Marco SCHIOPPA
Professori Associati
Fisica sperimentale delle interazioni fondamentali e applicazioni (PHYS-01/A)
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Nato a Roma l'8 Ottobre 1960, ottiene la laurea in Fisica all'Università degli Studi "La Sapienza" di Roma nell'a.a. 1985-1986 con la votazione di 110/110 discutendo una tesi di fisica delle particelle elementari dal titolo "Misura della sezione d'urto totale di annichilazione e+e- nell'intervallo di energia (1.3÷2.5) GeV con l'esperimento DM2 all'acceleratore DCI".
Dal 1988 al 1991 è stato staff member del LNS/MIT (Laboratory for Nuclear Science, Cambridge - Massachusetts). Nel dicembre 1991 diventa ricercatore presso il dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi della Calabria e nel 2001 professore associato presso lo stesso dipertimento ove presta attualmente servizio.
Dal 1991 insegna presso l'Università della Calabria nel SSD FIS01.
Nel corso della sua carriera da ricercatore ha partecipato agli esperimenti DM2/DCI (dal 1985 al 1990), Fenice/Adone (dal 1987 al 1989), ZEUS/HERA (dal 1988 ad oggi), ATLAS/LHC (dal 1994 ad oggi) ed infine KLOE2/DAFNE (dal 2008). Dal 1988 al 1994 ha partecipato al progetto LAA del CERN. Dal 2011 ha un incarico di collaborazione scientifica con il Centro Fermi per il progetto EEE.
L'attività scientifica nel campo della fisica sperimentale della particelle elementari è corredata complessivamente da oltre 1100 pubblicazioni su rivista internazionale.
Nato a Roma l'8 ottobre 1960, s’iscrive nell'anno accademico 79-80 al primo anno del corso di Laurea in Fisica dell'Università degli Studi "La Sapienza" di Roma, ove consegue, con votazione di 110/110, la Laurea in Fisica nell'a.a. 85-86 con una tesi sperimentale di Fisica delle Particelle Elementari dal titolo "Misura della Sezione d'Urto Totale di Annichilazione Elettrone-Positrone nell'Intervallo di Energia (1.3÷2.5) GeV con il Rivelatore Magnetico DM2 all'Anello di Accumulazione DCI di Orsay." La tesi, svolta nell'ambito dell'esperimento DM2, è centrata sulla spettroscopia dei mesoni vettori nell'intervallo di energia (1.3÷2.5) GeV e culmina nella determinazione del rapporto R e delle sezioni d'urto parziali dei canali multiadronici. Il lavoro di tesi è citato in vari articoli su rivista internazionale.
Hadronic contributions to (g−2) of the leptons and to the effective fine structure constant α(MZ2), Zeitschrift fur Physik C Particles and Fields, December 1995, Volume 67, Issue 4, pp 585–601
Measurement of the total e+e- -> hadrons cross section near the e+e- -> NN threshold, Physics Letters B 365 (1996) 427-430
A compilation of data on hadronic total cross sections in e+e- interaction, Nuclear and Particle Physics vol. 29, n. 12A, 2003.
TAU decays and CVC, Tau Physics 94, Nuclear Physics B, Volume 40, Issue 1-3, March 95, Pages 131-138
'95 Electroweak Interactions and Unified Theories, XXXth rencontre de Moriond, Particle Physics – Leptonic session, ISBN 2-86332-185-4
Hadronic vacuum polarization contribution to g-2 of the leptons and α(Mz), ’96 Zeuthen Workshop on Elementary Particle Theory, Nuclear Physics B, Vol 51, Issue 3, Dec. 1996, Pages 131-141
Predictions for g-2 of the muon and αQED(M2Z), Phys. Rev. D 69, 093003 – Published 17 May 2004
In seguito pubblica la misura delle sezioni d'urto efficaci adroniche e+e-→ηpi+pi-, e+e-→K+K-, e+e-→KKpi, e+e-→pi0pi+pi-, e+e-→ωpi+pi-, e+e-→pi+pi-pi+pi- e dei fattori di forma del pi, K e protone nell'intervallo di energia (1.3÷2.5) GeV e la prima osservazione di tre pseudoscalari nel decadimento del mesone vettore J/psi.
The J/ψ -> Vector + Pseudoscalar Decays and the η, η′ Quark Content, J. Jousset et al. [DM2 Collaboration].
DOI:10.1103/PhysRevD.41.1389
Phys. Rev. D 41, 1389 (1990)
The Pion Electromagnetic Form-factor in the Timelike Energy Range 1.35-GeV ≤ sqrt(s) ≤ 2.4-GeV, 
D. Bisello et al. [DM2 Collaboration]. DOI:10.1016/0370-2693(89)90060-9 Phys. Lett. B 220, 321 (1989)
First Observation of Three Pseudoscalar States in the J/ψ -> γρρ Decay, D. Bisello et al. [DM2 Collaboration].
DOI:10.1103/PhysRevD.39.701
Phys. Rev. D 39, 701 (1989)
Measurement of the Reaction e+e− -> ηπ+π− in the Center-of-mass Energy Interval 1350- MeV to 2400-MeV” 
A. Antonelli et al. [DM2 Collaboration]. DOI:10.1016/0370-2693(88)91250-6 Phys. Lett. B 212, 133 (1988)
Study of the Reaction e+e− -> K+K− in the Energy Range 1350 ≤ sqrt(s) ≤ 2400-MeV” D. Bisello et al. [DM2 Collaboration].
