CSN1 - Relazione sulle attività 2020 Enrico Robutti Consiglio di Sezione - Genova, 03/05/2021
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Highlights CSN1 2020 A giugno è stato approvato l’aggiornamento del documento sulla Strategia Europea per la Fisica delle Particelle - Traccia la strada per le macchine e gli esperimenti dei prossimi decenni - Strutturato l’attuale impegno INFN nelle sigle RD_FCC (Future Circular Collider) e RD_MUCOL (Muon Collider) Approvato il nanziamento europeo per AIDA-Innova (4 anni da aprile 2021) - Sviluppo di rivelatori e acceleratori innovativi (30 M€) Pochi esperimenti in presa dati: BES III, Belle II, g-2, PADME Cancellazione del programma BDF (Beam Dump Facility) ⟹ cancellato SHiP (ricerca di materia oscura) - nuova proposta “in scala ridotta”: SND@LHC Alcuni dei risultati con maggiore risonanza pubblicati quest’anno (universalità leptonica a LHCb, momento magnetico anomalo del muone a g-2, “scoperta” odderone a TOTEM) nalizzati nel 2020 03/05/2021 Consiglio di Sezione - INFN Genova 2 fi fi
Attività sigle CSN1 a Genova nel 2020 Il 2020 è stato un altro anno senza nuovi dati per tutti gli esperimenti CSN1 con sigla presente a Genova: - Complesso acceleratori CERN fermo per upgrade (incremento luminosità ed energia LHC) ⟹ ATLAS, CMS, LHCb, TOTEM in manutenzione/upgrade - MEG in attesa di completamento tracciatore ⟹ run ingegneristici - Mu2e in costruzione Grossi impegni per manutenzione rivelatori esistenti e progetto/costruzione rivelatori futuri Per LHC, prosecuzione analisi dati raccolti no al 2018 Nel seguito, slide riassuntive fornite dai responsabili di sigla 03/05/2021 Consiglio di Sezione - INFN Genova 3 fi
ATLAS @ Genova 2020-21 inclusi ATLAS (GrI), Fase2_ATLAS (GrI), AIDA-2020/Innova Responsabili Locali Stefano Passaggio, Giovanni Darbo / Claudia Gemme CdS Consuntivi, 3 Maggio 2021
Tre sigle = Un gruppo Ric + Bors + Stud Anagrafica 2021 (fotografia Luglio 2020) Contratto Qualifica ATLAS FASE2_ATLAS Totale Barberis Dario Associato Ricercatore U. 100 0 100 • Tre sigle Coccaro Andrea Dipendente Ricercatore 90 10 100 • ATLAS (GrI) Darbo Giovanni D'Ettorre Francesco Dipendente Associato Dirigente di Ricerca Assegnista 20 0 80 100 100 100 • Fase2_ATLAS (GrI) Gagliardi Guido Associato Ricercatore U. 80 20 100 • AIDA-2020 (EU) (*) AIDA-INNOVA Gemme Claudia Lapertosa Alessandro Dipendente Associato Ricercatore Assegnista 30 20 70 80 100 100 • A fine 2020 si è aggiunto in Morettini Paolo Parodi Fabrizio Dipendente Associato Dirigente di Ricerca Prof. Associato 0 90 100 10 100 100 anagrafica Martino Tanasini Passaggio Stefano Dipendente Primo Ricercatore 70 30 100 (dottorando) Ressegotti Martina Rossi Leonardo Associato Associato Assegnista Senior 0 50 100 50 100 100 Sannino Mario Associato Prof. Associato 0 100 100 • In arrivo: Ing. Meccanico (borsa 1y Schiavi Sforza Carlo Federico Associato Associato Prof. Associato RTDB 90 70 10 30 100 100 LHC-MIUR [sost. F. D’Ettorre]) Vannoli Leonardo Associato Dottorando 0 100 100 Varni Carlo Associato Assegnista 90 10 100 • Laureandi 2020: Giulia Manco e Totale Ric+Bors+Stud 7.5 8.5 16 16 Martino Tanasini (laurea Ottobre) Tecnologi Contratto Qualifica ATLAS FASE2_ATLAS Totale Corosu Mirko Dipendente Tecnologo 30 0 30 • Tre tecnici Prog. Elettronica: Rossi Cecilia Dipendente Tecnologo 0 40 40 Giuseppe Gariano, Alessandro Totale Tecnologi 0.3 0.4 0.7 0.7 Rovani, Ettore Ruscino Totale Ric+Bors+Stud+Tecnol 7.8 8.9 16.7 16.7 • Tot FTE: 16.7 (*) AIDA2020, prevista terminare nel 2019, è stata prorogata fino a primavera 2020 1 Aprile 2021: partenza AIDA-Innova 2
