Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica

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Unità Operativa: Sperimentale

Elenco delle unità

Temi di Ricerca

• ATHENA: produzione e rivelazione di antiatomi di idrogeno
• ATLAS - Interazioni protone-protone ad LHC
• BOREXINO - A Real Time Detector for Low Energy Solar Neutrinos at LNGS
• CDF: Interazioni protone-antiprotone a Fermilab
• CMS - Interazioni protone-protone ad LHC
• Decadimento del protone e fisica del neutrino nei laboratori del Gran Sasso (esp. ICARUS)
• Fisica Biomedica
• Focus - Esperimento E831: fotoproduzione di charm al Fermilab
• MEG experiment: lepton-flavor-violating decay muon(+) --> positron + gamma
• OBELIX: Studio dell'interazione di antiprotoni di bassa energia con nuclei leggeri
• Produzione di ipernuclei a DAFNE (esp. FINUDA)
• Progetto Am242: propulsore nucleare per lo spazio
• Ricerca di oscillazioni neutrino_mu - neutrino_tau (esp. NOMAD)
• TAOrMINA: Sperimentazione clinica
• Verifica sperimentale della regola di somma di Gerasimov-Drell-Hearn (esp. G.D.H.)

ATHENA: produzione e rivelazione di antiatomi di idrogeno

Elenco dei temi

Negli ultimi anni sono stati fatti rilevanti progressi nella cattura di antiprotoni, positroni e atomi neutri in apposite trappole, nel loro raffreddamento a temperature di qualche meV (milli eV) e nel loro confinamento per intervalli di tempo di ore in piccoli volumi. Sulla base di questi studi, l'esperimento ATHENA, che ha iniziato l'acquisizione dati nel 2000 presso il Cern di Ginevra, si è proposto nella sua prima fase di realizzare la formazione e il confinamento a basse temperature diatomi di anti-idrogeno. Dal confronto con lo spettro dell'idrogeno potranno essere tratte informazioni di elevata precisione sull'invarianza CPT e sulle differenti proprietà gravitazionali della materia e dell'antimateria. La formazione dell'anti-idrogeno può essere accertata dalla rivelazione dei prodotti della sua annichilazione con le pareti della trappola di confinamento. L'annichilazione dell'antiprotone produce prevalentemente pioni mentre quella del positrone produce fotoni. Il rivelatore è costituito da un dispositivo a simmetria cilindrica formato da strisce di silicio per le particelle cariche e da cristalli per i gamma. Nel 2002 l'esperimento è rimasto in fase di acquisizione dati per circa cinque mesi, da maggio a ottobre. Il gruppo pavese della Collaborazione Athena ha partecipato ai run, curando in particolare la gestione e lo sviluppo di tutto il software on line ed off line. Nel settembre 2002 la Collaborazione ha annunciato sulla rivista Nature (si veda il riferimento tra le pubblicazioni) di avere osservato sperimentalmente l'avvenutaformazione di circa 50000 atomi di antiidrogeno: questo risultato è stato possibile mediante una sovrapposizione di due nuvole di antiprotoni e positroni freddi, cioè rallentati a energia molto inferiore rispetto alle situazioni in cui erano prodotti, in un sistema criogenico a circa 15°K (-258°C); la rivelazione dell'antiidrogeno è avvenuta attraverso l'osservazione in coincidenza delle annichilazioni degli antiprotoni in mesoni carichi e dei positroni in due fotoni. Nel corso del 2002 e del 2003 sono stati prodotti in totale circa 2 milioni di antiatomi in differenti condizioni fisiche. Per la prima volta sono stati ottenuti dati sulla formazione dell'antiidrogeno in funzione della temparatura e della densità de plasma di positroni.Questi dati sono di notevole importanza sia per gli esperimenti futuri sia per affinare i modelli correnti di fisica atomica.Sfruttando le possibilità del rivelatore nella localizzazione dei vertici di annichilazione, è stata anche studiata la dinamica delle particelle cariche nella trappola di Penning, ottenendo per la prima volta l'immagine della migrazione delle particelle sugli elettrodi. Sono in corso gli esperimenti sulla possibilità di pilotare gli antiatomi in stati profondi di grande energia di legame (con numero quantico principale n<10) attraverso l'interazione con un laser a Co2. Se anche questo obiettivo verrà raggiunto, sarà definitivamente dimostrata la possibilità di ottenere antiatomi utili per i futuri esperimenti di spettroscopia e misura degli effetti gravitazionali.

Responsabile della Ricerca: Rotondi Alberto
Studiosi partecipanti alla Ricerca: Bendiscioli Giorgio, Fontana Andrea, Genova Pablo, Montagna Paolo, Rotondi Alberto, V. Filippini, P. Salvini
Finanziamenti della Ricerca: INFN, FAR
Collaborazioni: Università di Brescia, Università di Genova, CERN, Tokyo University, Swansea University, Aahrus University, Zurich University, Federal University of Rio de Janeiro

Prodotti di Ricerca relativi al Tema ATHENA: produzione e rivelazione di antiatomi di idrogeno

Altre riviste

• Genova P., Filippini V., Fontana A., Marchesotti M., Montagna P., Rotondi A., Collab. Athena; COMPLETE NONDESTRUCTIVE DIAGNOSTIC OF NONNEUTRAL PLASMAS BASED ON THE DETECTION OF ELECTROSTATIC MODES, "Pysics of Plasma", 10-8, pp.3056 (2003).

Atti di convegni internazionali con revisori articolo in extenso

• Bendiscioli G., Montagna P., Panzarasa A., Salvini P., N. Zappa; PRODUZIONE DI STRANEZZA NELL'ANNICHILAZIONE DI ANTIPROTONI SU He-4, pp.6, Atti dell'89° Congresso nazionale della SIF, Parma (2003) (2003).

Articoli su riviste ISI

• Filippini V., Fontana A., Genova P., Montagna P., Rotondi A., By Athena Collaboration (M. Amoretti Et Al.); FIRST PRODUCTION AND DETECTION OF COLD ANTI-HYDROGEN ATOMS, "Nucl.Instrum.Meth.", B214, pp.11-16 (2003).

• Fontana A., Et Al.; COLD ANTIHYDROGEN AT ATHENA: EXPERIMENTAL OBSERVATION AND BEYOND, "Acta Physica Polonica", B 34/11, pp.5433, XXVII International Conference of Theoretical Physics Matter to the Deepest, Ustron, 2003 (2003).

• Genova P., Fontana A., Montagna P., Rotondi A., Athena Collaboration; POSITRON PLASMA DIAGNOSTICS AND TEMPERATURE CONTROL FOR ANTIHYDROGEN PRODUCTION, "Phys.Rev.Lett.", 91, pp.055001 (2003).

ATLAS - Interazioni protone-protone ad LHC

Elenco dei temi

L'esperimento ATLAS ad LHC è un apparato multipurpose per lo studio delle interazioni protone-protone a 14 TeV. Scopi principali dell'esperimento sono la ricerca del Bosone di Higgs, lo studio dei quark pesanti e la ricerca di particelle previste dai modelli di Supersimmetria.Il Gruppo di Pavia è impegnato nella realizzazione delle camere a deriva MDT (Monitored Drift Tubes) dello spettrometro per la misura dei muoni, nella progettazione dell'Event Filter e nel lavoro di simulazione. Nel 2003 il gruppo ha continuato il suo impegno nello costruzione delle camere di tracciamento di precisione dello spettrometro a muoni in collaborazione con i gruppi di Cosenza, Frascati, Roma1, Roma2 e Roma3. Nel 2003 è proseguita la costruzione delle camere raggiungendo circa il 60% delle camere prodotteAlcuni rivelatori sono stati misurati al CERN con un tomografo a raggi X con eccellenti risultati. Si è inoltre ultimata la realizzazione delle schede di alimentazione HV e del sistema di alimentazione e distribuzione HV(.Nel campo del software e della simulazione si sono sviluppate le seguenti attività: simulazione dettagliata del testbeam dei muoni secondo il setup dell'area sperimentale H8 con enfasi ai paragoni tra simulazione nominale e confronto con i dati reali (testbeam 2003)con seguente studio dettagliato della risposta del rivetatore (MDT). Per quanto riguarda la simulazione dello spettrometro a muoni, di competenza esclusivamente pavese, integrazione del software di simulazione al software di esperimento attraverso utilizzo del framework di Atlas(Athena). Attività di Coordinamento della Simulazione di Atlas.Simulazione di segnature sperimentali generate da fenomeni fisici che vanno al di là del Modello Standard. Ci si è concentrati in particolare sullo studio dei modelli SuperSimmetrici. Gli argomenti principali affrontati sono stati lo studio di modelli supersimmetrici con violazione di R-parità, e lo studio dettagliato dei decadimenti del partner supersimmetrico del quark top. Nel corso dell'anno si è anche aperto un filone di studio dedicato ai modelli con dimensioni supplementari. Si è in particolare studiata la rivelabilità di eccitazioni di Kaluza-Klein dei bosoni W e Z.Nel 2003 il gruppo HLT/DAQ ha pubblicato il Technical Design Reportdell'Architettura del sistema di High Level Triggers e Data Acquisitiondi ATLAS. Il TDR è stato approvato dall'LHCC nella riunione di Novembre.In questo documento confluiscono gli studi degli ultimi anni che hannovisto il gruppo di Pavia propositore di molte soluzioni innovative. Inparticolare gli studi di selezione on-line degli eventi sono stati rivistiutilizzando i nuovi programmi Object Oriented e le nuove strutture dicontrollo. Il gruppo mantiene inoltre in ATLAS la leadership per ilsistema di Event Filter e per la Physics and Event Selection Architecture.