DOI:10.1007/BF01560386
Z. Phys. C 39, 13 (1988)
Measurement of the e+ e- -> pi+ pi- pi0 and e+ e- -> omega pi+ pi- reactions in the energy interval 1350 MeV – 2400 MeV,
A. Antonelli et al. [DM2 Collaboration].
DOI:10.1007/BF01589702 
Z. Phys. C 56, 15 (1992) 

Baryon pair production in e+ e- annihilation at sqrt(s)= 2.4 GeV, D. Bisello et al. [DM2 Collaboration].
DOI:10.1007/BF01565602
Z. Phys. C 48, 23 (1990)
Nel 1987 entra a far parte della collaborazione FENICE del INFN-LNF con il proposito di misurare i fattori di forma elettromagnetici del neutrone nella regione time-like. Durante le fasi di assemblaggio del rivelatore ha il compito di costruire e verificare la qualità dei tubi a streamer limitato della camera centrale. Nello stesso anno accetta una cattedra annuale presso il liceo scientifico Volterra di Marino propostagli dal Provveditorato agli Studi di Roma. Nonostante l’insegnamento nella scuola pubblica, riesce a dedicare sufficienti energie nell’attività di ricerca ai LNF, portando a termine diversi lavori.
An Experiment To Measure The Electromagnetic Form-factors Of The Neutron In The Timelike Region At Adone, LNF-87-18-R
L’esperienza in FENICE si conclude ante tempo nella seconda metà del 1988 quando accetta un contratto come ricercatore nello staff LNS/MIT (Laboratory for Nuclear Science, Cambridge - Massachusetts) con sede di lavoro il CERN di Ginevra e sotto la guida del Prof. A. Zichichi. Entra a far parte della collaborazione internazionale LAA. La sua attività di ricerca è centrata su R&D di nuovi rivelatori di precisione di grandi dimensioni (Large Area Device) da impiegare negli esperimenti agli acceleratori adronici multi TeV come il Large Hadron Collider (LHC) del CERN di Ginevra. In questi anni i ricercatori interessati alla fisica adronica alla scala dei multi-TeV iniziano a proporre detector e sistemi magnetici per gli esperimenti a LHC. Insieme al gruppo LAD si impegna a progettare uno spettrometro per muoni in aria con campo magnetico toroidale con alta risoluzione d’impulso. Dopo circa due anni di test su fascio e con raggi cosmici su prototipi di rivelatore, di simulazioni al computer e di discussioni la proposta viene sottoposta al comitato del CERN Detector R&D come possibile soluzione per un esperimento a LHC. Lo spettrometro è composto da un barrel e due endcap ed il campo magnetico è prodotto da coil superconduttori. Le camere di tracciamento e trigger formano tre gusci cilindrici coassiali: il più interno misura la direzione ed il tempo di arrivo del muone prima di entrare nel campo magnetico, quello centrale misura direzione e tempo di arrivo del muone all’interno del campo magnetico e l’ultimo misura direzione e tempo di arrivo del muone all’uscita del campo magnetico. Come tracciatore per il barrel viene proposto una camera a deriva multifilo tipo Jet Cell alla JADE mentre per gli endcap un rivelatore a lama con amplificazione in gas (Blade Chamber) a cella circolare completato da strip radiali per la lettura in coordinate cilindriche del punto di attraversamento dei muoni. Questo progetto viene presentato dal gruppo LAD alla conferenza Large Hadron Collider ad Aachen nell’ottobre 1990 come possibile soluzione per uno degli esperimenti di LHC. È la prima volta che viene proposto uno spettrometro toroidale in aria di grande dimensione e a elevata accettanza per gli esperimenti LHC. Questa soluzione verrà adottata dall’esperimento ATLAS qualche anno più tardi.
Advances in technology for high-energy subnuclear physics : Contribution of the LAA project, Riv. Nuovo Cim. 13, no. 10-11, 1 (1990)
Detector tests in a high magnetic field and muon spectrometer triggering studies on a small prototype for an LHC experiment. Proposal submitted to the Detector R & D Committee, August 1990, CERN-DRDC-90-42, CERN-DRDC-P-10
Letter of Intent to the Superconducting Super Collider Laboratory by the L* Collaboration, SSCL-SR-1154, SSC-LOI0002
A new gaseous detector for tracking: The blade chamber, Nucl. Inst. Meth. A, Vol. 289, Issue 3, April 90, Pages 351-355
Conceptual design of a muon spectrometer at hadron supercolliders, Large Hadron Collider Workshop, Aachen, Germany, 4 - 9 Oct 1990, pp.520-531 (CERN-1990-010-V-3)
Il sistema di readout studiato per le camere in avanti del progetto concettuale dello spettrometro per muoni agli esperimenti a LHC trova applicazione nelle camere di trigger dello spettrometro in avanti dell’esperimento ZEUS al collisionatore elettrone-protone HERA di DESY. Alla fine del 1990 assume la responsabilità della realizzazione dei piani di copertura dello spettrometro per muoni in avanti di ZEUS la cui costruzione, installazione e test si conclude nell'autunno del 1994. In questi stessi anni collabora alla costruzione del primo rivelatore di vertice dell’esperimento ZEUS ad HERA, operante con dimetiletere a pressione atmosferica con risoluzione spaziale di 35um ed efficienza di 96%.