Il nuovo tracciatore di ATLAS@HL-LHC: ITk A. Coccaro, G. Darbo, F. D’Ettorre, C. Gemme, A. Lapertosa, P. Morettini, Responsabilità S. Passaggio, M. Ressegotti, C. Rossi, L. Rossi, F. Sforza, L. Vannoli C. Gemme: ITk Project Leader (Mar 19 Mar 23) P. Morettini: Resp ITk Pixel per l’INFN • Le condizioni di lavoro di HL-LHC implicano la necessita’ di un nuovo tracciatore 7 volte piu’ grande dell’attuale Il gruppo genovese è pesantemente • Due tipi di rivelatori: pixel e strip impegnato sulle attività di upgrade del tracciatore • Progetto approvato da LHCC in Aprile 2018. • Costo stimato 123 MChF, 25 agenzie coinvolte. Stiamo entrando nelle fasi di preproduzione e • L’Italia partecipa alla parte pixel e produzione, che richiederanno per 3-4 anni uno sforzo notevole da parte del gruppo e risorse adeguate al sistema comune di CO2 cooling • In Pixel l’impegno italiano si In particolare, in Sezione: servizi e spazi focalizza su due punti: (v. richieste anticipate in precedenti CdS) • Sensori 3D e planari sottili nell’innermost (L0/L1) • Costruzione di una end-cap (l’altra da UK) • Il contributo italiano è di ~5 MChF in Pixel e 0.6 MChF nel cooling 3
A. Lapertosa, talk a Final Design review Attività sui Moduli Sensori 3D • Responsabilita’ della Qualifica dei sensori 3D prodotti da FBK (Trento), inclusi irraggiamenti e test su fascio di elettroni a DESY • FBK qualificato per preproduzione dei sensori • Preproduzione in corso (quasi conclusa) • Articolo di rassegna pubblicato: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2021.624668/full Assemblaggio Moduli • Genova responsabile per montaggi di moduli 3D (tripletti) e planari (quad) • Messa a punto della procedura di montaggio dei tripletti conclusa • Genova responsabili dell’ottimizzazione del montaggio per i tripletti che necessita montaggi con movimentazione automatica
Attività sui Supporti Meccanici e Cooling Half Ring Assembly e Loading e System Test • Nell’EndCap i rivelatori sono montati su supporti chiamati HR (~60 in tutto). A Genova costruiamo gli HR (eccetto la “cottura in autoclave”) e ci montiamo sopra i servizi elettrici (tape) e i moduli • Responsabilità di progettare e costruire i tape • Progettazione e realizzazione sistema saldatura pigtail dei moduli • Macchina Pick & Place a 4 assi acquistata con gara europea recentemente installata in L100 • Messa a punto di sistema di test (armadio per uso di sorgente X acquistato e da installare in L100, pending richiesta spazi per spostare attività di HR assembly) • Sviluppo del sistema di controllo DCS per il Test di Sistema • Gara per l’acquisto di chiller a ricircolo di CO2 conclusa, contratto in preparazione PP1 box • Test con CO2 di scambiatori di calore sia in Sezione (Blow Off System) che al CERN (Baby-DEMO) • Preliminary Design Review passata in Gennaio 2020 • Finalizzazione di tutti i prototipi in Acciaio e Titanio in corso
Identificazione del sapore dei jet e studi di performance (A. Coccaro, A. Lapertosa, F. Parodi, F. Sforza, C. Schiavi, M. Tanasini, C. Varni) Ruoli di responsabilità ● Coord. del Flavour Tagging group → C. Schiavi (da 01/10/19 a 30/09/2021) ● Coord. del sottogruppo Software del Flavour Tagging → C. Schiavi (fino al 31/09/19), C. Varni (da 01/04/20 a 31/01/2021), ● Coord. del Muon Combined Performance group → F. Sforza (fino a 01/10/19) Sviluppo software ● Redesign del software in vista di Run 3; Data Quality monitoring; validazione ● Upgrade di JetFitter, algoritmo di ricostruzione della catena di decadimento b→c→light Sviluppo di algoritmi ● Flavour tagging basato sugli hit nei tracciatori, per jet ad alto impulso ● Charm tagger basati su ricostruzione di catene di decadimento semi-esclusive ● Studio di approcci basati sull'uso di graph neural network Calibrazione sui dati ● Post processamento delle calibrazioni: smoothing, combinazione di più misure Altre attività correlate ● Sviluppo della strategia di trigger per canali di fisica con molti b-jet nello stato finale ● Ricostruzione online di tracce tramite hardware dedicato (Hardware Tracking for the Trigger - HTT)