Responsabile della Ricerca: Michele Livan
Studiosi partecipanti alla Ricerca: Cambiaghi Mario, Conta Claudio, Fraternali Marco, Gaudio Gabriella, Goggi Giorgio Virginio, Livan Michele, Prata Michele, Rimoldi Adele, Scannicchio Diana, Vandelli Wainer, R. Ferrari, A. Lanza, A. Negri, G. Polesello, V. Vercesi
Finanziamenti della Ricerca: INFN, FAR
Collaborazioni: INFN Sezione di Pavia, Alberta, Alma Ata, NIKHEF Amsterdam, LAPP Annecy, Argonne NL, Arizona, Arlington UT, Athens, NTU Athens, Baku, Barcelona IFAE, Berkeley LBL and UC, Bern, Birmingham, Bonn, Boston, Brandeis, Bratislava, Brookhaven NL, IAP Bucharest, Cambridge, Carleton/CRPP, CERN, Chicago, Clermont-Ferrand, Columbia, NBI Copenhagen, Cosenza, INP Cracow, FPNT Cracow, Dortmund, JINR Dubna, Duke, Edinburgh, Firenze, Frascati, Freiburg, Fukui, Geneva, Genova, Glasgow, IXS Grenoble, Hamburg, ecc

Prodotti di Ricerca relativi al Tema ATLAS - Interazioni protone-protone ad LHC

Altre riviste

• Goggi G.; THE PHYSICS PROGRAMME AT THE LARGE HADRON COLLIDER, "Rendiconti dell' Istituto Lombardo", B136, pp.123, (2002) (2003).
• Polesello G., Rimoldi A., Barberis D.; Strategy for the transition from Geant3 to Geant4 in ATLAS, ATL-SOFT-2003-013; Geneva CERN, 13 Nov 2003 - 5 p (2003).
• Prata M., Polesello G.; Propects for observing the Kaluza-Klein excitations of the W boson in the ATLAS detector at the LHC, SN-ATLAS-2003-036; Geneva CERN, 24 Jul 2003 - 24 p (2003).
• Rebuzzi D., Rimoldi A., Branchini P.; Petrucci F.; Momentum measurement for on-line event selection in the ATLAS muon spectrometer, ATL-MUON-2003-007 (2003).
• Rebuzzi D., Rimoldi A., Policicchio A.; Cerutti F.; Geant4 Simulation and Comparison with Reconstructed Muon Events at the H8 Testbeam, ATL-COM-MUON-2003-014 (2003).
• Rimoldi A.; The muon spectrometer simulation in Geant4, ATL-COM-MUON-2003-015 (2003).

Articolo italiano/estero pubblicato su Internet

• Rimoldi A., Dell'Acqua A.; The full detector simulation for the Atlas experiment: status and outlook, 2003 Conference for Computing in High-Energy and Nuclear Physics (CHEP 03), La Jolla, California, 24-28 Mar 2003, CHEP-2003-TUMT001, Jun 2003. 6pp (2003).

BOREXINO - A Real Time Detector for Low Energy Solar Neutrinos at LNGS

Elenco dei temi

Borexino is an experiment performed by an international collaboration and located in the Hall C of the Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). The Borexino physics program is centered on Solar Neutrino Physics, but also includes other relevant topics in low background neutrino detection and underground physics. The Borexino detector, currently under construction in the Hall C of LNGS, is a real time detector for low energy (sub-MeV) Solar Neutrinos, with the specific goal of measuring the Be-7 neutrino flux from the Sun. The very low energy experimental threshold (250 keV) requires extreme radiopurity of the detector. A Borexino prototype, called Counting Test Facility (CTF), was built and operated in the Hall C of LNGS. This detector demonstrated the achievement of ultralow count rates (radiopurities of the order of E-16 g/g of U-238 equivalent) on the several-ton scale. It was mentioned already that we are mainly interested in the observation of the monochromatic 863 keV 7Be neutrinos. The 863 keV. 7Be neutrino line is predicted by all standard solar models to be the second most important neutrino production reaction (after the basic pp reaction) in the sun. The flux of 7Be neutrinos is predicted much more accurately (uncertainty less than 10%) and is about a 1000 times larger than the 8B neutrino flux that is measured by SuperKamiokande and SNO. Also, since 7Be decay produces only neutrino lines, the theoretical predictions of neutrino oscillations are more unique for 7Be than for the 8B neutrinos, which have a broad energy spectrum (0-15 MeV). The detection reaction is the electroweak elastic scattering on electrons; the recoil electron spectrum will have a maximum of 664 keV kinetic energy. The detection threshold for observing such process will be of 250 keV, so that a rate of 46 events/day is predicted by the Standard Solar Models in the 100 tons Borexino fiducial volume. In addition to 7Be neutrino physics, other goals under study by the collaboration (potential Borexino goals) are: More solar neutrino studies: 8B and CNO studies. 8B neutrinos have a spectrum extending up to 15 MeV; they will produce about 1 event/day signal in Borexino above 4 MeV, in a region where the background is expected to be of the same magnitude. An excess production of CNO-cycle neutrinos can also possibly be seen in Borexino. Neutrino magnetic moment can be studied using a Y-Sr 90 or a 51Cr source. An indicative sensitivity of 10-11 Bohr magnetons is expected. Antineutrino searches can be performed through the Reines-Cowan detection reaction. This can be used to search for neutrino/antineutrino transitions in the case of solar neutrinos or to a measurement of the Earthly emitted neutrinos. Double beta decay searches can be made by using candidate nuclei that can be dissolved in the scintillator. This is the case, for instance, of 136Xe, for which a predicted sensitivity could be in the 1024 years range.

Studiosi partecipanti alla Ricerca: De Bari Antonio, Perotti Angelo (CHIMICA GENERALE), Cecchet Giorgio
Finanziamenti della Ricerca: INFN
Collaborazioni: I.R.M.M. European Joint Research Center - Geel (Belgium), Queen's University - Kingston (Canada), Collège de France (France), Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg (Germany), Technische Universitaet Muenchen (Germany), KFKI-RMKI Research Institute for Particle & Nuclear Physics Budapest (Hungary), Dipartimento di Fisica Università e I.N.F.N di Genova, L.N.G.S., Dipartimento di Fisica Università e I.N.F.N. di Milano, Dipartimento di Fisica Università e I.N.F.N. di Pavia.

Prodotti di Ricerca relativi al Tema BOREXINO - A Real Time Detector for Low Energy Solar Neutrinos at LNGS

Articoli su riviste ISI

• Cecchet G., De Bari A., Borexino Collaboration; Borexino Collaboration; New limits on nucleon decays into invisible channels with the BOREXINO counting test facility, "PHYSICS LETTERS B", 563, pp.23-34 (2003).
• Cecchet G., De Bari A., Borexino Collaboration; Borexino Collaboration; Study of neutrino electromagnetic properties with the prototype of the Borexino detector, "PHYSICS LETTERS B", 563, pp.35-47 (2003).

Interazioni protone-antiprotone a Fermilab

Elenco dei temi

L'esperimento fa uso della macchina acceleratrice Tevatron, che permette di produrre collisioni protone-antiprotone all'energia massima oggi raggiungibile, di circa 2 TeV nel centro di massa. Proprio tale caratteristica, unita alla disponibilità di miliardi di dati raccolti, ha permesso d'indagare svariati aspetti della fisica delle interazioni elettrodeboli e di quelle forti, di cercare nuovi fenomeni non previsti dal modello standard minimale, di studiare estensivamente particelle contenenti i quark charm e beauty ed infine di mostrare la prima evidenza sperimentale diretta dell'esistenza del sesto quark (top). L'acquisizione di nuovi dati, iniziata nel 2001, continuerà presumibilmente fino al 2007, consentendo di approfondire le conoscenze in tutti i settori di indagine indicati.

