre piani di tracciamento che danno le coordinate trasverse del passaggio di particelle. Per ottenere il risultato di progetto, MUonE deve ricostruire con grande efficienza le tracce delle particelle che attraversano l’apparato e distinguere le tracce muoniche da quelle elettroniche a seguito di un evento di diffusione elastica. Per eventi a piccoli angoli di diffusione, l’identificazione è resa possibile da un rivelatore tracciante situato a valle dell’apparato, detto “Muon Filter” (MF), che utilizza due coppie di piani di tracciamento poste ad una certa distanza.

Il lavoro di tesi si concentrerà sulla realizzazione e sui test di un prototipo di MF dotato di piani di tracciamento a fibre scinfillanti (SciFi). In particolare, il/la laureando/a seguirà la costruzione del rivelatore e i test di funzionamento in laboratorio sia con raggi cosmici, sia con impulsi laser di calibrazione, in vista dell’applicazione all’apparato di MUONE al CERN.

Luoghi di lavoro principali: laboratori INFN dell’Area di Ricerca, CERN

Supervisori: G. Cantatore, A. Arena (INFN)

Informazioni: cantatore@ts.infn.it, pagina web dell’esperimento MUONE https://web.infn.it/MUonE/

Simulazione e analisi dei dati di un rivelatore tracciante a fibre ottiche scintillanti per l’identificazione di particelle nell’esperimento MUonE

Fisica delle particelle sperimentale, proprietà magnetiche dei muoni,rivelatori

Esperimento MUonE al CERN

L'esperimento MUonE al CERN intende misurare con precisione inferiore al percento la sezione d’urto della diffusione elastica muone-elettrone. Questa misura permetterà una determinazione indipendente del contributo adronico all’anomalia giromagnetica del muone, gettando luce sulle attuali tensioni nel calcolo teorico di questo contributo.  

L‘apparato di MUonE consiste in un serie di moduli traccianti individuali, ciascuno dotato di un bersaglio fisso e di tre piani di tracciamento che danno le coordinate trasverse del passaggio di particelle. Per ottenere il risultato di progetto, MUonE deve ricostruire con grande efficienza le tracce delle particelle che attraversano l’apparato e distinguere le tracce muoniche da quelle elettroniche a seguito di un evento di diffusione elastica. Per eventi a piccoli angoli di diffusione, l’identificazione è resa possibile da un rivelatore tracciante situato a valle dell’apparato, detto “Muon Filter” (MF), che utilizza due coppie di piani di tracciamento poste ad una certa distanza.

Il lavoro di tesi si concentrerà sulla simulazione al calcolatore di un prototipo di MF dotato di piani di tracciamento a fibre scinfillanti (SciFi) e sull’analisi dei dati ottenuti dai test di validazione.  In particolare, il/la laureando/a utilizzerà i pacchetti software GEANT4, MESMER e FairMUONE per simulare il funzionamento del MF SciFi e parteciperà all’analisi dei dati dei test.

Luoghi di lavoro principali: laboratori INFN dell’Area di Ricerca, CERN

Supervisori: G. Cantatore, S. Comunello, A. Arena (INFN)

Informazioni: cantatore@ts.infn.it, pagina web dell’esperimento MUONE https://web.infn.it/MUonE/

Realizzazione di un sensore opto-meccanico ad alta sensibilità per ricerche dirette di flussi di materia oscura 

Fisica delle particelle sperimentale, materia oscura, rivelatori

Esperimento KWISPNet - Rete di sensori opto-meccanici per flussi di materia oscura

Molteplici evidenze astrofisiche suggeriscono l‘esistenza di flussi di materia oscura di provenienza extrasolare che attraversano il piano dell’orbita terrestre e che possono anche essere focalizzati gravitazionalmente dai pianeti del sistema solare e dal sole stesso. La composizione particellare di questi flussi è ignota, tuttavia una possibile strategia di rivelazione diretta è la misura della quantità di moto trasferita dalle particelle componenti il flusso ad un opportuno rivelatore.