Fisica dei bosoni vettori e del bosone di Higgs (A. Coccaro, A. Lapertosa, G.Manco, F. Parodi, F. Sforza, C. Schiavi, C. Varni) Produzione associata W+charm (Analysis contact: F. Parodi) ● W in canale elettronico o muonico, c-jet canale semi-leptonico in muone (soft-muon in jet). Separazione segnale/fondo: correlazione di carica. ● Sezione d’urto W+c inclusiva e differenziale ● Produzione eventi W+c legata alla presenza di quark strange nel protone (sg→Wc). Interpretazione dei risultati in termini di fit delle PDF del protone. Produzione associata Z+b(b) (Analysis Contact: F. Sforza) ● Misura di sezione d’urto totale e differenziale di Z+HF [arXiv:2003.11960]: ○ Misura chiave per la modellizzazione di processi di QCD ○ Principale fondo per l’analisi di precisione di H→bb ● On going symultaneous measurement of Z+c & Z+b on 139 fb-1 ● Development of V+jets simulation at NLO for ATLAS Decadimento del bosone di Higgs in coppie di quark beauty ● Storiche attività nel canale VBF (inclusivo Phys. Rev. D 98 (2018) 052003, VBF + g JHEP 2103 (2021) 268) e nella topologia inclusiva “boosted” (https://arxiv.org/abs/2008.02508). ● Nuove attività per il “legacy paper” Hbb/Hcc: ○ Determinazione simultanea di Hbb/Hcc con fit combinato mass vs flavour-tagging ○ Miglioramento delle tecniche di truth tagging, fondamentali per la stima del fondo.
Ricerca di particelle cariche pesanti In collaborazione con: UC Berkeley, LBNL, Harvard, D. Barberis, A. Coccaro, C. Gemme, S. Passaggio (Analysis Contact), L. Rossi Oregon U, Duke U, Tokyo Tech • La misura della ionizzazione specifica dE/dx nel rivelatore a pixel, combinata con quella dell’impulso, consente di stimare la massa delle particelle cariche • Eccessi significativi e localizzati (entro la risoluzione) sopra un fondo SM “smooth”, stimabile direttamente dai dati, costituirebbero un segnale inequivocabile di fisica BSM (SUSY?) • Risultati sul dataset 2015+16 (L = 36 fb-1) pubblicati nel 2019: Phys.Lett. B 788 (2019) 96 • Il completamento dell’analisi su tutto il R2 (140 fb-1) si sta concludendo e si prevede di pubblicarne i risultati entro l’estate Altri incarichi in ATLAS Italia A. Coccaro: deputy coordinator delle analisi di fisica (da Gennaio 2021) 8
Attività di Calcolo Computing Management (D. Barberis) ATLAS-Genova vs COVID-19 • -> 4/2020: Computing Resource Management (CREM) Chair • Alla fine di marzo 2020 il CERN ha deciso di sostenere la ricerca Allocazione delle risorse di calcolo di ATLAS contro il COVID-19 anche con attività di calcolo • 3/2020 ->: Software & Computing Financial Advisor Gli esperimenti a LHC contribuiscono con le loro reti di S&C manpower budget per servizi centrali (M&O-A) centri di calcolo distribuito • Distributed Computing Monitoring Coordination • Il progetto scelto, col sostegno dell’OMS, è Folding@Home Sviluppo, adattamento e operazione dei tool di monitoring Simula il movimento delle proteine sulla superficie del virus • S&C Infrastructure Group (ASCIG) Coordination e le loro interazioni con vari composti chimici Server centrali per sviluppo e distribuzione del software e • ATLAS, con l’appoggio delle Funding Agencies, ha deciso di per i servizi