Responsabile della Ricerca: Gianluca Introzzi
Studiosi partecipanti alla Ricerca: Introzzi Gianluca
Finanziamenti della Ricerca: INFN
Collaborazioni: Fermilab, Lawrence Berkeley Lab, MIT, Yale, Harvard (USA) - Academia Sinica (Cina) - KEK (Giappone) - ITEP (Russia) - Oxford (UK) - Lab. Naz. Frascati, Bologna, Padova, Pisa, Roma, Trieste (Italia)

Prodotti di Ricerca relativi al Tema CDF: Interazioni protone-antiprotone a Fermilab

Articolo italiano/estero pubblicato su Internet

• Introzzi G., Cdf Ii Collaboration (D. Acosta Et Al.); OBSERVATION OF THE NARROW STATE X(3872) ---> J / PSI PI+ PI- IN ANTI-P P COLLISIONS AT S**(1/2) = 1.96-TEV, FERMILAB-PUB-03-393-E, Dec 2003. 6pp. (2003).
• Introzzi G., D. Acosta Et Al.; HEAVY FLAVOR PROPERTIES OF JETS PRODUCED IN P ANTI-P INTERACTIONS AT S**(1/2) = 1.8-TEV, FERMILAB-PUB-03-382-E, Nov 2003. 65pp. (2003).
• Introzzi G., Cdf Collaboration (D. Acosta Et Al.); MEASUREMENT OF THE POLAR ANGLE DISTRIBUTION OF LEPTONS FROM W BOSON DECAY AS A FUNCTION OF THE W TRANSVERSE MOMENTUM IN PROTON ANTI-PROTON COLLISIONS AT S**(1/2) = 1.8-TEV, FERMILAB-PUB-03-381-E, Nov 2003. 43pp. (2003).
• Introzzi G., Cdf Collaboration (D. Acosta Et Al.); INCLUSIVE DOUBLE POMERON EXCHANGE AT THE FERMILAB TEVATRON ANTI-P P COLLIDER, FERMILAB-PUB-03-043-E, Nov 2003. 7pp. (2003).
• Introzzi G., Cdf Collaboration (D. Acosta Et Al.); MEASUREMENT OF THE AVERAGE TIME INTEGRATED MIXING PROBABILITY OF B FLAVORED HADRONS PRODUCED AT THE TEVATRON, FERMILAB-PUB-03-257-E, Sep 2003. 47pp. (2003).
• Introzzi G., Cdf Collaboration (D. Acosta Et Al.); SEARCH FOR PAIR PRODUCTION OF SCALAR TOP QUARKS IN R PARITY VIOLATING DECAY MODES IN P ANTI-P COLLISIONS AT S**(1/2) = 1.8-TEV, FERMILAB-PUB-03-070-E, May 2003. 17pp. (2003).

Articoli su riviste ISI

• Introzzi G., Cdf Collaboration (D. Acosta Et Al.); SEARCH FOR THE FLAVOR CHANGING NEUTRAL CURRENT DECAY D0 ---> MU+ MU- IN P ANTI-P COLLISIONS AT S**(1/2) = 1.96-TEV, "Phys.Rev.D", 68, pp.091101 (2003).
• Introzzi G., Cdf Ii Collaboration And Cdf Ii Collaboration (D. Acosta Et Al.); MEASUREMENT OF THE MASS DIFFERENCE M (D_S^+) - M (D^+) AT CDF II, "Phys.Rev.D", 68, 072004 (2003).
• Introzzi G., Cdf Collaboration (D. Acosta Et Al.); MEASUREMENT OF PROMPT CHARM MESON PRODUCTION CROSS-SECTIONS IN P ANTI-P COLLISIONS AT S**(1/2) = 1.96-TEV, "Phys.Rev.Lett.", 91, pp.241804 (2003).
• Introzzi G., Cdf Collaboration (D. Acosta Et Al.); SEARCH FOR ASSOCIATED PRODUCTION OF UPSILON AND VECTOR BOSON IN P ANTI-P COLLISIONS AT S**(1/2) = 1.8-TEV, "Phys.Rev.Lett.", 90, pp.221803 (2003).
• Introzzi G., Cdf Collaboration And Cdfii Collaboration (D. Acosta Et Al.); CENTRAL PSEUDORAPIDITY GAPS IN EVENTS WITH A LEADING ANTI-PROTON AT THE FERMILAB TEVATRON P ANTI-P COLLIDER, "Phys.Rev.Lett.", 91, pp.011802 (2003).
• Introzzi G., Cdf Collaboration (D. Acosta Et Al.); SEARCH FOR THE SUPERSYMMETRIC PARTNER OF THE TOP QUARK IN DILEPTON EVENTS FROM P PBAR COLLISIONS AT S**(1/2) = 1.8-TEV, "Phys.Rev.Lett.", 90, pp.251801 (2003).

Interazioni protone-protone ad LHC

Elenco dei temi

Gli RPC sono dei rivelatori a gas che individuano particelle cariche con una risoluzione spazio-temporale di 1 cm x 1 ns e con elettronica di acquisizione digitale. L'unità base di un RPC è costituita da un volume di gas contenuto tra due piani paralleli di laminato plastico (bachelite) separati da spaziatori isolanti. Gli elettroni della ionizzazione primaria, dovuta al passaggio di una particella carica, sono moltiplicati in una valanga da un intenso campo elettrico costante, tipicamente 4.5 kV/mm, applicato ai piani di bachelite. Il segnale di carica è raccolto, per accoppiamento capacitivo, su elettrodi metallici (strips) posizionati su una od entrambe le facce del rivelatore. Gli RPC hanno una semplice struttura meccanica , non usano fili e sono semplici da costruire. Gli RPC, come rivelatori di particelle cariche, hanno fornito prestazioni molto soddisfacenti e sono stati selezionati tanto da CMS che da ATLAS, i due esperimenti più completi ed impegnativi in programma al futuro collisionatore LHC del CERN di Ginevra, come sistema di trigger per i muoni. Gli RPC dovranno a lungo operare in ambiente ad elevato fondo di neutroni e gamma. Per assicurare che il rivelatore possa garantire condizioni ottimali di funzionamento, pur lavorando al limite delle proprie possibilità, negli ultimi anni è stata svolta un'intensa attività di ricerca e sviluppo mirata ad individuare nuove miscele di gas e ad affinare sempre più l'elettronica di front-end. Per permettere agli sperimentatori di studiare il comportamento dei loro rivelatori in condizioni di alto fondo gamma, è stata allestita al CERN un'area di test (GIF-Gamma Irradiation Facility) nella quale rivelatori di grande area possono essere esposti ad un fascio di muoni in presenza di un flusso variabile, grazie alla presenza di filtri, di fotoni prodotti da una sorgente di Cs137 da 20 Ci. L'unità di Pavia ha fornito il proprio contributo partecipando ai test di irraggiamento e di invecchiamento dei rivelatori. Il gruppo ha iniziato lo studio sulla possibilità di realizzare RPC come rivelatori di gamma mediante l'utilizzo di nuovi materiali come elettrodi (ad esempio il vetro); in parallelo, preservando la tecnologia di produzione degli elettrodi, ormai assestata, verrà condotto uno studio sull'utilizzo di nuovi materiali droganti nel processo di produzione allo scopo di modulare la sensitività alla radiazione gamma.

Responsabile della Ricerca: Sergio P. Ratti
Studiosi partecipanti alla Ricerca: Belli Giuseppe, Berzano Umberto, Guida Roberto, Ratti Sergio Peppino, Riccardi Cristina, Torre Paola, Vitulo Paolo
Finanziamenti della Ricerca: INFN, FAR, MIUR
Collaborazioni: INFN Sezione di Pavia, Aachen, Adana-Cukurova, Alabama, Ames, Ankara-Metu, Antwerpen, Aquila, Atene, Bari, Basel, Beijing-IHEP, Beijing-Univ., Berlin, Bhubaneswar, Bologna, Boston-Univ., Bristol, Brno, Brookhaven, Brunel, Brussels-ULB, Brussels-Vub, Budapest, Caltech, Carnegie, Catania, Cern, Chandigarh, Chicago, Debrecen, Demokritos, Dubna, Espoo, Fairfield, Fermilab, Firenze, Florida, Genova, Hefei, Helsinki, Hephi, Ioannina, Iowa, Islamabad, Johns-Hopkins, Jyvaskyla, Karlsruhe-Univ., ecc.