Il sensore opto-meccanico KWISP sfrutta una micromembrana di nitruro di silicio spessa poche decine di nanometri, i cui movimenti in risposta ad un eventuale impatto di particelle, dell’ordine di una frazione di fermi, possono essere rivelati con un interferometro di Michelson ultracompatto in vuoto. La caratteristica di un eventuale segnale dovuto ad un flusso di materia oscura è una doppia modulazione temporale, con i periodi giornalieri e annuali siderali della terra. La validazione di un tale segnale richiede inoltre il verificarsi di coincidenze con altri sensori posti in località geograficamente distanti. Nel caso di KWISPNet, la rete iniziale è costituita da tre sensori identici, uno nei laboratori INFN dell’Area di Ricerca a Trieste, uno presso l’Università di Camerino ed un terzo nei laboratori dell’Università di Fiume in Croazia.

Il lavoro di tesi si concentrerà sulla messa in funzione del sensore KWISP di Trieste in vista della sua integrazione in rete con gli altri sensori gemelli.

In particolare, il/la laureando/a, curerà l’ottimizzazione della sensibilità del sensore, misurandone la costante di calibrazione, e studierà l’effetto di un sistema di misura e stabilizzazione della temperatura della membrana, di importanza cruciale per l’utilizzo del sistema come rivelatore di materia oscura.

Luogo di lavoro principale: laboratori INFN dell’Area di Ricerca

Supervisori: G. Cantatore, M. Karuza (Univ. di Fiume, Croazia), A. Arena (INFN)

Informazioni: cantatore@ts.infn.it            

L’Archeologia Galattica è la disciplina che ricostruisce la storia della Via Lattea e delle sue galassie satelliti studiando la composizione chimica delle stelle.
Attraverso modelli teorici e osservazioni, possiamo capire come e quando si sono formati gli elementi chimici e come questi si sono distribuiti nella nostra Galassia nel corso del tempo. Le tesi proposte spaziano da studi teorici, basati su modelli di evoluzione chimica, a progetti osservativi che utilizzano dati di survey stellari.

Sono inoltre possibili tesi legate alla nucleosintesi stellare, ossia ai processi fisici che producono nuovi elementi all’interno delle stelle.

Esempi di tesi teoriche

• Evoluzione chimica del disco galattico: un approccio multizone alla formazione della Via Lattea
• Modelli stocastici di evoluzione chimica per l’alone galattico e i suoi satelliti

 Esempi di tesi osservative

• Tracciare le prime generazioni stellari della Via Lattea attraverso le abbondanze chimiche (survey MINCE)
• Torio ed europio nelle stelle dell’alone: indicatori dei processi di arricchimento chimico precoce

 Esempi di tesi di nucleosintesi stellare

• Impatto delle sezioni d’urto di cattura nucleare nell’ambito dell’i-process

L’integrazione tra materiali nanostrutturati con proprietà complementari rappresenta una delle strategie più efficaci per progettare dispositivi funzionali avanzati. Gli ibridi costituiti da ossidi metallici e nanotubi di carbonio (CNT) sono un esempio paradigmatico di questo approccio: combinano la reattività chimica e la presenza di vacanze di ossigeno dell’ossido con l’elevata conducibilità elettrica e l’ampia superficie specifica dei CNT, dando origine a comportamenti elettronici e funzionali non ottenibili nei singoli componenti. In questa tesi si esploreranno le proprietà elettroniche, la struttura ed i meccanismi di reattività a gas in materiali ibridi WOₓ/CNT preparati mediante deposizione controllata di nanocluster di ossido di tungsteno su foreste verticali di nanotubi. L’obiettivo principale sarà comprendere come la morfologia dell’ossido e l’interfaccia con il CNT influenzino la densità di stati elettronici, la conducibilità e la risposta funzionale all’esposizione a gas (ad esempio H₂ o CO).

Ingegneria di interfacce funzionali in sistemi grafene/SiC

La possibilità di introdurre nuove proprietà funzionali nei materiali bidimensionali passa anche attraverso il controllo dell’interfaccia. In questa tesi esplorerai come l’intercalazione di elementi selezionati (come boro o magnesio) sotto grafene su SiC possa modificare la struttura elettronica e introdurre drogaggio, magnetismo o attività catalitica. Un aspetto di particolare interesse sarà l’integrazione di film sottili superconduttivi depositati sul sistema grafene/SiC, con l’obiettivo di studiare fenomeni di accoppiamento di prossimità e di indagare come la presenza dell’interfaccia possa influenzare le proprietà superconduttive a bassa temperatura. L’attività prevede la preparazione dei campioni, la crescita controllata di film metallici superconduttivi, e la loro caratterizzazione tramite spettroscopia fotoelettronica ad alta risoluzione, diffrazione e microscopia a scansione, fornendo competenze avanzate nella fisica delle superfici, delle interfacce e delle eterostrutture funzionali.