di calcolo distribuito donare il 10% delle risorse di calcolo “pledged” e tutte quelle • Supporto alle operazioni di ATLAS nei siti italiani “unpledged” date dai loro proprietari: 30k cores “pledged” su tutta la Grid INFN-GENOVA: CPU Cores 30k cores della farm HLT al CERN quando 350 non usata per test di acquisizione MCgen ~10k cores “unpledged” nei Tier-3 COVID ATLAS-Genova ha deciso di mettere a MCsim disposizione tutta la farm Tier-3 di ATLAS (360 cores) per questa operazione fra aprile e agosto 2020 1/5/20 30/4/21 EventIndex • Sviluppo della versione per Run 3
CMS - TOTEM F. Ferro, E. Robutti, S. Tosi, R. Mulargia, P. Chatagnon
CMS: attività in corso nel 2020 • Complesso acceleratori CERN fermo per tutto il 2020 (Long Shutdown 2) • Preparazione per Run 3 (inizio 2022): manutenzione rivelatori e nuove installazioni - In particolare: fine installazione L1 dei pixel, installazione di GEM per i Muoni (anche per Fase 2) - Continua il rinnovo del Precision Proton Spectrometer (forte coinvolgimento di Genova) • Preparazione rivelatori per CMS Fase 2 (HL-LHC, dal 2026) - Tutti i rivelatori saranno sostituiti o profondamente rinnovati - Maggior parte dei progetti e prototipi in fase avanzata - Expression of Interest per un PPS anche in Fase 2 approvata da LHCC • Analisi dati raccolti prima dello shutdown - ~100 articoli pubblicati durante l’anno (+1000 articoli pubblicati) - Completato il ri-processing dei dati di Run 2 - In evidenza CMS: misura del decadimento H-> µµ , misura combinata con ATLAS e LHCb del decadimento Bs->µµ , studio di eventi da fusione di due γ - In evidenza TOTEM: confronto misure di scattering elastico TOTEM/D0 con evidenza dell’Odderone Consiglio di Sezione, Genova, 3/5/2021 14
CMS Genova: Precision Proton Spectrometer • Il tracciatore a pixel di PPS sarà completamente sostituito in Run 3 - Nuovi sensori; nuovi supporti; nuova elettronica di front-end • Sensori al silicio con tecnologia 3D - Nuova produzione sensori in corso (wafers prodotti) • Meccanica di supporto - Completamente ridisegnata a Genova: include sistema di movimentazione interna per mitigare danno da radiazione su chip di front-end - Prototipo finale prodotto e verificate le performance in laboratorio • Elettronica di front-end - Nuovi circuiti flessibili con geometria completamente ridisegnata: produzione in corso - Nuove schede “PortCard” in test al CERN • Coordinamento software offline - Intensa attività di preparazione in vista del Run 3 con i nuovi rivelatori Consiglio di Sezione, Genova, 3/5/2021 15
CMS Genova: upgrade Fase 2 e analisi dati • Tracciatore di CMS di Fase 2 (inst. 2026) - Genova ha la responsabilità della qualifica degli ibridi di servizio per il settore di competenza INFN - Preparazione set-up in camera pulita: acquisto e installazione camera ambientale • MIP Time Detector (inst. 2026) - Produzione e caratterizzazione scheda analogica disegnata per R&D Ricerca di produzione centrale esclusiva di coppie tt ̄ • Sistema tt ̄ ricostruito nel rivelatore centrale + protoni intatti in PPS • Analisi in fase avanzata in corso di review interna Consiglio di Sezione, Genova, 3/5/2021 16
LHCb @ Upgrade Upgrade del rivelatore LHCb dopo la fine della presa dati di Run2 è in corso: ripresa dati (Run3) nel 2022 con un aumento della luminosità di un ordine di grandezza, una lettura del rivelatore a 40MHz e un trigger completamente software Qualche piccola criticità nella schedule di installazione (anche a causa dei ritardi collegati al Covid) ma progressi significativi da parte tutti i rivelatori 1