Prodotti di Ricerca relativi al Tema CMS - Interazioni protone-protone ad LHC

Articoli su riviste ISI

• Abbrescia M., Altieri S., Belli G., Guida R., Ratti S., Riccardi C., Torre P., Vitulo P., Cms Collaboration; Neutron irradiation of RPCs for the CMS experiment, "Nuclear Instr. And Methods in Physics Research", A508, pp.120-123 (2003).
• Abbrescia M., Altieri S., Belli G., Guida R., Ratti S., Riccardi C., Torre P., Vitulo P., Cms Collaboration; Experimental results on RPC neutron sensitivity, "Nuclear Instr. And Methods in Physics Research", A508, pp.79-82 (2003).
• Abbrescia M., Altieri S., Belli G., Guida R., Ratti S., Riccardi C., Torre P., Vitulo P., Cms Collaboration; The RPC system for the CMS experiment at the LHC, "Nuclear Instr. And Methods in Physics Research", A508, pp.137-141 (2003).
• Abbrescia M., Altieri S., Belli G., Guida R., Ratti S., Riccardi C., Torre P., Vitulo P., Cms Collaboration; First results on RB2 muon barrel RPC detector for CMS, "Nuclear Instr. And Methods in Physics Research", A508, pp.142-146 (2003).
• Abbrescia M., Altieri S., Belli G., Guida R., Ratti S., Riccardi C., Torre P., Vitulo P., Cms Collaboration; Aging study for resistive plate chambers of the CMS muon trigger detector, "Nuclear Instr. And Methods in Physics Research", A515, pp.342-347 (2003).
• Abbrescia M., Altieri S., Belli G., Guida R., Ratti S., Riccardi C., Torre P., Vitulo P., Cms Collaboration; The RPC Neutron and gamma sensitivity measurement with a 252Cf source, "Nuclear Instr. And Methods in Physics Research", A506, pp.101 (2003).

Decadimento del protone e fisica del neutrino nei laboratori del Gran Sasso (esp. ICARUS)

Elenco dei temi

L'esperimento mira alla dimostrazione e allo studio dettagliato delle oscillazioni di neutrino attraverso la rivelazione e l'analisi dettagliata degli eventi di neutrino provenienti sia da sorgenti naturali (neutrini solari e atmosferici) e artificiali (fascio di neutrini long baseline dal CERN al Gran Sasso). Un altro argomento del programma scientifico di ICARUS è la ricerca del decadimento del nucleone, specialmente nei canali favoriti da SUSY (N --> n K) o nei canali esotici.Un elemento chiave del programma scientifico risulta la tecnica di rivelazione adottata. Con le sue performance superiori in termini di risoluzione spaziale ed in energia, insieme alle altre caratteristiche (risposta omogenia e isotropa, alta sensibilità sia a bassa che ad alta energia, auto-triggerabilità) la TPC ad Argon liquido è lo strumento più avanzato nella sua classe (rivelatori sotterannei di grande volume), in special modo per la ricerca di eventi rari. Originariamente concepita da Carlo Rubbia, spokesman della Collaborazione, la tecnologia della TPC ad Argon liquido è stata sviluppata e in seguito trasferita in procedure completamente industrializzate in anni di intensa attività di R&D.Il primo stadio del programma scientifico di ICARUS è stata la costruzione di un modulo di cira 600 ton di massa sensibile (T600). Assemblato nei laboratori INFN di Pavia, il T600 è stato qui sottoposto a numerosi test criogenici ed è in procinto di essere trasportato nei laboratori sotterranei del Gran Sasso (LNGS). Il T600 ha un suo programma scientifico, principalmente dedicato agli studi del neutrino, che è in un certo modo limitato dalla massa, ma che può ancora essere considerato rilevante per la fisica del neutrino. Comunque, come chiaramente espresso nella proposta originale, il T600 deve essere considerato come un passo verso rivelatori di massa più elevata e trova la sua principale giustificazione nel risolvere alcuni aspetti tecnici associati con la reale operatività di un rivelatore di argon liquido di grande massa nel laboratorio sotterraneo dei LNGS. La Collaborazione ICARUS, dopo la presentazione di una proposta per la realizzazione di un rivelatore multi-kton (T3000) basato sulla replica (clonazione) del modulo T600, dedicato agli studi dei neutrini atmosferici e a quelli provenienti dal fascio long baseline, ha iniziato la progettazione dettagliata sia della parte relativa al criostato che a quella relativa alla meccanica del rivelatore interno. Tale progettazione è attualmente in fase di avanzata realizzazione. Nel corso dell'anno 2003 sono state espletate tutte le procedure per permettere l'installazione del T600 e più in generale del T3000 nei Laboratori sotterranei del Gran Sasso, sottostando a tutte le richieste dei Laboratori in materia di sicurezza. In particolare:Il "Progetto Definitivo" di ICARUS T1200 (la prima metà dell'espansione del T600) è stato completato e quindi consegnato ai LNGS insieme all'"Analisi dei Rischi", preparata dalla Ditta NIER; Lo Working Group, creato dai LNGS per analizzare tutti i problemi inerenti la sicurezza, ha discusso in dettaglio tutte le problematiche relative all'installazione in Sala B di ICARUS T3000 e ha espresso un parere positivo, approvando in linea di principio (anche se non ancora in maniera ufficiale) l'installazione stessa. In seguito a queste attività, nel Dicembre 2003 il Direttivo dell'INFN ha deliberato i contratti relativi a:trasporto del T600 da Pavia ai Laboratori sotterranei del Gran Sasso;upgrading del criostato del T600 per soddisfere le richieste in materia di sicurezza;realizzazione di una "Struttura di Servizio", da posizionarsi in Sala B, dove alloggiare tutti i sottosistemi criogenici di ICARUS (T600 + T3000); realizzazione per lo sviluppo del "Progetto Definitivo" per la nuova meccanica del rivelatore interno, che permette un drift massimo di 3 m.

Responsabile della Ricerca: Elio Calligarich
Studiosi partecipanti alla Ricerca: Benetti Pietro (CHIMICA GENERALE), Dolfini Rinaldo, Gigli Berzolari Alberto, Grandi Luca, Menegolli Alessandro, Piazzoli Adalberto, Prata Michele, Rubbia Carlo, Scannicchio Domenico, A. Borio di Tigliole, R. Brunetti, E. Calligarich, C. De Vecchi, F. Mauri, C. Montanari, A. Rappoldi, G.L. Raselli, M. Rossella, C. Vignoli
Finanziamenti della Ricerca: INFN, UCLA, ETH di Zurigo
Collaborazioni: CERN, LNGS, INFN Pavia, Univ. Federico II, Napoli e INFN Univ. dell'Aquila e INFN, Univ. e INFN Padova, Univ. e INFN, Milano, Politecnico di Milano (CESNEF), INFN Pisa, LNF, Dep. of Physics, UCLA, ETH Hoenggerberg, Zuerich, Univ. de Granada, SPAIN, H. Niewodniczanski Inst. of Nucl. Phys., Krakow, Soltan Inst. for Nuclear Studies, Warszawa, Inst. of Experimental Phys., Warszawa, Wroclaw Univ., Jagellonian Univ. Krakow, Univ. of Mining and Metallurgy Krakow, Univ. of Silesia Katowice, IHEP CHINA

Prodotti di Ricerca relativi al Tema Decadimento del protone e fisica del neutrino nei laboratori del Gran Sasso (esp. ICARUS)

Articoli su riviste ISI

• Arneodo F., Benetti P., Dolfini R., Gigli Berzolari A., Grandi L., Piazzoli A., Rubbia C., Scannicchio D., Et Al.; OBSERVATION OF LONG IONIZING TRACKS WITH THE ICARUS T600 FIRST HALF-MODULE, "Nucl.Instrum.Meth.A", 508, pp.287-294 (2003).
• Arneodo F., Benetti P., Dolfini R., Gigli Berzolari A., Grandi L., Piazzoli A., Rubbia C., Scannicchio D., Et Al.; PERFORMANCE OF THE 10-M**3 ICARUS LIQUID ARGON PROTOTYPE, "Nucl.Instrum.Meth.A", 498, pp.292-311 (2003).