The Vertex Detector: design and prototype, Nucl. Inst.and Meth. A 305 (1991) 30-38
Da questa data sino al termine del programma di fisica di HERA (luglio 2007) questo rivelatore ha contribuito allo studio di numerosi canali di fisica relativi alle interazioni profondamente anelastiche (DIS) di elettroni su protoni. Dalle prime collisioni prodotte nell'acceleratore HERA sino al termine del programma di fisica, partecipa alle attività di presa dati e alle analisi di quest’ultimi per indagare la struttura intima della materia e le leggi che ne regolano le interazioni. In questi anni inoltre mantiene la responsabilità del funzionamento dei piani di copertura e della sua manutenzione.
Nell'agosto del 1994 viene invitato a presentare alla First International Winter School on High Energy Physics a Cusco (Peru), nella sessione Detector Physics Instrumentation, un resoconto dettagliato sull'attività dell'esperimento ZEUS e sulle caratteristiche principali del rivelatore stesso.
Nell’estate del 1991 vince il concorso per ricercatore universitario raggruppamento B01A (Fisica Generale), presso il dipartimento di Fisica della Facoltà di SMFN dell'Università degli Studi della Calabria (Cs). Prende servizio il 1° dicembre 1991 e un mese dopo gli viene accordata la domanda di associazioni scientifica all’INFN presso il Gruppo Collegato di Cosenza. Il Gruppo INFN di Cosenza non dispone ancora di un suo laboratorio. Insieme al decano e fondatore del Gruppo Collegato di Cosenza, Prof. G. Susinno, si attiva per trovare lo spazio necessario dove alloggiare il laboratorio di Fisica delle Alte Energie per la costruzione e test di rivelatori di alta precisione e grandi dimensioni. Agli inizi del 1994 l’edificio che ospiterà il laboratorio Alte Energie del gruppo INFN di Cosenza viene consegnato. In quel anno realizza nel neo costituendo laboratorio, in collaborazione con la sezione INFN di Bologna, un prototipo di camera a deriva multi-filo per il progetto CADM del gruppo V dell'INFN. Il laboratorio Alte Energie è collocato in un edificio dell’ateneo calabrese e ne occupa tutta la sua superficie (circa 600mq). Ospita un laboratorio di elettronica, una piccola officina meccanica, un laboratorio di metrologia, una camera pulita classe 10000, un piccolo centro di calcolo e diversi laboratori per l’assemblaggio e la caratterizzazione di rivelatori.
Alla fine del 1994 entra a far parte della collaborazione ATLAS. L'esperimento è finalizzato principalmente alla ricerca del bosone di Higgs, allo studio dettagliato dei decadimenti del quark "top", alla ricerca di particelle super simmetriche e di possibili strutture composte di particelle elementari, attraverso l'interazione protone-protone all'acceleratore LHC del CERN di Ginevra. Il rivelatore proposto opera ad un'elevata luminosità (quella nominale prevista per il collider a 14TeV nel centro di massa è di 1.7 1034 cm-2s-1) e deve conservare una buona sensibilità su un vasto spettro di stati finali contenenti elettroni, fotoni, muoni, jets e momento trasverso mancante, in modo da poter individuare possibili segnali di nuova fisica mantenendo inalterata la sua sensibilità nel possibile intervallo di massa del bosone di Higgs. Perché ciò possa realizzarsi nella pratica è necessario che l’esperimento disponga di uno spettrometro per muoni simile a quello presentato ad Aachen qualche anno prima: campo magnetico toroidale in aria a larga accettanza (-3< eta <3) per l'identificazione di muoni e per una misura indipendente del loro momento.
The ATLAS Technical Proposal, CERN-LHCC/94-43, 15.12.1994, ISBN 92-9083-067-0
Quando inizia la sua attività di ricerca in ATLAS il rivelatore di tracciamento per lo spettrometro per muoni è nella fase di progetto. Per sfruttare al meglio il campo magnetico toroidale in aria il rivelatore deve offrire al passaggio dei muoni il minor numero di lunghezze di radiazione possibile, deve avere risoluzione spaziale migliore di 100um per singolo punto e deve avere bassa occupancy. Tre sono le tecnologie proposte: Honeycomb Chamber, Jet Cell e Pressurized Drift Tube. Insieme a colleghi della collaborazione ATLAS (INFN di Cosenza, Roma e Frascati, Protvino, Tokio, CERN e Atene) progetta e realizza diversi prototipi di Jet Cell in cui la singola jet cell, con i fili sfalsati, è inserita in un tubo rettangolare d’alluminio che funge da catodo e da contenitore per il gas. Il progetto delle camere di tracciamento con Jet Cell e i test effettuati su fascio e con raggi cosmici si concludono nel 1996. Dei tre progetti in competizione quello delle Jet Cell è l’unico ad aver completato il programma di R&D e raggiunto le prestazioni necessarie per il suo impiego nello spettrometro. Alla fine del 1996 la collaborazione ATLAS accoglie in un unico rivelatore i pregi di tutte le tecnologie: tubi pressurizzati assemblati in cluster su una struttura che possa essere deformata a camera ultimata per dare al tubo di alluminio la stessa sagitta gravitazionale dei fili anodici. Accanto alla semplicità costruttiva della singola cella e al suo basso costo, alla regolazione della sagitta gravitazione della struttura, alla eccellente risoluzione spaziale per singolo punto (80um) che ne consegue, ci sarà l’esperienza maturata dal gruppo delle Jet Cell per definire il disegno degli elementi di precisione e per assemblare il migliore rivelatore di tracciamento che uno spettrometro per muoni in campo magnetico toroidale possa avere.