Sintesi di grafene funzionalizzato a partire da precursori molecolari

La sintesi di grafene tramite la conversione controllata di molecole organiche planari depositate su superfici cristalline rappresenta un approccio innovativo e versatile per ottenere film bidimensionali funzionalizzati con eteroatomi (come N o B) o con centri metallici (ad esempio Fe, Co) integrati direttamente nel reticolo cristallino. Questo metodo offre vantaggi significativi rispetto alla crescita CVD convenzionale, in particolare per quanto riguarda il controllo funzionale, la temperatura di sintesi e l’integrazione con substrati tecnologicamente rilevanti. La tesi prevede lo studio completo del processo di conversione, partendo dalla deposizione controllata dei precursori molecolari su superfici metalliche fino alla formazione di film grafenici funzionalizzati. Un obiettivo centrale sarà seguire in modo dettagliato l’evoluzione del sistema durante le diverse fasi della trasformazione, combinando tecniche complementari di spettroscopia fotoelettronica, sia in laboratorio che presso facility di radiazione di sincrotrone europee.

Per avere ulteriori informazioni sulle proposte di tesi e per fissare un colloquio scrivere un’email a Luca Bignardi ( lbignardi@units.it ).  

Titolo: Applications of quantum algorithms for quantum metrology

Descrizione: Metrology, the science of measurement, plays a central role in both fundamental physics and technological applications. Quantum mechanics offers the potential for unprecedented precision beyond classical limits, exploiting uniquely quantum features such as entanglement, squeezing, and coherence.

This thesis will explore quantum algorithms that can be applied to metrological tasks, with particular attention to their robustness in the presence of noise. Techniques such as dynamical decoupling and quantum error correction will be investigated as potential strategies for enhancing stability and performance.

A further objective of the project is to carry out a rigorous comparison between quantum and classical metrological procedures, identifying the specific quantum resources responsible for the observed precision enhancement.

Titolo: Relation between phase transitions and metrology.

Descrizione: In metrology, the science of measurement, the concept of Fisher information plays a central role. It quantifies the ultimate precision achievable in parameter estimation and defines a natural metric on the space of states describing the probe system, represented by classical probability distributions or quantum density matrices.

This geometric perspective reveals a deep connection between metrology and phase transitions. Near critical points, small perturbations can induce drastic changes in the system state, a sensitivity that is also desirable for high-precision metrological applications.

These connections have been extensively studied in the context of thermal phase transitions and zero-temperature quantum phase transitions. The goal of this thesis is to investigate new classes of phase transitions, such as transitions in non-equilibrium steady states of quantum dynamics or in the excited states of specific quantum Hamiltonians, employing either analytical or numerical techniques. The objective is to further elucidate and strengthen the links between critical phenomena and quantum metrology.

Moreover, the above geometric interpretation provides a means to express the minimum dissipated work in non-equilibrium processes as a line integral of the Fisher information. A related thesis project could therefore focus on studying the interplay between criticality and energy dissipation, with particular emphasis on the design and optimization of efficient non-equilibrium metrological processes.

Titolo: Theory of entanglement and other quantum correlations with applications.

Descrizione: Entanglement represents the strongest form of correlation allowed by quantum mechanics. While the theory of bipartite entanglement between distinguishable particles is well established, several other scenarios remain less explored or only partially understood.

One such scenario involves multipartite entanglement, where multiple subsystems can share correlations in competing ways, giving rise to a rich and complex structure. Another important setting concerns entanglement among indistinguishable particles, where quantum statistics play a crucial role and must be treated with particular care. The presence of conservation laws, such as the conservation of total particle number, which holds exactly for non-relativistic massive particles, both simplifies theoretical analysis and enables potential cryptographic applications.

A further line of investigation will focus on developing a unified framework encompassing various quantum resources, such as entanglement, quantum coherence, and asymmetry under group actions, to better understand their interrelations and operational meaning.

Titolo: Bose-Einstein condensates with high anisotropic traps and weak interactions

Descrizione: Standard Bose–Einstein condensates (BECs) are described as thermal states exhibiting macroscopic occupation of the ground state below a critical temperature. Weakly interacting condensates are typically modeled using the Bogoliubov approximation, which treats the condensate mode as a classical field while accounting for quantum fluctuations around it.