Fisica Biomedica

Elenco dei temi

1. Dalla struttura di traccia delle radiazioni ionizzanti all'end-point biologico: modelli, codici e simulazioni Monte Carlo per lo studio dell'azione della radiazione ionizzante e dei processi di formazione del dannoLo studio dei meccanismi d'azione della radiazione ionizzante sulle strutture biologiche richiede un'analisi dettagliata delle varie fasi dell'induzione e dell'evoluzione del danno (fase fisica, pre-chimica, chimica, biologica ecc.). Per tenere conto dei forti aspetti stocastici che caratterizzano il processo, sono necessari modelli ab initio e codici di simulazione Monte Carlo che partano dalla struttura fisica della traccia e siano in grado di seguirne l'evoluzione temporale, tenendo conto a vari livelli della struttura del bersaglio biologico (DNA, cromosomi, ecc.). Nel 2002 l'attività si è concentrata in particolare sulla formazione delle aberrazioni cromosomiche radioindotte e sul ruolo della comunicazione intercellulare nello sviluppo del danno a livello sovracellulare (bystander effect, caratterizzato dall'osservazione di danni biologici in cellule non direttamente colpite dalle radiazioni). È stato sviluppato un modello di formazione delle aberrazioni cromosomiche radioindotte basato in particolare sulla qualità del danno al DNA, sugli aspetti geometrici del processo (geometria dei cromosomi interfasici, distribuzione spaziale delle lesioni e effetti di prossimità), sull'utilizzo delle aberrazioni in biodosimetria e sulla cinetica di formazione di diverse categorie di aberrazioni.
2. Sviluppo del Codice Monte Carlo FLUKA e delle sue applicazioni in campo radiobiologico. Il codice FLUKA per la simulazione delle interazioni delle particelle con la materia è ormai dal 1989 sviluppato e mantenuto principalmente da personale INFN che si è dedicato a questa attività nell'ambito di differenti iniziative di ricerca sperimentale. Tale codice si caratterizza per l'elevata qualità dal punto di vista dell'accuratezza degli algoritmi e dell'affidabilità dei modelli di fisica utilizzati. Molte sono ormai le richieste di utilizzo di tale codice, sia nel campo della fisica nucleare e subnucleare sia in ambiti di ricerca applicata con elevato potenziale di impatto in ambito industriale e sociale. Il gruppo di Pavia si occupa soprattutto dello sviluppo del codice per applicazioni nel campo della ricerca biomedica (in particolare la radioterapia con protoni e ioni carbonio) e della radioprotezione nello spazio. Sono state sviluppate tecniche di integrazione nel codice FLUKA di dati radiobiologici e risultati di simulazioni con tecniche di struttura di traccia. Fantocci antropomorfi (di tipo geometrico e a voxel) sono stati accoppiati al codice FLUKA (opportunamente modificato) e vengono mappati in modo dinamico all'interno di diverse schermature (materiali, forme e spessori) per testarne l'efficacia per la protezione dei vari organi.
3. Protezione dalle radiazioni ionizzanti e non ionizzanti. Vengono sviluppate tecniche e misure dei livelli di esposizione e della conseguente valutazione del rischio individuale in ambienti di lavoro (tra cui strutture sanitarie, ambienti di ricerca e didattica) rivolte sia a lavoratori, sia alla popolazione in generale.

Responsabile della Ricerca: Domenico Scannicchio
Studiosi partecipanti alla Ricerca: Alloni Daniele, Ballarini Francesca, Coppola Antonio, Giroletti Elio, Ottolenghi Andrea, Scannicchio Domenico, Ballarini Francesca
Finanziamenti della Ricerca: FAR, INFN, ASI, UE, MIUR
Collaborazioni: - Università degli Studi di Milano - Istituto Superiore di Sanità - INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro - INFN - Laboratori Nazionali di Frascati - Università degli Studi di Napoli - Policlinico S. Matteo - Fondazione S. Maugeri - IRCCS - GSF, Forschungzentrum für Umwelt und Gesundheit, Institute for Radiation Protection, (Neuherberg, Germania) - CERN (Ginevra, Svizzera) - University of Houston (U.S.A.)

Prodotti di Ricerca relativi al Tema Fisica Biomedica

Altre riviste

• Giroletti E., Vergine A.; Linee guida per la misurazione di radon negli ambienti sotterranei, "Ambiente&Sicurezza", ed. Il Sole24Ore, inserto speciale 6: I-XIV del 25 marzo 2003 (2003).
• Giroletti E., Lanfranchi L., Luciani A., Tarroni G.; Uso di uranio impoverito in microscopia elettronica: valutazione del rischio, "Giornale degli Igienisti Industriali", 28, pp.103-108 (2003).
• Giroletti E., Barbieri D., Lanfranchi L.; Criteri di valutazione dell'efficienza dei sistemi di aspirazione localizzata, "AIDII", 21° Congresso Nazionale AIDII, Como, 25-27 giu 2003 (2003).
• Giroletti E., Corbucci G.; La risonanza magnetica nucleare nei pazienti con protesi metalliche impiantate: stent coronarici, valvole cardiache, stimolatori, "GIAC", 6, pp.222-230 (2003).
• Gramegna F., Ottolenghi A., Ballarini F., Et Al.; Cross section measurements relevant for radiotherapy and for the evaluation of the health risk for astronauts, "Annual Report 2002", pp.81-82, INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro Editors: V. Conte, A. D'Este, D. R. Napoli, A. Palmieri Eds., (2003).
• Vergine A., Giroletti E.; Radiazioni ionizzanti: protezione dei lavoratori, della popolazione e dei pazienti, "Sistemi editoriali", pp.176, ISBN: 88-513-0095-X, SE/A13 (2003).

Articoli su riviste ISI

• Ballarini F., Ottolenghi A.; Chromosome aberrations as biomarkers of radiation exposure: modelling basic mechanisms, "Adv. Space Res.", 31, 6, pp.1557-1569 (2003).
• Ballarini F., Ottolenghi A., Scannicchio D., M Biaggi, A Edwards, A Ferrari, M Pelliccioni; Estimating mixed field effects: an application supporting the lack of a non-linear component for chromosome aberration induction by neutrons, "Radiat. Prot. Dosimetry", 103, pp.19-27 (2003).
• Gramegna F., Ottolenghi A., Ballarini F., Et Al.; New perspectives for studies of reaction mechanisms at low-medium energies, "Acta Physica Polonica B", 34, 4, pp.2353-2362 (2003).
• Valota A., Ballarini F., Ottolenghi A., W. Friedland, P. Jacob, H.G. Paretzke; Modelling study of the protective role of OH radical scavengers and DNA higher order structures in induction of single- and double-strand break by gamma-radiation, "Int. J. Radiat. Biol.", 79, 8, pp.643-653 (2003).

Articoli in Atti di Congresso

• Ballarini F., Ottolenghi A., F. Cerutti, L. De Biaggi, A. Ferrari; Importance of nuclear interactions in hadrontherapy and space radiation protection, "Ric. Scient. ed Educ. Perm.", Univ. degli Studi Milano, S122, pp.635-643, Proceedings of the 10th International Conference On Nuclear Reaction Mechanisms, Varenna, June 9 - 13 (2003).
• Ballarini F., Ottolenghi A., Scannicchio D., G. Battistoni, F. Cerutti, A. Empl, A. Fassò, A. Ferrari, E. Gadioli, M.V. Garzelli, L.S. Pinsky, J. Ranft, S. Roesler, P.R. Sala; Nuclear models in FLUKA: a review, "Ric. Scient. ed Educ. Perm", Univ. degli Studi Milano, S122, pp.579-588, Proceedings of the 10th International Conference On Nuclear Reaction Mechanisms, Varenna, June 9 - 13, (2003).
• Fassò A., Ballarini F., Ottolenghi A., Scannicchio D., Et Al.; The FLUKA code: present applications and future developments, CHEP-2003-MOMT004, Jun 2003. 8pp. Talk given at 2003 Conference for Computing in High-Energy and Nuclear Physics (CHEP 03), La Jolla, California, 24-28 Mar 2003. Published in eConf C0303241:MOMT004,2003 e-Print Archive: physics/0306162 (2003) (2003).
• Fassò A., Ballarini F., Ottolenghi A., A. Ferrari, S. Roesler, P.R. Sala, G. Battistoni, F. Cerutti, E. Gadioli, M.V. Garzelli, A. Empl, J. Ranft; The physics models of FLUKA: status and recent developments, CHEP-2003-MOMT005, Jun 2003. 10pp. Talk given at 2003 Conference for Computing in High-Energy and Nuclear Physics (CHEP 03), La Jolla, California, 24-28 Mar 2003. Published in eConf C0303241:MOMT005,2003 e-Print Archive: hep-ph/0306267 (2003) (2003).
• Gramegna F., Ballarini F., Ottolenghi A., Et Al.; Heavy ion reaction mechanism studies at low-medium energies with the GARFIELD apparatus, "Ric. Scient. ed Educ. Perm.", Univ. degli Studi Milano, S120, pp.331-340, Proceedings of the XLI International Winter Meeting on Nuclear Physics, 27 January-1 February 2003, Bormio, Italy (2003).