Prototype tests of a 'jet cell' drift chamber for large area muon detection, Nucl. Instrum. Meth. A 369, 29 (1996)
The ATLAS Muon Spectrometer Technical Design Report, CERN- LHCC/97-22, 31.5.1997, ISBN 92-9083-108-1.;
S. Palestini, Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.) 125 (2003) 337. 

Nell'ambito della collaborazione ATLAS da principio si occupa del progetto delle camere di tracciamento di precisione dello spettrometro per muoni e della discussione per la scelta del rivelatore finale (tubi a deriva pressurizzati per le camere di tracciamento “Monitored Drift Tube”). Successivamente contribuisce alla realizzazione del sistema di misura della posizione dei fili della camera mediante tomografia a raggi X e alla messa in opera del sistema di allineamento in piano (RASNIK) del primo prototipo di camera BML realizzato presso i LNF. Qui studia le deformazioni che subisce il supporto della camera durante tutte le fasi di assemblaggio della camera stessa, fornendo indicazioni per migliorare le operazioni di assemblaggio stesso. Gran parte dei componenti dei tubi a deriva impiegati nel prototipo BML vengono realizzati presso il laboratorio Alte Energie di Cosenza gettando le premesse per un futuro coinvolgimento di questa struttura alla loro realizzazione e test.
Alla fine del 1996 la comunità dei muoni ATLAS assegna all’INFN la responsabilità della produzione e test delle camere di precisione MDT di tipo “large” del guscio più interno del barrel dello spettrometro per muoni di ATLAS (nel seguito denominate BIL/BIM/BIR). Il consorzio INFN è composto dalle sezioni di Roma 1, Pavia, Roma 3 e Cosenza. Il gruppo di Cosenza ha la responsabilità della produzione e test dei 36000 tubi a deriva delle BIL/BIR/BIM. La sezione Roma 1 ha la responsabilità della costruzione di metà delle camere di precisione BIL/BIM/BIR (48) mentre quella di Roma 3 dei test con raggi cosmici. Infine la sezione di Pavia ha la responsabilità della costruzione e test con raggi cosmici delle restanti 48 camere. Per la produzione dei 36000 tubi a deriva assume la responsabilità della loro produzione e QAQC e si occupa dell’allestimento della camera pulita, del tavolo di filatura e del tavolo di test dei tubi. Per poter far fronte alle spese di personale l’INFN concede al Gruppo Collegato di Cosenza un finanziamento annuo di 80Mlire per la durata del progetto (1996-2006). Nello stesso anno inizia una campagna di misure per studiare le proprietà di deriva dei tubi pressurizzati provando diverse miscela gassose. Realizza allo scopo un apparato per la misura con raggi cosmici della velocità di deriva, del guadagno e del tempo di deriva massimo in funzione della differenza di potenziale applicata tra filo anodico e il tubo di alluminio per diverse miscele gassose di riempimento dei tubi a deriva. Tale studio è stato presentato alla comunità dei muoni di ATLAS in diverse occasioni e è stato una utile base di partenza per i successivi test su fascio e alle aree di irraggiamento del CERN e dell’ENEA-Casaccia per lo studio rispettivamente delle loro performance in termini di efficienza e risoluzione spaziale e del loro invecchiamento. L’apparato sperimentale con raggi cosmici realizzato a Cosenza ha fornito argomenti di notevole interesse scientifico per numerose tesi di laurea sulla fisica delle camere di precisione dello spettrometro di ATLAS per lo studio del decadimento H->ZZ->4mu.
Nel 1997 completa la costruzione dell’apparato di misura del sistema di controllo di qualità dei tubi a deriva. Tale apparato, realizzato in 6 mesi, permette di eseguire il test dell'intera produzione giornaliera di tubi a deriva (circa 50) misurando, in un ambiente sperimentale totalmente controllato, la tensione meccanica del filo anodico, la tenuta al gas, la posizione del filo anodico, la compressione dell’O-Ring di tenuta, la lunghezza del tubo e le perdite di corrente. Il 1997 è anche l’anno in cui organizza a Cetraro (Cs) il “II ATLAS Muon Workshop” (3-11 settembre 1997) in cui tutti i siti di produzione hanno presentato le procedure di costruzione dei tubi e delle camere e i test di QAQC per la loro certificazione ed in cui è stata approvata la schedula di produzione delle camere di pre-serie (moduli zero).