LHCb RICH @ Upgrade Completo ridisegno del layout ottico, nuovi fotosensori e nuova catena opto-elettronica di acquisizione, nuova meccanica e nuovi sistemi ancillari Assemblaggio e commissioning di RICH1 prima dell’installazione nel rivelatore in corso Installazione nel rivelatore e commissioning di RICH2 in corso Schedule rispettata 2
RICH@Upgrade: attività a Genova Responsabilità sviluppo ingegnerizzazione e realizzazione dell’alloggiamento dei fotosensori, BaseBoard (BB), e della meccanica della cella elementare - completata QA e produzione finale Baseboard - completata [Saverio Minutoli] Design e sviluppo del sistema HV - completato [Saverio Minutoli] Sviluppo del sistema di controllo del rivelatore (DCS/DAQ) - in corso Partecipazione al commissioning delle colonne e del rivelatore al CERN - in corso [Saverio Minutoli] Responsabilità sul rivelatore WP Elementary Cell + responsabile case meccanica cella + responsabile BaseBoard (Alessandro Petrolini) Sistema HV (Flavio Fontanelli) Sviluppo sistema di controllo del rivelatore (DCS) (Alessandro Petrolini) Coordinatore RICH upgrade DAQ (Antonino Sergi) 3
LHCB @ Upgrade 2 Per sfruttare il potenziale della macchina LHC nell’era HL-LHC, progetto di Upgrade di fase-2 (⇠ 2030) con luminosità un ordine di grandezza maggiore rispetto all’Upgrade di fase-1 Molte delle attuali misure sono statisticamente limitate e rimarranno statisticamente limitate anche alla fine del Run4 Scrittura FTDR in corso, da sottomettere a LHCC a Settembre 2021 4
LHCB RICH @ Upgrade 2 Layout ottico Baseboard per SiPM Nuovi fotorivelatori e elettronica di front-end con timing del fotone per avere un’eccellente risoluzione temporale e spaziale Ridisegno del layout ottico per ridurre gli errori di focusing Attività di R&D @ GE [Saverio Minutoli] Ridisegno e ottimizzazione del layout ottico usando un CAD ottico Caratterizzazione di nuovi fotorivelatori (SiPM) Simulazione per verificare le performance di identificazione del RICH Disegno della nuova scheda per l’alloggiamento dei nuovi fotosensori con possibilità di cooling integrato [Saverio Minutoli] Sviluppo di un nuovo sistema di calibrazione basato sullo scattering Rayleigh 5
Fisica@LHCb: nuovi risultati (2020) 0 Universalità leptonica: Nuova misura B(Bs ! µ+ µ ) 12 nuove particelle scoperte a LHCb nel 2020 RK 3.1 da SM Prima osservazione di CP 0 time-dependent nei Bs Determinazione delle oscillazioni 0 ¯0 K-⇡ puzzle: 8 Bs -B s 6
Attività di analisi dati@Genova Studio della violazione di CP usando le osservabili T-odd nei decadimenti a 4 corpi senza charm in particolare nel canale B 0 ! pp̄K + ⇡ Misura integrata e in bin dello spazio delle fasi per aumentare la sensibilità a possibili asimmetrie localizzate In fase di review interna dell’esperimento prima della pubblicazione (ancora blind) Responsabilità BnoC WG convener (Roberta Cardinale) BnoC stripping liaison (Matteo Bartolini) 7
Richiesta tecnico INFN LHCb dopo il pensionamento di Minı̀ avrebbe bisogno di un nuovo tecnico soprattutto considerando il nuovo lavoro di R&D sui fotorivelatori per il RICH upgrade 2 8
Attivita’ MEG 2020 M. De Gerone CdS consuntivi 2021
• Genova e’ responsabile del rivelatore Timing Counter assieme al gruppo dell’Università di Tokyo. • Il rivelatore e’ completato e installato al Paul Scherrer Institute dal 2017, utilizzato nel corso dei run ingegneristici 2017-2020 e verra’ impiegato anche durante il run 2021. • Genova si occupa, assieme al gruppo di PV e al gruppo JP, • dell’integrazione del rivelatore nell’apparato sperimentale di MEG; • della produzione dei componenti spare e della manutenzione periodica del rivelatore; • dell’analisi dei dati acquisti.