In systems subject to highly anisotropic confinement, the nature of condensation changes even for ideal gases. In such cases, not only the ground state but also the excited states along the less confined dimensions can become macroscopically occupied. The resulting condensate can then be effectively described as a lower-dimensional gas, which itself may undergo an additional Bose–Einstein condensation if sufficient dimensionality remains.

In this scenario, a systematic generalization of the Bogoliubov approximation has yet to be developed. The goal of this thesis is to explore theoretical approaches, inspired by the Bogoliubov framework, that allow for a microscopic description of these generalized Bose–Einstein condensates with weak interactions.

•  sistemi disordinati
• materia soffice e attiva
• sistemi complessi

Per informazioni:

https://sites.units.it/daniele.coslovich#Tesi_di_laurea_triennali_e_magistrali

Proposte di tesi Magistrali in Fisica Teorica e Quantum Science and Technology:

• Measurement-free Quantum Error Correction
• Non-Markovian Quantum Error Mitigation
• Quantum Control in Optomechanics
• Testing Collapse Models

Per approfondimenti: Tesi Magistrali.pdf

Requisiti:
Le proposte di tesi richiedono una solida base di conoscenza in meccanica quantistica.

Luminance hot spot detection with neural network algorithms, a new way to improve the EOL (end of line) image processing techniques

Argomento legato alla tematica di riconoscimento di difetti mediante l’uso di reti neurali nell’image processing.
Allenare una rete a riconoscere dei difetti presenti talvolta su fibre ottiche utilizzato sul primo fanale LASER prodotto per BMW e recentemente nominato al CES per l’innovation award:

Etendue theorem applications in rear lamp optimal design with the aim of optical efficiency improvement

Applicazione del concetto di Etendue per aumentare l’efficienza ottica dei fanali automobilistici. Attività teorica combinata alla simulazione ottica.

Daniele Fausti

Controlling the properties of complex materials with femtosecond pump and probe
The rich phase diagrams of many transition metal oxides (TMOs) is the result of the intricate interplay between electrons, phonons, and magnons. This makes TMOs very susceptible to external parameters such as pressure, doping, magnetic field, and temperature which in turn can be used to finely tune their properties. The same susceptibility makes TMOs the ideal playground to design experiments where the interaction between tailored electromagnetic fields and matter can trigger the formation of new, sometimes exotic, physical properties. This aspect has been explored in time domain studies and has led to the demonstration that ultrashort mid-IR light pulses can “force” the formation of quantum coherent states in matter, disclosing a new regime of physics where thermodynamic limits may be bridged and quantum effects can, in principle, appear at ambient temperatures. This thesis project we will explore new approaches to time domain spectroscopy going beyond mean photon number observables. We will perform experiments based on our latest two pulse pump and probe experiments [1] in strongly correlated cuprate superconductors aiming at understanding how the excitation with coherent mid-Infrared ultrashort pulses can lead to an enhancement of superconducting phase coherence and enable control of quantum matter phases in real materials.

PER INFORMAZIONI:
Prof. Daniele Fausti
Department of Physics, UniTS
e-mail: daniele.fausti@elettra.eu
https://www.nature.com/articles/s41467-022-30341-4

Daniele Fausti

Controlling the onset of quantum coherence in high temperature superconductors by cavity quantum electrodynamics
The possibility of exploiting light-matter interaction to control and manipulate material properties has generated much interest in the last decades. When a material is embedded into optical cavities the rates of spontaneous emission can be enhanced and suppressed depending on the resonant condition of the optical cavity and can be used to control material functionalities and to some extent their thermodynamics. We have recently developed an experimental apparatus capable of embedding thin slabs of materials into criogenic optical cavities of tuneable length. In this way we demonstated that polaritonic states arising from hybrid states composed of photonic and material degrees of freedom are formed[1]. The core of this thesis will be an experimental campaign to study with THz spectroscopy a d-wave high temperature cuprate superconductor embedded into optical cavities. The goal of this research line is to explore the possibility of forcing through the optical cavities the formation of a quantum coherent superconducting states in condition where it is thermodynamically unattainable.