Nel 1998 inizia a Cosenza la produzione e test della pre-serie di tubi a deriva per due moduli zero: uno per ciascun sito di assemblaggio delle BIL/BIM/BIR, Roma 1 e Pavia. Il tavolo di filatura è completo di tutti gli elementi ma è totalmente manuale. Completata questa produzione iniziano i lavori di upgrade per renderlo completamente automatico. Dopo circa 6 mesi l’upgrade del tavolo di filatura è terminato. I tempi di produzione sono ridotti notevolmente. Ogni fase del processo di produzione è registrata in un data base insieme a tutte le misure di QAQC, come lunghezza del tubo, posizione del filo anodico rispetto agli anelli di riferimento posti sui due tappi di chiusura, assialità tappo-tubo di alluminio, tensione meccanica del filo durante e dopo la produzione, compressione dell’O-Ring di tenuta al gas e del ground spring, misura della tenuta al gas e della corrente di leakage con il tubo riempito con la miscela finale. L’upgrade è stato studiato per ridurre i tempi di manutenzione e il rischio di “wiring failure”. I due operatori della macchina di filatura controllano il processo e svolgono alcune misure di QAQC in camera pulita: lunghezza, assialità, compressione dell’O-Ring e del ground spring. Tutta la produzione giornaliera viene sottoposta il giorno dopo ad ulteriori test nel tavolo di QAQC allestito fuori dalla camera pulita. Qui altri due operatori misurano la tensione meccanica del filo anodico, la tenuta al gas e la corrente di leakage del tubo usando la miscela finale (Ar-CO2 93-7). Gli stessi operatori si occupano del controllo finale di tutti i dati raccolti, del packaging e dello shipping verso i siti di assemblaggio. La produzione dei tubi è completata alla fine del 2004 in accordo con la schedula decisa in seno alla collaborazione ATLAS. Anche in questa lunga e laboriosa fase della sua carriera riesce a trovare interessanti argomenti scientifici per tesi di laurea e di dottorato.
Production and test of monitored drift tubes for the muon spectrometer of the ATLAS experiment, IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-49-3 (2002) 1077
Il 23 agosto 2001, a seguito della procedura di valutazione comparativa per la copertura di un posto di professore universitario di ruolo di II fascia nel settore scientifico disciplinare B01A-Fisica Generale, viene nominato professore associato con decorrenza 1-IX-2001 presso il dip. Fisica dell’UNICAL. Il 22 giugno 2005 viene confermato nel ruolo di professore associato con decorrenza 1-IX-2004, nel settore scientifico disciplinare FIS01-Fisica Sperimentale.
Nel 2003 progetta e realizza insieme al Prof. F. Lacava dell’Università di Roma La Sapienza un sistema di re-wiring di tubi già filati. Questo sistema consente di restituire completa funzionalità a tubi filati e già incollati nella camera che hanno subito la rottura del filo anodico. Con questa tecnica viene restituita funzionalità a molti tubi in cui il filo si è rotto o è scivolato via da uno dei tappi del tubo. La tecnica viene adottata da tutti i gruppi della comunità dei muoni che lavorano nella costruzione delle camere MDT, consentendo di recuperare funzionalità anche ai tubi delle camere più lunghe (circa 6m).
A non-invasive technique to replace the anode wires into the drift tube chambers of the muon spectrometer of the ATLAS experiment at the LHC proton–proton collider, Nuc. Instr. Meth. A Volume 575, Issue 3, 1 June 2007, Pages 532-538
Nel periodo 2004÷2006 le camere BIL/BIM/BIR vengono trasferite al CERN dove realizza, insieme ai colleghi di Roma 3, la stazione di test con raggi cosmici per il loro commissionamento prima dell’istallazione in ATLAS. Quando lo stand di test è completato ha la responsabilità del commissionamento delle camere BIL/BIM/BIR e quindi della loro istallazione e commissionamento nell’area sperimentale ATLAS. Durante questa ultima fase è stato necessario intervenire sulle camere sia per sostituire dei fili rotti che per curare delle perdite di gas al livello di singoli tubi e del distributore del gas sulla camera. Per questa attività la comunità dei muoni di ATLAS gli affida la responsabilità del recovering dei tubi malfunzionanti. Quando inizia la presa dati nel 2009 le camere di precisione dello spettrometro per muoni conta poche decine di tubi non funzionanti su un totale di circa 360000.
The barrel-inner-large tracking chambers for the ATLAS muon spectrometer: Ready for installation, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 573 (2007) 340–360
Nel periodo 2002-2003 vengono eseguiti al CERN test di invecchiamento su un prototipo di camera MDT per validare il sistema di ricircolo della miscela gassosa Ar:CO2 (93:7). Questi test vengono eseguiti alla Gamma Irradiation Facility (GIF) del CERN con una sorgente di Cs(137). Quando la camera è flussata con gas fresco i test confermano che i materiali usati per la costruzione delle camere e la miscela stessa sono classificabili come ageing-free. Si osserva invece una riduzione delle performance delle camere quando viene usato il sistema di ricircolo. Alcuni fili vengono estratti dalla camera ed analizzati al microscopio elettronico dove vengono osservati importanti depositi di silicio. Questa contaminazione è dovuta ad olio minerale usato per la lubrificazione della pompa del ricircolatore. Nel 2004 prende parte ad una nuova campagna di misure alla GIF. Il nuovo ricircolatore ha una pompa oil-free. Qui ha la responsabilità di seguire le analisi chimiche dei fili prima e dopo l’irraggiamento con microscopio elettronico. Parte di questi test vengono eseguiti con strumentazione e personale del dipartimento di chimica dell’UNICAL.