• Durante il 2020 è stato completato un run ingegneristico con tutto il setup operativo (ma numero canali di elettronica limitato). • Causa COVID nel 2020 tutti i viaggi da Ge a PSI sono stati annullati: • inserimento del rivelatore nell’apparato di MEG gestito dai colleghi già a PSI • Operazioni del rivelatore durante la presa dati di MEG da remoto • DAQ, monitoring, calibrazioni, etc… • In generale grazie alla possibilità di operare da remoto e alla stabilita del rivelatore (nessun intervento HW necessario oltre inserimento) impatto COVID limitato. • A Genova sono proseguiti i lavori per la produzione dei componenti spare (PCB per pixel) che verranno poi ultimati a PSI • Al momento sono previsti viaggi al PSI nel periodo Giugno/Luglio per partecipare al commissioning del run 2021 (inserimento TC e calibrazioni)
Pubblicazioni • Timing resolution of a plastic scintillator counter read out by radiation damaged SiPMs connected in series, Nucl.Instrum.Meth.A 999 (2021) 165173 • Search for lepton flavour violating muon decay mediated by a new light particle in the MEG experiment, Eur.Phys.J.C 80 (2020) 9, 858 • Full system of positron timing counter in MEG II having time resolution below 40ps with fast plastic scintillator readout by SiPMS, Nucl.Instrum.Meth.A 958 (2020) 162785
Consuntivo 2020 P-Mu2e P-Mu2e Nel corso del 2020 le attività di Genova su Mu2e sono state relative a supportare Fermilab nella costruzione dei moduli del Transfer Solenoid (TS) presso ASG Superconductors Attività 2020 (Sezione di Genova) Nel corso del 2019 la costruzione dei 27 moduli del coil leads cooling tube ground insulation Transport Solenoid (TS), assegnata ad ASG Superconductors (Genova), si è conclusa. Ricordiamo che questi moduli (costituiti ognuno da due bobine integrate in una struttura meccanica) sono stati coil costruiti sulla base dello sviluppo prototipale effettuato Al sheet da INFN Genova, che ha anche testato i conduttori for coil cooling wedge utilizzati per i magneti. Quasi tutti i moduli sono stati testati con successo a Fermilab.
POKER - POsitron resonant annihilation intO darK mattER ● Obiettivo: realizzare una misura di missing energy su bersaglio spesso attivo con fascio di e+ per la ricerca di materia oscura leggera ○ Meccanismo privilegiato di produzione di LDM: annichilazione e+ su elettroni atomici ○ Linea H4 @ CERN North area, 100 GeV/c, ~ 1 MHz (1 e+ ogni us) ● Forte sinergia con l’esperimento NA64, che realizza un programma di misure complementari con fascio di e- presso la stessa linea ○ Il gruppo POKER entrerà ufficialmente a far parte della collaborazione, discussione in corso tra management INFN ed NA64 ● ERC Starting Grant 2020, progetto quinquennale iniziato a Dicembre 2020 ○ INFN Host Institution, progetto presentato in CNS-1. Strategia graduale per l’eventuale inquadramento come esperimento, legata all’evoluzione dello stesso anche in termini di ulteriori collaboratori. ○ E. Robutti e G. Finocchiaro referee per la CSN-1 Limite attuale di NA64 Primo risultato scientifico: ri-valutazione degli upper limit pubblicati da NA64 includendo il meccanismo di annichilazione e+e- dovuto ai Nuovo limite positroni secondari dello sciame EM nel bersaglio includendo e+e- Pubblicazione tecnica sul software di simulazione: 2101.12192
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