PER INFORMAZIONI:
Prof. Daniele Fausti
Department of Physics, UniTS
e-mail: daniele.fausti@elettra.eu
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2112/2112.01560.pdf (PDF)

Fosforene metallico o semiconduttore su superfici di rame curvate: simulazioni numeriche per risolvere il puzzle - Link

Elena Orlando

Galactic Diffuse Emission from radio to gamma rays
Current observations of the sky from radio to gamma rays are offering an amazing and unprecedented view of the sky, discovering thousands of sources, and unveiling properties of the non-thermal emission in the Milky Way. Indeed, recent observations at the opposite frequencies of the electromagnetic spectrum, such as microwaves with Planck and gamma rays with the Fermi Large Area Telescope, have revealed diffuse emission from the Milky Way produced by cosmic rays interacting with the interstellar medium and magnetic fields during their propagation in the Galaxy. This diffuse emission is a confusing foreground source for dark matter searches and source detection. The problem is that the diffuse emission that we see is not well modeled and understood.
The student will characterize and investigate Galactic large-scale emission from radio to gamma rays, with the aim of revealing insights on cosmic rays and magnetic fields in the Galaxy.
We are looking for someone with strong interest in the physical processes that generate Galactic emission and in contributing to analysis and interpretation of astrophysics data. The project includes both theory and data analysis.
The ideal student has a background in astrophysics or particle physics, and has programming knowledge. A good knowledge of English is required. This work can be done also remotely. Qualified and interested candidates are encouraged to contact assistant professor Elena Orlando (eorlando@units.it)

Elena Orlando

How many gamma-ray sources are in the sky, and what are they?
Seen by current gamma-ray telescopes, the sky contains many sources. Most of them are galactic pulsars and extragalactic active nuclei of galaxies, yet many are unidentified. The number of sources that we see through telescopes, such as the NASA Fermi Large Area Telescope, depends on the sensitivity threshold of the telescopes. Indeed, there are many more gamma-ray sources other than the sources we are able to detect. In this international project, the student will characterize the different types of gamma-ray sources and how they are distributed in the sky. Based on the most updated catalogs of gamma-ray sources, the student will predict how many sources are below the sensitivity threshold of present instruments and cannot be observed right now, but they may become observable in future. These sources below the threshold may also produce a blob of gamma rays currently seen as diffuse emission.
We are looking for someone with interest in astrophysics. The project includes both theory and data analysis.
The ideal student has a background in astrophysics or particle physics, and has programming knowledge. A good knowledge of English is required. This work can be also done remotely. Qualified and interested candidates are encouraged to contact assistant professor Elena Orlando (eorlando@units.it)

Elena Orlando

Galactic Cosmic Ray Electrons and Magnetic Fields
While Galactic cosmic-ray electrons propagate on the large-scale Galactic magnetic fields, they produce synchrotron emission. This emission is predicted, and it is observed, to be diffuse and to extend from radio to microwave frequencies. On one hand, it acts as a contaminating foreground for studies of the interstellar medium, of the extragalactic radio background, of the cosmic microwave background, and even for searches of primordial gravitational waves. On the other hand, observations of the diffuse interstellar synchrotron emission provide a valuable tool to understand magnetic fields, cosmic rays, and cosmic-ray propagation in the Galaxy. Present models of magnetic fields, cosmic rays, and their propagation and distribution in the Galaxy suffer from large uncertainties.
The student will obtain constraints on the Galactic magnetic field and cosmic rays by comparing synchrotron data in radio and microwaves with models of cosmic-ray propagation. The project includes both theory and data analysis.
We are looking for someone with interest in astrophysics and astro-particle physics. The ideal student has a background in astrophysics or particle physics, and has programming knowledge. A good knowledge of English is required. This work can be also done remotely. Qualified and interested candidates are encouraged to contact assistant professor Elena Orlando (eorlando@units.it)

Elena Orlando

Galactic Cosmic Rays
Cosmic rays are the most energetic particles in the Universe. They reach us at nearly the speed of light mostly from outside the Solar System. They carry the information on their sources and on our Galaxy and even beyond. In fact, while propagating through the medium, cosmic rays leave their footprint behind that allows astrophysicists and astronomers to learn about the Galaxy content and interaction processes. However, these interaction processes cause cosmic rays not to trace back to their original direction thereby hampering the search for their origin. After their discovery, almost 100 years ago, many important steps towards understanding cosmic rays have been accomplished, yet their origin and their propagation are far from being fully understood.
The student will be involved in studies of cosmic rays with the aim to understand their origin and how they interact and propagate in the Milky Way.
We are looking for someone with interest in astrophysics and/or particle physics. The ideal student has a background in astrophysics, particle physics and/or astroparticles, and has programming knowledge. A good knowledge of English is required. This work can be also done remotely.
Qualified and interested candidates are encouraged to contact assistant professor Elena Orlando (eorlando@units.it)

Sono disponibili tesi di Laurea su argomenti di teoria e simulazione di sistemi quantistici a molti corpi.