Results from the 2004 ATLAS MDT ageing test in X5/GIF (Gamma Irradiation Facility) area, ATL-MUON-INT-2006-018; ATL-COM-MUON-2005-016 - Geneva CERN, 2005 - 29 p
I test di ageing eseguiti sino al 2005 dimostrano che le camere MDT sono capaci di mantenere inalterate le loro performance per tutta la durata di LHC. Resta da dimostrare che le prestazioni delle camere restano inalterate anche dopo l’upgrade dell’acceleratore ad alta luminosità (HL-LHC) 1035 cm-2s-1. Per fare ciò organizza insieme ai colleghi di Roma Tre una campagna di irraggiamento alle infrastrutture Calliope e Tapiro del centro di ricerca ENEA la Casaccia. Lo studio degli effetti di massicce dosi di radiazione gamma e neutroni sulle camere di precisione MDT inizia nel 2005 e si conclude nel 2006. Per questi test realizza 3 camere MDT (due multilayer 6x4) di lunghezza 40cm, il supporto meccanico camere-trigger, tre scintillatori plastici per il trigger con raggi cosmici e lo schermo in piombo e paraffina per proteggere gli scintillatori durante l’irraggiamento delle camere. Due camere sono state usate per l’irraggiamento con neutroni e una per quello con gamma. La prima campagna di irraggiamento è quella con neutroni, segue quella con gamma ed infine di nuovo con neutroni. Le campagne di misura alternano irraggiamenti con il rivelatore alla tensione operativa a run con raggi cosmici per acquisire gli spettri ADC e TDC di tutti i tubi. La certificazione finale e il run di riferimento vengono eseguiti presso i laboratori di Roma 3 rispettivamente subito dopo e subito prima la campagna di irraggiamento. Al termine di ciascuna campagna di irraggiamento tre spezzoni di filo vengono estratti da tre tubi della camera e sottoposti a analisi al microscopio elettronico. Tutti i test effettuati mostrano che la miscela Ar-CO2 è idonea a sopportare le dosi che il rivelatore integrerà durante il funzionamento a HL-LHC. I risultati sono stati presentati in diverse riunioni di collaborazione della comunità dei muoni, nelle conferenze internazionali VCI e FDFP del 2006 e pubblicati l’anno successivo.
Il lungo tempo di deriva massimo caratteristico di questo rivelatore quando funziona con la miscela Ar:CO2 (93:7) alla pressione di 3bara, rende comunque difficoltoso il suo utilizzo in un ambiente così ricco di fondo come quello di HL-LHC. Per questo motivo, in collaborazione con i ricercatori dell’INFN di Roma Tre, conduce studi di performance con nuove miscele gassose di prestazioni adeguate per l’utilizzo delle camere MDT a HL-LHC. In particolare studia con raggi cosmici e fasci di particelle del CERN le performance del detector con miscele contenenti CF4. I test sono svolti negli anni 2009 e 2010 e i risultati presentati ai meeting della collaborazione ATLAS-Muon.
ATLAS MDT chamber behaviour after neutron irradiation and in a high rate background, Nucl. Inst. Meth. A 581, 171 (2007)
Intensive irradiation study on Monitored Drift Tubes Chambers, IEEE Trans. Nucl. Sci. 54, 648 (2007)
Commissioning of the ATLAS Muon Spectrometer with cosmic rays, Eur. Phys. J. C (2010) 70: 875–916, DOI 10.1140/epjc/s10052-010-1415-2
Nel 2005 organizza a Cetraro (Cs) il “X ATLAS Muon Workshop” (10-16 luglio 2005) in cui vengono presentati i risultati sullo stato di avanzamento dell’istallazione delle camere nello spettrometro di ATLAS, i risultati dei test di invecchiamento sulle nuove miscele gassose e i risultati dei test beam eseguiti al CERN su un settore completo dello spettrometro.
Nel 2008 entra a far parte della collaborazione dell'esperimento KLOE all'acceleratore e+e- DAFNE dei Laboratori Nazionali di Frascati. La macchina acceleratrice ha appena subito un importante upgrade (2007) per aumentarne la luminosità: la regione di interazione viene modificata per mettere in pratica lo schema “crab waist”. Diventa essenziale misurare la luminosità di Dafne in assenza di KLOE con uno strumento veloce, accurato e assoluto. Insieme a colleghi di Roma1, LNF, Roma3 e LAL realizza tre differenti monitor di luminosità da inserire nella regione di interazione: un calorimetro per Bhabha scattering, un tracciatore GEM per Bhabha scattering e un contatore per Bhabha radiativi. I tre rivelatori diagnostici vengono realizzati e testati in parte nel laboratorio Alte Energie di Cosenza durante l’anno 2007. Alla fine del 2007 questo sistema diagnostico viene istallato nella regione di interazione e in febbraio 2008 inizia a fornire i primi incoraggianti risultati sulla luminosità di Dafne. I tre rivelatori forniscono una misura della luminosità istantanea con un errore sistematico dell’11%. I dati raccolti mostrano che il “crab waist” è il sistema ottico di Dafne per fornire all’esperimento KLOE-2 la luminosità necessaria per le misure dei parametri del Modello Standard e per ricerca di segnali di nuova fisica.