Esperimento E831: fotoproduzione di charm al Fermilab

Elenco dei temi

La ricerca è finalizzata allo studio delle proprietà delle particelle contenenti quark charm e si avvale dei dati ricavati dall'esperimento E831-FOCUS, svoltosi al laboratorio FermiLab di Chicago fra il 1996 e il 1997. Si tratta di un esperimento di fotoproduzione ad alta energia (il fascio di fotoni ha un'energia media di 180 GeV) su un bersaglio segmentato di ossido di Berillio.Per la ricostruzione dei processi fisici si utilizzano le informazioni fornite dall'apparato sperimentale che presenta un sistema di camere a microstrip per la determinazione dei vertici dell'evento, uno spettrometro magnetico, per la determinazione degli impulsi delle particelle, ed un ottimo sistema di identificazione di particelle, costituito da tre contatori Cerenkov a soglia, 2 calorimetri elettromagnetici e uno adronico e due rivelatori di muoni. Nell'anno 2003 la collaborazione FOCUS ha proseguito il processo di analisi dei dati. La ricerca ha riguardato: la misura ad alta statistica delle vite medie, lo studio di nuovi canali di decadimento di barioni charmati, l'analisi di canali semileptonici di mesoni charmati, lo studio di effetti di CP violation per barioni charmati.

Responsabile della Ricerca: Gianluigi Boca
Studiosi partecipanti alla Ricerca: Boca Gianluigi, Lopes Pegna David, Ratti Sergio Peppino, Riccardi Cristina
Finanziamenti della Ricerca: FAR, INFN
Collaborazioni: INFN Sez. di Pavia, University of California, Centro Brasileiro de Pesquisas Fisicas, Politecnico National, Mexico City, University of Colorado, Fermilab, Laboratori Nazionali di Frascati, University of Illinois, Indiana University, Korea University, INFN e Università di Milano, University of North Carolina, University of Puerto Rico, University of South Carolina, University of Tennessee, Vanderbilt University, University of Wisconsin

Prodotti di Ricerca relativi al Tema Focus - Esperimento E831: fotoproduzione di charm al Fermilab

Altre riviste

• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; Dalitz plot analysis of D(s)+ and D+ decay to pi+ pi- pi+ using the K matrix formalism, "FERMILAB-PUB-03-367-E", hep-ex/0312040 (2003).
• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; Charm - anti-charm baryon production asymmetries in photon nucleon interactions, "FERMILAB-PUB-03-370", pp.12p, hep-ex/0311022 (2003).
• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; Study of hadronic five body decays of charmed mesons involving K0(S), "FERMILAB-PUB-03-341-E", pp.10p, hep-ex/0310051 (2003).

Articoli su riviste ISI

• Frabetti P., Boca G., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; On the narrow dip structure at 1.9-GeV/c^2 in diffractive photoproduction, "Phys.Lett.B", B578, pp.290-296, hep-ex/0310041 (2003).
• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; Study of the decay mode D0 ---> K- K- K+ pi+, "Phys. Lett. B", B575, pp.190-197, hep-ex/0308054 (2003).
• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; Search for rare and forbidden 3 body dimuon decays of the charmed mesons D+ and D/s+, "Phys.Lett.", B572, pp.21-31 (2003).
• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; Measurements of Xi(c)+ branching ratios, "Phys.Lett.", B571, pp.139-147, hep-ex/0305038 (2003).
• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; Studies of correlations between D and anti-D mesons in high-energy photoproduction, "Phys.Lett.", B566, pp.51-60, hep-ex/0305018 (2003).
• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; Measurement of the Omega0(c) lifetime, "Phys.Lett.", B561, pp.41-48, hep-ex/0302033 (2003).
• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; Study of the Cabibbo suppressed decay modes D0 ---> pi- pi+ and D0 ---> K- K+, "Phys. Lett.", B555, pp.167-173, hep-ex/0212058 (2003).
• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Ratti S., Riccardi C., Vitulo P., Et Al.; Study of hadronic five-body decays of charmed mesons, "Phys. Lett.", B561, pp.225-232, hep-ex/0211056 (2003).
• Link J., Boca G., Liguori G., Lopes Pegna D., Riccardi C., Vitulo P., Ratti S., Et Al.; Charm system tests of CPT and Lorentz invariance with FOCUS., "Phys. Lett.", B556, pp.7-13, hep-ex/0208034 (2003).
• Ratti S.; New results on c-baryons and a search for cc-baryons in FOCUS, "Nucl.Phys.Proc.Suppl", 115, pp.33-36 (2003).

MEG experiment: lepton-flavor-violating decay muon(+) --> positron + gamma

Elenco dei temi

The MEG experiment propose to search for the lepton-flavor-violating decay muon(+) --> positron + gamma with the sensitivity of 5x10E-14. Fundamental theories such as supersymmetric unification predict that muon(+) --> electron(+) + gamma should occur with a decay branching ratio that,apart from accidental cancellations, should be above 10E-14. This experiment has therefore a real chance of making a discovery, which would provide veryclear evidence for new physics beyond the Standard Model. Even a non-observation of the decay at the foreseen level of sensitivity would place a stringent constraint on these theories, on the general nature of thenew physics and will thus be of crucial importance to point out the future direction of particle physics. The MEG experiment will be conducted at Paul Scherrer Institut (PSI), using the most intense DC muon beam presently available in the world. The muonbeam is brought to stop in a thin target after passing a stage in which most of the contaminating positrons are eliminated. The momentum and the direction of the emerging positron are measured by a spectrometer composed of a quasi-solenoidal magnetic field: the field isshaped so that monochromatic positrons from the target follow trajectories with constant bending radius, independent of the emission angle over a wideangular range. Patter recognition is secured by drift chambers to an expected FWHM resolution range between 0.7 and 0.9% of the positron momentumand from 9 to 12 mrad for the angle. An array of plastic scintillators is placed to measure the impact points and the timing of the positron with resolutions (FWHM) of 2 cm and 0.1 ns,respectively. While all positrons are confined inside the magnet, the gamma-rays penetrate the spectrometer with almost 80% transmission probability and are detectedby a liquid Xenon scintillation detector which consist of a 0.8 m3 volume of liquid Xenon viewed by about 800 photomultipliers. Tests on a large scaleprototype as well as a full simulation show that one can expect FWHM resolutions of 4% for the energy, 10.5 mm for the position and 0.1 ns for thetiming measurements for 52.8 MeV gamma-rays.

Studiosi partecipanti alla Ricerca: De Bari Antonio, Cecchet Giorgio, Cattaneo Paolo Walter
Finanziamenti della Ricerca: INFN
Collaborazioni: Università di Genova e Lecce; INFN sez. di Genova, Lecce, Pavia, Pisa; KEK-National Lab. for H.E.P., Japan, University of Osaka, Tokyo, Waseda, BINP, Russia; PSI-Paul Scherrer Institut (Switzerland)

Prodotti di Ricerca relativi al Tema MEG experiment: lepton-flavor-violating decay muon(+) --> positron + gamma

OBELIX: Studio dell'interazione di antiprotoni di bassa energia con nuclei leggeri

Elenco dei temi

L'esperimento Obelix ha avuto inizio negli anni Ottanta, quando è stato installato l'apparato presso l'acceleratore LEAR del CERN, ed ha effettuato l'ultima raccolta dati nel 1996. Esso ha permesso di indagare vari aspetti dell'interazione materia-antimateria che vanno dalla fisica atomica degli antiatomi alla spettrometria mesonica. Nel corso del 2003, il gruppo pavese della Collaborazione Obelix ha portato a termine due importanti ricerche, i cui risultati sono già stati inviati per la pubblicazione, prevista quindi per il 2004. La prima ha riguardato l'analisi di spin-parità dell'annichilazione antiprotone-protone con 4 pioni carichi nello stato finale, in quiete su bersagli di idrogeno liquido e gassoso a 3 bar, e in volo con antiprotoni di impulso 50 MeV/c. Per questo canale di reazione si sono ricavate le percentuali di annichilazione in onda S e onda P. Si sono inoltre studiate importanti proprietà sui decadimenti di stati risonanti noti come i mesoni a1(1260) e pi(1300), e si è dimostrato che i risultati sono consistenti con l'ipotesi di un nuovo mesone esotico (cioè con numeri quantici non accessibili ai normali stati mesonici), denominato p1(1400), di cui si sono determinate massa e larghezza. La seconda linea di ricerca ha riguardato la produzione di kaoni carichi nell'annichilazione di antiprotoni su nuclei di elio4, con 4 o 5 particelle cariche nello stato finale. Proseguendo un precedente lavoro, pubblicato nel 2002, si sono individuati eventi di annichilazione con e senza protoni di alto impulso nello stato finale, con e senza produzione di pioni neutri, e si sono così distinte annichilazioni con numero barionico B=0 e B>=1. I risultati su elio sono stati confrontati con altri simili, ottenuti con lo stesso apparato su idrogeno, e analizzati con gli stessi criteri. Si è così dimostrato che la produzione di stranezza su elio è alcune volte superiore alla corrispondente su idrogeno: questo risultato conferma precedenti interpretazioni teoriche, secondo le quali l'annichilazione antinucleone-nucleo si sviluppa attraverso la formazione e il decadimento statistico di un gas adronico altamente eccitato, coinvolgendo quindi in tale processo più nucleoni del nucleo bersaglio.