In particolare, si intendono usare tecniche di Monte Carlo per studiare le proprietà di stato fondamentale di sistemi fermionici, bosonici o di spin (modelli di Hubbard, Heisenberg e simili). Gli studenti interessati, possono contattare direttamente Federico Becca (fbecca@units.it oppure becca@sissa.it).

P.Camerini, G. Luparello, V. Zaccolo

 Analisi dati e pubblicazione dei risultati dell'esperimento ALICE per collisioni ad alta energia

Il gruppo ALICE Trieste rivolge le proprie attività allo studio delle collisioni tra nuclei ad alte energie, con lo scopo di indagare lo stato della materia dell’Universo nei primi istanti dopo il Big Bang: il Quark-Gluon Plasma. Durante le attività della tesi potrai partecipare alla presa dati nei laboratori del CERN, all'analisi dei dati e alla pubblicazione dei risultati dell'esperimento per collisioni ad alta energia. Tutti i progetti che proponiamo sono nuovi ed originali! Alcuni esempi: 

1. Misura di produzione di adroni rari con quark c o b: con i nuovi dati raccolti dall'esperimento ALICE, gli adroni con quark c e b saranno misurabili con incredibile precisione, o per la prima volta. La loro identificazione tramite algoritmi avanzati di ricostruzione e tecniche di machine learning permetterà di comprendere le proprietà del Quark-Gluon Plasma. 

2. Prime misure di molteplicità di particelle cariche nel Run3 ad LHC con l'esperimento ALICE: a partire dal 2022 l'esperimento ALICE inizierà la presa dati dopo il completo aggiornamento hardware e software. L'obiettivo finale sarà la partecipazione alla presa dati nei laboratori del CERN e la pubblicazione dei primi risultati dell'esperimento per collisioni piombo-piombo a 5.5 TeV.

Nell’ambito della tesi magistrale è possibile passare un periodo al CERN o presso altri laboratori internazionali!

Contatti: paolo.camerini@ts.infn.it, grazia.luparello@ts.infn.it, valentina.zaccolo@ts.infn.it 

Maggiori informazioni https://www.ts.infn.it/com/ricerca/gr3/alice/tesi/disponibili 

P.Camerini, V. Zaccolo

Sviluppo e tuning del generatore Monte Carlo Pythia

Il gruppo ALICE Trieste rivolge le proprie attività allo studio delle collisioni tra nuclei ad alte energie, con lo scopo di indagare lo stato della materia dell’Universo nei primi istanti dopo il Big Bang: il Quark-Gluon Plasma. 

Durante le attività di tesi potrai partecipare allo sviluppo e tuning del generatore Monte Carlo Pythia con i dati dell'esperimento ALICE. Il generatore di eventi Monte Carlo Pythia è il più utilizzato in fisica delle particelle ad alte energie e permette di descrivere con accuratezza le interazioni che avvengono tra partoni e adroni. Una delle sfide maggiori per Pythia è quella di riuscire a descrivere l'innalzamento di produzione di adroni strani in collisioni ad alta energia, fenomeno del tutto inatteso e la cui origine non è ad oggi esplicata. Il/la candidato/a si occuperà di modificare Pythia in modo da riprodurre correttamente la produzione di adroni strani misurati dall’esperimento ALICE e pubblicate su Nature Physics, in stretta collaborazione con il gruppo di fisica teorica di Lund (Svezia).

Contatti: paolo.camerini@ts.infn.it, valentina.zaccolo@ts.infn.it 

Maggiori informazioni https://www.ts.infn.it/com/ricerca/gr3/alice/tesi/disponibili 

P.Camerini, G. Contin, L. Gonella, G. Margagliotti

Sviluppo di rivelatori di nuova concezione basati su sensori a pixel monolitici attivi