Luminosity measurement at DAFNE for crab waist scheme, EPAC08 (2008) Genova,
Measurement of the luminosity at the DAFNE collider upgraded with the crab waist scheme, LNF preprint 09, arXiv:0909.1913
L’upgrade della macchina acceleratrice Dafne ha un importante impatto sul rivelatore KLOE: il calorimetro a tile piombo-scintillatore che circonda la beam-pipe con lo scopo di aumentare l’accettanza per eventi KL -> 2pi0 confligge con la nuova ottica. È necessario sostituirlo con uno di dimensioni adeguate e caratterizzato da un’alta efficienza per fotoni di energia compresa tra 20 e 300 MeV, da una risoluzione temporale di circa 1ns e da una risoluzione spaziale per la ricostruzione della direzione del fotone di qualche centimetro. Insieme a colleghi di LNF progetta e realizza un calorimetro a tile tungsteno-scintillatore con lettura del segnale luminoso prodotto dalla singola tile mediante fibra ottica connessa a un SiPM per un totale di 2400 canali. Nel laboratorio Alte Energie di Cosenza conduce i test di qualifica dei componenti di base del calorimetro. Inoltre partecipa all’assemblaggio del calorimetro a LNF e ai test di certificazione finali. Altri tre rivelatori arricchiscono l’upgrade di KLOE: il calorimetro a piccolo angolo, l’inner tracker e i due gamma-gamma tagger LowEnergyTagger e HighEnergyTagger. Partecipa alla progettazione e realizzazione dei primi due: del calorimetro a cristalli di LYSO letti con APD conduce la simulazione con GEANT4 e i test beam alla BTF di LNF. Del secondo guida le simulazioni MC delle proprietà di deriva di possibili miscele gassose e con diverse scelte delle tensioni operative. Il rivelatore a GEM cilindrico (primo del suo genere) viene istallato nel luglio del 2013 ed inizia a prendere dati l’anno successivo. Con l’aggiunta di questo nuovo tracciatore la risoluzione sulla ricostruzione del vertice primario e di quelli secondari migliora di un fattore 3.
Nel 2010 guida un'analisi dati per la ricerca di un bosone vettoriale di gauge nel decadimento del mesone phi.
“QCALT: a tile calorimeter for KLOE-2 experiment”, 11th ICATPP Conference on Astroparticle, Particle, Space Physics, Detectors and Medical Physics Applications, Villa Olmo, Como, 5-9 ottobre 2009, DOI: 10.1142/9789814397529_0066
“A new Cylindrical-GEM Inner Tracker for the upgrade of the KLOE experiment”, Nuclear Physics B, Vol 215 Issue 1, June 2011
“Physics with the KLOE-2 experiment at the upgraded Dafne”, EPJC 68, Issue 3-4, 619-681
“U boson searches at KLOE”, Jurnal of Physics 335 (2011), arXiv:1107.2531
Dal 2011 è referente scientifico delle scuole della regione Calabria che hanno aderito al progetto EEE (la scienza nelle scuole) del Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche E. Fermi. Il progetto consiste in una speciale attività di ricerca, in collaborazione con il CERN, l'INFN e il MIUR, sull’origine dei raggi cosmici, condotta con il contributo di studenti e docenti degli Istituti Scolastici Superiori. Alcune delle scuole che hanno aderito al progetto costruiscono presso il CERN un "telescopio" fatto con Multigap Resistive Plate Chambers (MRPC). Il telescopio è formato da tre camere MRPC rettangolari (180x80cm) che una volta realizzate e certificate vengono trasferite presso la scuola superiore che le ha costruite. Qui vengono istallate in una struttura che le tiene sovrapposte e distanziate di circa 50cm. In questa configurazione i telescopi hanno un rate di tracce di circa 40Hz. Tramite strumentazione GPS tutti i telescopi istallati sono sincronizzati tra di loro e formano un network adatto sia alla rivelazione di muoni cosmici che di sciami estesi grandi anche quanto intere cittadine o più, prodotti dai raggi cosmici primari di più alta energia. Nel 2012 istalla e mette in funzione il primo telescopio in Calabria, nel liceo scientifico Scorza di Cosenza. L’anno successivo quello presso il liceo scientifico Fermi di Catanzaro e nel 2017 infine quello presso il liceo Patrizi di Cariati. Dal 2011 ha un incarico di collaborazione scientifica con il Centro Fermi. Dei telescopi calabresi cura il loro buon funzionamento, gli upgrade hardware e software e guida una serie di attività seminariali e laboratoriali per la diffusione delle scienze fisiche nelle scuole d’istruzione superiori.
“Looking at the sub-TeV sky with cosmic muons detected in the EEE MRPC telescopes”, EPJPlus, 130-189 (2015)
“A study of upward going particles with the Extreme Energy Events telescopes”, Nucl. Instr. and Meth. A816 (2016) 142-148
“Test and characterization of multigap resistive plate chambers for the EEE project”, Il Nuovo Cimento 39 C (2016) 294, DOI 10.1393/ncc/i2016-16294-9
“Recent results and performance of the multi-gap resistive plate chambers network for the EEE Project”, Journal of Instrumentation 2016, 11 (11), C11005
“A study of upward going particles with the Extreme Energy Events telescope”, Nucl.Instrum.Meth. A 816 (2016) 142-148
Nel 2012 la Commissione Nazionale di gruppo V dell’INFN approva il progetto "HYDE, Hybrid Detectors for neutrons", finalizzato alla realizzazione di rivelatori ottenuti accoppiando un sensore 3D al silicio ad un materiale scintillante polisilossanico. Il progetto di ricerca è finalizzato alla realizzazione di sistemi per imaging di neutroni lenti e veloci ed è condotto dalla collaborazione tra le sezioni INFN e le Università di Trento, Padova, Legnaro e Cosenza. In questo progetto ha partecipato ai test di caratterizzazione elettrica dei sensori 3D, alla simulazione Monte Carlo Geant4 del rivelatore ibrido. Il lavoro ha permesso di comprendere le principali caratteristiche legate al rivelatore, quali l’efficienza e la geometria ed una significativa ottimizzazione della geometria del rivelatore.