Responsabile della Ricerca: Alberto Rotondi
Studiosi partecipanti alla Ricerca: Bendiscioli Giorgio, Fontana Andrea, Lavezzi Lia, Montagna Paolo, Rotondi Alberto, V. Filippini, P. Salvini, A. Panzarasa
Finanziamenti della Ricerca: INFN
Collaborazioni: INFN Sezione di Pavia, Università di Bologna, Brescia, Cagliari, Firenze, Padova, Torino, Trieste ed Udine; Laboratori Nazionali di Frascati e Legnaro dell'INFN; Joint Institute for Nuclear Research, Dubna (Russia)

Prodotti di Ricerca relativi al Tema OBELIX: Studio dell'interazione di antiprotoni di bassa energia con nuclei leggeri

Articoli su riviste ISI

• Filippini V., Fontana A., Montagna P., Panzarasa A., Rotondi A., Salvini P., Obelix Collaboration (M. Bargiotti Et Al.); RESULTS OF THE COUPLED CHANNEL ANALYSIS OF PI+ PI- PI0, K+ K- PI0 AND K+- K0(S) PI-+ FINAL STATES FROM ANTI-P P ANNIHILATION AT REST IN HYDROGEN TARGETS AT DIFFERENT DENSITIES, "Phys.Lett.", B561, pp.233-240 (2003).
• Filippini V., Fontana A., Montagna P., Panzarasa A., Rotondi A., Salvini P., Obelix Collaboration (M. Bargiotti Et Al.); COUPLED CHANNEL ANALYSIS OF PI+ PI- PI0, K+ K- PI0 AND K+- K0(S) PI-+ FROM ANTI-P P ANNIHILATION AT REST IN HYDROGEN TARGETS AT THREE DENSITIES, "Eur.Phys.J.", C26, pp.371-388 (2003).

Produzione di ipernuclei a DAFNE (esp. FINUDA)

Elenco dei temi

Nel corso del 2003 l'esperimento FINUDA ha terminato il montaggio dei rivelatori ed ha iniziato a partire da Settembre la prima presa dati sistematica, potendo usufruire di una luminisità stabile di 5*10^31 cm-2. Questa presa dati è continuata fino al 21 Marzo 2004. Da una prima analisi dei dati raccolti risulta che le prestazioni dell'apparato sono abbastanza vicine a quelle previste in fase di progetto, al punto che sono già statichiaramente identificati i picchi nello spettro di impulso del pi- relativi agli stati ipernucleari del 14C (sia il picco relativo allo stato fondamentale come il primo livello eccitato).Per altri nuclei (per i quali la struttura dei livelliipernucleari non è ancora nota) l'analisi è ancora in corso. Sono ancora in corso le calibrazioni fini che dovrebbero permettere di spingere la risoluzione in impulso dall'attuale valore dello 0.4% fino al valore previsto dello 0.2%.

Studiosi partecipanti alla Ricerca: V. Filippini, P. Salvini, A. Panzarasa
Finanziamenti della Ricerca: INFN
Collaborazioni: INFN Sezione di Pavia, Università di Bari, Brescia, Tbrorino, Trieste; INFN Laboratori Nazionali di Frascati

Prodotti di Ricerca relativi al Tema Produzione di ipernuclei a DAFNE (esp. FINUDA)

Tema Progetto Am242: propulsore nucleare per lo spazio

Elenco dei temi

Studiosi partecipanti alla Ricerca: Benetti Pietro (CHIMICA GENERALE), Bignami Giovanni, Dolfini Rinaldo, Rubbia Carlo, E. Calligarich, G. Raselli, S. Cesana, M. Terrani
Finanziamenti della Ricerca: ASI, INFN
Collaborazioni: INFN sezione di Pavia, Politecnico di Milano, Ansaldo, ASI, Enea, UniversitàLa Sapienza Roma

Prodotti di Ricerca relativi al Tema Progetto Am242: propulsore nucleare per lo spazio

Tema Ricerca di oscillazioni neutrino_mu - neutrino_tau (esp. NOMAD)

Elenco dei temi

L' esperimento NOMAD (Neutrino Oscillation MAgnetic Detector) ricerca le oscilazioni neutrino(mu)-neutrino(tau) utilizzando il fascio di neutrini a larga banda del CERN SPS. La ricerca delle oscilazioni è basata sulla osservazione del tau prodotto in interazioni di corrente carica di neutrino(tau). Poichè il contenuto intrinseco di neutrino(tau) nel fascio di neutrino(mu) è trascurabile, eventuali eventi contenenti tau devono essere attribuiti ad interazioni di neutrino(tau) provenienti da oscillazioni neutrino(mu)-neutrino(tau); eventi di fondo da interazioni di corrente carica e neutra di neutrino(mu) e neutrino(elettrone) sono rigettati applicando criteri cinematici. L'analisi dei dati, pari a circa 1.5 106 eventi di interazione di neutrino(mu) di corrente carica, ha fornito risultati sulle oscillazioni di neutrino: sono stati presi in considerazione i canali di decadimento del tau a) tau -> elettrone+neutrino(e)+neutrino(tau) b) tau -> pione+neutrino(tau), tau -> ro+neutrino(tau), tau ->3 pioni+neutrino(tau). In nessun canale sono stati trovati candidati di interazione di neutrino(tau), cioè non c'è evidenza di oscillazioni: pertanto si è potuto stabilire un limite superiore alla probabilità di oscillazione e quindi al parametro sin2(2q) mu-tau < 0.33 10-3 al 90 % C.L. a grandi deltam2 e deltam2< 0.7 eV2 a sin2(2q) mu-tau =1. Questo limite è migliore di un fattore circa 10 rispetto a quello finora raggiunto da altri esperimenti. Dall'analisi relativa alle oscillazioni neutrino(mu)-neutrino(tau) è stato possibile ricavare un limite superiore alla probabilità delle oscillazioni neutrino(e)-neutrino(tau) e quindi a sin2(2q) e-tau < 1.5 10-2 al 90 % C.L. a grandi deltam2 e deltam2 < 5.9 eV 2 a sin2(2q) e-tau =1. È stata conclusa l'ardua valutazione del flusso di neutrino(e)nel fascio principale di neutrino(mu), valutazione indispensabile per la ricerca di oscillazioni neutrino(mu)-neutrino(e): non è stata trovata evidenza di oscillazioni e quindi sono stati posti limiti a deltam2 < 0.4 eV 2 per mixing massimo e sin2(2q) e-mu < 1.4 10-3 a grandi deltam2. Questo risultato esclude la regione dei parametri permessa di LSND con deltam2 > 10 eV 2

Responsabile della Ricerca: Claudio Conta
Studiosi partecipanti alla Ricerca Conta Claudio, Fraternali Marco, P.W. Cattaneo, R. Ferrari, A. Lanza, G. Polesello, V. Vercesi
Finanziamenti della Ricerca: INFN, FAR
Collaborazioni: INFN Sezione di Pavia, Amherst- ANSTO - CERN - Cosenza- Dortmund- Firenze-Harvard - INR Moskow - JINR Dubna - J. Hopkins - LAPP Annecy - Lausanne - Melbourne- Padova- Paris- Pavia- Pisa- Roma3 - Saclay- Sidney- UCLA - Zagreb

Prodotti di Ricerca relativi al Tema Ricerca di oscillazioni neutrino_mu - neutrino_tau (esp. NOMAD)

Articoli su riviste ISI

• Astier P., Conta C., Fraternali M., Nomad Collaboration; SEARCH FOR NU(MU) ---> NU(E) OSCILLATIONS IN THE NOMAD EXPERIMENT, "Phys.Lett.", B570, pp.19-31 (2003).
• Astier P., Conta C., Fraternali M., Nomad Collaboration; PREDICTION OF NEUTRINO FLUXES IN THE NOMAD EXPERIMENT, "Nucl.Instrum.Meth.", A515, pp.800-828 (2003).