Lo sviluppo di rivelatori di nuova concezione basati su sensori a pixel monolitici attivi (MAPS) realizzati in tecnologia CMOS a 65 nm, con efficienza, risoluzione spaziale e velocita' di acquisizione mai raggiunte prima ha recentemente ricevuto una notevole spinta dall'esigenza di studiare le collisioni tra ioni pesanti ad alta energia, per il quale e' necessario ricostruire il vertice di interazione primaria e tracciare le particelle cariche prodotte con estrema risoluzione spaziale e temporale. Questi sensori possono essere assottigliati fino a diventare flessibili ed essere utilizzati anche in geometrie curve in modo da poter minimizzare il materiale incontrato dalle particelle. 
Esempi di argomenti di tesi possibili in questo campo sono:
1. Caratterizzazione in laboratorio e ai fasci di particelle dei primi prototipi di sensori a pixel monolitici in tecnologia CMOS a 65 nm. Le attivita' includeranno la misura delle soglie di discriminazione, del rumore e della frequenza di segnali spurii, la ricostruzione dell'ampiezza del segnale tramite la misura del tempo sopra soglia, la valutazione della risposta alle sorgenti di radiazioni. I test saranno effettuati su sensori in geometria tradizionale piana e ripetuti in configurazione curva per valutare eventuali effetti della curvatura sulle prestazione del sensore. L'attività di tesi prevede anche l'eventuale partecipazione ai test effettuati ai fasci di particelle presso laboratori di ricerca internazionali.
2. Misura delle prestazioni di sensori completi MAPS e prototipi in tecnologia CMOS a 65 nm tramite analisi dei dati raccolti nelle campagne di test con fasci di particelle agli acceleratori. Le attività includeranno l'elaborazione di dati per la misura dell'efficienza di rivelazione, della risoluzione spaziale dei sensori, delle caratteristiche temporali dei segnali, degli effetti della curvatura sulle prestazioni di questi sensori. L'attività di tesi prevede anche l'eventuale partecipazione ai prossimi test con fasci di particelle presso laboratori di ricerca internazionali.
Contatti: paolo.camerini@ts.infn.it, giacomo.contin@ts.infn.it, laura.gonella@units.it, giacomo.margagliotti@ts.infn.it
Maggiori informazioni https://www.ts.infn.it/com/ricerca/gr3/alice/tesi/disponibili 

Multi-modal imaging of neuromelanin in the human brainstem: characterization of Magnetic Resonance Imaging (MRI) through Monte-Carlo simulations based on X-ray Phase Contrast micro CT (XPCT).

Da svolgere parzialmente in Erasmus+ Mobilità per traineeship outgoing in Germania (Tubingen).

Vedi allegato

Proponenti: Diego Tonelli e Mirco Dorigo 

Descrizione: We welcome motivated students on the analysis of the electron-positron collisions at 10 GeV provided by the SuperKEKB accelerator in Tsukuba (Japan) and collected with the Belle II experiment. The Belle II experiment is an international collaboration of 1000 physicists at the forefront of indirect searches for new laws of physics using the weak-interaction decays of heavy quarks. Sophisticated analyses of samples of billions of bottom and charmed meson (and tau-lepton) decays will either reveal signs of non-standard-model dynamics or impose stringent constraints on its existence.  A strong group of young scientists is pursuing data analyses of charmless B decays and tau physics supervised by MD, who coordinates the activity of the charmless physics group, and DT, who coordinates the whole physics program of the experiment.  If you are curious about challenging analysis projects where to have fun while learning data analysis come talk to us. https://web.infn.it/Belle-II/index.php/our-research

Diego.Tonelli@ts.infn.it Mirco.Dorigo@ts.infn.it Lorenzo.Vitale@ts.infn.it

Proponente: Lorenzo Vitale

Descrizione: We seek young and motivated collaborators to work on the calibration, characterization, and further development of the single-crystal diamond sensors.
We are developing a detector based on diamond sensors that will monitor the radiation field around the Belle II tracker at the SuperKEKB accelerator in Tsukuba (Japan). The Belle II experiment will lead indirect searches for new laws of physics at the intensity frontier in the next decade. Protecting the Belle II detector from the radiation is essential for its success; the diamonds, designed and built entirely in Trieste, will record the radiation doses and trigger beam abort should conditions become unsafe. A small team of world-class experts is pursuing in-depth studies of the diamond sensors and other types of novel sensors for BelleII and future applications. Exciting options for hardware theses are available. Availability to travel to Japan is desirable. Come talk to us  https://web.infn.it/Belle-II/index.php/italian-sites/trieste

Transizioni metallo-isolante da correlazione elettronica, transizioni di Mott, effetto Kondo, spettroscopie elettroniche e di tunneling, trasporto elettronico.