TAOrMINA: Sperimentazione clinica

Elenco dei temi

Il 19 dicembre del 2002 il New Scientist riportava: ... per la prima volta al mondo il cancro è stato curato rimuovendo un organo dal corpo, sottoponendolo a radioterapia e reimpiantandolo ... In Italia hanno usato questa tecnica per trattare un uomo di 48 anni con metastasi multiple nel suo fegato. Un anno dopo l'intervento ... l'uomo è vivo e sta bene. Il suo fegato sta funzionando normalmente e gli ultimi controlli non hanno rivelato nessuna traccia di tumore ..." La notizia, ripresa da varie agenzie internazionali, faceva il giro del mondo. La tecnica in questione è quella del metodo TAOrMINA (Trattamento Avanzato di Organi Mediante Irraggiamento Neutronico ed Autotrapianto) messa a punto presso l'Università degli Studi di Pavia con i finanziamenti dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). La ricerca vede coinvolti ricercatori di varie strutture e discipline dell'Università (Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica, Dipartimento di Chirurgia, Dipartimento di Biologia Animale) e l' IRCCS S. Matteo di Pavia. La caratteristica fondamentale di questa terapia antitumorale è la selettività, ossia la possibilità di distruggere le cellule tumorali risparmiando quelle sane; la tecnica, basata sulla BNCT (Boron Neutron Capture Teraphy) consta di due fasi: nella prima le cellule tumorali vengono arricchite di B-10, nella seconda l'organo che contiene queste cellule viene estratto dal corpo e immerso in un campo di neutroni di bassa energia all'interno di un reattore nucleare; nella reazione di cattura dei neutroni da parte dei nuclei di B-10 vengono liberate delle particelle ionizzanti che distruggono solo le cellule che contengono la giusta quantità di Boro.

Responsabile della Ricerca: Tazio Pinelli
Studiosi partecipanti alla Ricerca: Altieri Saverio, Barni Sergio (BIOLOGIA ANIMALE), Bruschi Piero, Chiari Patrizia (BIOLOGIA ANIMALE), Ferrari Cinzia (CHIRURGIA), Fossati Francesca, Nano Rosanna (BIOLOGIA ANIMALE), Pinelli Tazio, Prati Ubaldo (CHIRURGIA), Roveda Laura (CHIRURGIA), Zonta Aris (CHIRURGIA), Braghieri Alessandro, Pedroni Paolo
Finanziamenti della Ricerca: INFN, FAR
Collaborazioni: INFN Sezione di Pavia, Dipartimento di Chirurgia Generale e Dipartimento di Biologia Animale dell'Università di Pavia, Mayo Clinic, Rochester, Min, USA

Prodotti di Ricerca relativi al Tema TAOrMINA: Sperimentazione clinica

Atti di convegni internazionali con revisori articolo in extenso

• Pinelli T.; Un'applicazione originale della terapia del cancro per cattura neutronica: concrete speranze dopo il primo trattamento umano, "LXXXIX congresso nazionale società italiana di fisica", pp.2, Parma 17-22 settembre 2003 (2003).

Articoli in Atti di Congresso

• Altieri S., Pinelli T., Fossati F., Et Al.; Le basi fisiche della Terapia per Cattura Neutronica, pp.67-74, Atti della XX Riunione Clinico-Scientifica del Dipartimento di Chirurgia (2003).
• Altieri S., Pinelli T., Fossati F.; La terapia per cattura neutronica (BNCT) dei tumori epatici diffusi: prima applicazione clinica, pp.81-91, Atti della XX Riiunione Clinico-Scientifica del Dipartimento di Chirurgia (2003).

Verifica sperimentale della regola di somma di Gerasimov-Drell-Hearn (esp. G.D.H.)

Elenco dei temi

Scopo della ricerca: misura della sezione d'urto di fotoni circolarmente polarizzati su nucleoni linearmente polarizzati per studiare in dettaglio la struttura a quark del nucleoneDurante lo scorso anno, è proseguita l'analisi offline dei dati raccolti sia Mainz (Eg < 800 MeV) che a Bonn (Eg 3 GeV) con fascio e targhetta di protoni polarizzati.In particolare, è stata completata e pubblicata su Phys.Rev.Lett l'analisi della dipendenza dall'elicità della sezione d'urto totale di fotoassorbimento sul protone misurata a Bonn fino a 1.8 Gev. Dalla combinazione tra questi dati e quelli misurati a Mainz, è stata ottenuta la prima verifica sperimentale diretta della verifica della regola di somma di Gerasimov-Drell-Hearn. Questo risultato rappresenta un basilare termine di paragone per comprendere sia la struttura di spin del protone sia i meccanismi di base dell'interazione gamma-nucleone.Inoltre, i primi dati pubblicati sulla dipendenza dall'elicità della reazione gpÆ n p+p0 nella seconda regione delle risonanze barioniche hanno mostrato notevoli discrepanze rispetto agli attuali modelli teorici che riproducono la sezione d'urto non polarizzata. Essi saranno così essenziali per chiarire le proprietà della risonanza D13 la cui eccitazione intermedia è molto importante per il canale considerato.In parallelo a questa attività, è proseguito a Mainz il programma sperimentale di misura sul neutrone. Durante i primi mesi dell'anno sono stati completati i runs di commissioning e calibrazione dell'intero apparato di misura utilizzando targhette non polarizzate di idrogeno e deuterio. Alla fine di questi runs, il sistema di targhetta polarizzata, rinnovato nel laboratorio di Bonn, è stato trasportato a Mainz ed installato sulla linea di fascio.Dopo i positivi tests di funzionamento, è stata effettuata la presa dati con la targhetta di deuterio polarizzato. Grazie all'elevato grado di polarizzazione della targhetta (circa 70%) ed all'aumentato rate di acquisizione, è stato possibile raggiungere la voluta precisione statistica dopo circa 600 ore di presa dati. Le prime, parziali analisi offline indicano che la qualità dei dati raccolti è in linea con le previsioni.Durante l'ultima parte dell'anno, è iniziato il montaggio del nuovo rivelatore Crystall Ball, che verrà usato con il fascio di fotoni da 1.5 GeV fornito dalla nuova macchina MAMI-C e sono stati effettuati i primi runs di commissioning in fascio.Due delle camere a multifili proporzionali cilindriche utilizzate finora con il rivelatore DAPHNE sono state modificate e controllate per il futuro utilizzo con il nuovo apparato sperimentale.

Responsabile della Ricerca: Tazio Pinelli Studiosi partecipanti alla Ricerca: Altieri Saverio, Panzeri Alessandra, Pinelli Tazio, A. Braghieri, P. Pedroni Finanziamenti della Ricerca: INFN Collaborazioni: INFN Sezione di Pavia, Università di Mainz, Bonn, Tubingen, Glasgow, Gottingen, DAPNIA/SPHN Saclay, Nucl. Phys. Lab. Gent.

Prodotti di Ricerca relativi al Tema Verifica sperimentale della regola di somma di Gerasimov-Drell-Hearn (esp. G.D.H.)

Articoli su riviste ISI

• Ahrens J., Altieri S., Braghieri A., Panzeri A., Pedroni P., Pinelli T., Gdh And A2 Collaborations; Helicity dependence of the gamma p ---> n pi+ pi0 reaction in the second resonance region, "Physics Letters B", 551, pp.49-55 (2003).
• Dutz H., Altieri S., Braghieri A., Panzeri A., Pedroni P., Pinelli T., Gdh Collaboration; First Measurement of the Gerasimov-Drell-Hearn Sum Rule for H-1 from 0.7 to 1.8 GeV, "Physical Review Letters", 91, pp.192001-1 192001-5 (2003).
• Pedroni P., Altieri S., Braghieri A., Panzeri A., Pinelli T., Gdh And A2 Collaboration; First measurement of the helicity dependent gamma p ---> p eta cross section, "Eur.Phys.J.", A17, pp.241-244 (2003).
• Pedroni P., Braghieri A., Panzeri A., Altieri S., Pinelli T., Et Al.; Helicity dependence of the gamma-N interaction and the GDH sum rule, "Eur. Phys. Jour. A", 18, pp.401 (2003).