Per ulteriori informazioni, contattare il prof. Silvio Modesti

Argomenti di tesi avanzate in Fondamenti e Applicazioni della Meccanica Quantistica. Le tesi magistrali approfondiscono argomenti avanzati di meccanica quantistica e dei suoi fondamenti, includendo modelli teorici, sviluppi concettuali ed eventuali possibilità di verifica sperimentale. Le proposte mirano a fornire allo studente una formazione solida e autonoma, preparandolo a proseguire nella ricerca in Meccanica Quantistica.

Le proposte di tesi magistrali in Meccanica Quantistica e Tecnologie Quantistiche sono:

• Fondamenti della meccanica quantistica: Modelli a collasso spontaneo della funzione d’onda, Meccanica bohmiana e interpretazioni alternative
• Decoerenza, dinamica dei sistemi quantistici aperti
• Computazione quantistica, algoritmi e circuiti
• Comunicazione quantistica e protocolli quantistici
• Interplay tra meccanica quantistica e gravità (quantum gravity interface), e possibilità di verifica sperimentale di modelli teorici

Requisiti.
È richiesta una buona conoscenza della meccanica quantistica, algebra lineare e teoria quantistica dei sistemi aperti. Conoscenze di programmazione (Python o simili) e familiarità con simulazioni numeriche sono un plus.

Per maggiori informazioni, contattare il Prof. Angelo Bassi (abassi@units.it)

Per maggiori informazioni: https://www.iom.cnr.it/research-facilities/facilities-labs/analytical-microscopy-and-spectroscopy/stras/

Chi fosse interessato può avere maggiori informazioni rivolgendosi al prof. Comelli.

Tale tesi riguarderà l'analisi di simulazioni idrodinamiche in ambiente cosmologico che seguono la formazione di strutture cosmiche su scale di alcune centinaia di Megaparsec. Lo scopo di tale analisi sarà quello di fornire una caratterizzazione delle proprietà osservative in banda X della popolazione di ammassi e gruppi di galassie. Per lo svolgimento di tale Tesi sarà richiesto di acquisire familiarità con i prodotti di simulazioni numeriche massivamente parallele, la loro gestione e la loro analisi tramite software in parte gia' disponibile ed in parte da sviluppare. Proprietà quali i profili di entropia e temperatura del gas, verranno confrontati con i dati osservativi più recenti dai satelliti Chandra e XMM. Lo scopo di tale confronto sarà di chiarire i meccanismi astrofisici, legati alla formazione stellare ed al ruolo dei Nuclei Galattici Attivi, che determinano l'evoluzione delle strutture cosmiche.

L'evoluzione in redshift della popolazione di ammassi di galassie e delle proprietà statistiche della loro distribuzione su grande scala offrono in linea di principio uno strumento assai potente per determinare la natura dell'Energia Oscura e l'evoluzione delle perturbazioni cosmologiche che, alla ricombinazione, determinano il patter osservato delle anisotropie del fondo cosmico di micro-onde. Tale tesi riguarderà lo sviluppo di tecniche semi-analitiche, quali la "Fisher matrix" e "MonteCarlo Markov Chain", per valutare in dettaglio la capacita' che le future survey osservative di ammassi, sia da satellite che da terra, avranno per vincolare i modelli di Energia Oscura o, in alternativa, i modelli di Gravità Modificata.

Sviluppo di strategie di calibrazione del calorimetro elettromagnetico di CMS

Studio di interazioni partoniche multiple in collisioni protone-protone a LHC

Sviluppo del sistema di monitoring on-line del calorimetro elettromagnetico di CMS

Studio di eventi W+getti e Z+getti con l'esperimento CMS

Sviluppo di strumenti per il calcolo distribuito sulla Grid LHC per l'esperimento CMS

https://cmsweb.ts.infn.it/thesis_topics.php

Vari argomenti relativi all'analisi dei segnali e al significato fisico e/o astrofisico delle osservazioni di onde gravitazionali nell'ambito della collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA. 

Simulazione della produzione di impulsi di raggi-x brevi (picosecondo) nel sincrotrone di luce Elettra 2.0.

Sviluppo di un modello semi-analitico di instabilità di microbunching in acceleratori lineari di elettroni ad alta brillanza

Dimensionamento e simulazione di un laser ad elettroni liberi con impulsi nel range del femtosecondo, la cui durata è svincolata  dallo slippage della radiazione.