Terminato lo studio di rivelatori ibridi per il progetto HYDE il gruppo di Cosenza entra a far parte della comunità dei rivelatori a pixel per l’upgrade di fase 2 del tracciatore interno di ATLAS. L’upgrade è reso necessario per mantenere le eccellenti prestazioni attuali sulla risoluzione in impulso delle particelle cariche durante HL-LHC. Esso consiste nel sostituire interamente il rivelatore di tracce interno con uno a pixel (denominato ITk), costituito da sensori di nuova generazione, di dimensioni pari a un quarto di quelle odierne e resistenza alla radiazione pari a 2*1016neq/cm2, valore fino ad oggi mai sperimentato. I sensori al silicio con tecnologia 3D rispondono ampiamente ai requisiti più stringenti per l’upgrade di ATLAS. All’interno del gruppo di Cosenza guida i test di caratterizzazione di sensori 3D al fine di valutarne le prestazioni e ottimizzarle per HL-LHC.
Dalle prime collisioni di LHC partecipa all'analisi dei dati nel gruppo di fisica esotica di ATLAS. In particolare si occupa della ricerca di particelle neutre leggere, non appartenenti al modello Standard (MS), che decadono in coppie di leptoni e/o adroni leggeri (LeptonJet) molto collimati e con vita media sufficientemente lunga da produrre decadimenti in ogni regione attiva del detector (Long Lived Particles). Tali particelle, possibili candidati della cosiddetta materia oscura, sono previste in molti modelli Beyond the SM come gauge-mediated SUSY, MSSM with R-parity violation, split SUSY, inelastic dark matter e Hidden Valley Scenarios. Di questi sono molto interessanti quelli che predicono decadimenti del bosone di Higgs o di particelle supersimmetriche in stati finali contenti LJ. Nonostante il MS sia consistente con una moltitudine di fenomeni osservati ai collider nelle ultime decadi, esistono buone ragioni per credere che esso sia incompleto e che segnali di nuova fisica possono manifestarsi in molti modi. Particelle a lunga vita con decadimenti macroscopici è uno di questi. La loro ricerca ha da una parte il grande vantaggio di una segnatura nel detector ben distinguibile da ogni altra particella conosciuta, dall’altra richiede un grande lavoro per la loro identificazione con un apparato general purpose, dal momento che l’hardware ed il software di ATLAS non sono ottimizzati per questi scopi. Per la rivelazione dei prodotti di decadimento delle LLP ha contribuito a sviluppare (e continua a farlo) gli algoritmi di trigger e di ricostruzione di ATLAS ad essi dedicati. Ha condotto le analisi di ricerca di LJs in maniera completamente model-independent fornendo l’efficienza di ricostruzione e di trigger in ATLAS dei LJs in modo da poter essere utilizzate per il re-casting di qualsivoglia modello teorico che preveda la loro produzione. Ad oggi sono stati analizzati e pubblicati i risultati raccolti a 7, 8 e 13TeV. Dal momento che non sono state osservate deviazioni dal fondo atteso dallo Standard Model limiti di esclusione su modelli teorici con bosone di Higgs che decade in LLP e con LJ nello stato finale sono stati determinati in funzione della vita media della LLP stesso.
La ricerca dei LJ è una delle tematiche di fisica di punta del gruppo di Cosenza. Ad essa sono state dedicate numerose tesi di laurea e di dottorato di ricerca. All’inizio del 2016 organizza a Cosenza il mini-workshop Searching for Exotic Hidden Signatures with ATLAS in LHC Run2: Workshop on the Detection of Dark Sector Signals in cui i più recenti risultati sperimentali di ATLAS sono discussi alla luce delle migliori idee teoriche su modelli BSM con produzione di LJ e su modelli cosmologici. Ha presentato i risultati sulle analisi condotte alle conferenze internazionali BOOST2012, ICNFP 2015, HEPMAD2015, EPIPHANY2016, EDU2017.
Dall’inizio del 2017 insieme ai colleghi di gruppi di fisica esotica ha iniziato a preparare una proposta di esperimento per la ricerca di Ultra-Long-Lived-Particles al collider HL-LHC. Dal momento che la lunghezza di decadimento è un parametro sconosciuto, l’unico vincolo è dettato da considerazioni cosmologiche sul Big-Bang-Nucleosynthesis: la lunghezza di decadimento propria sarebbe inferiore a 10^8m. Per rivelare decadimenti con tale lunghezza di decadimento ad HL-LHC è necessario costruire un rivelatore di grande volume e grande superficie posto in superficie, ad un centinaio di metri dal punto di interazione e lungo linea dei fasci. La roccia che separa il punto di interazione e il nuovo rivelatore agirebbe da assorbitore per particelle prompt prodotte durante la collisione. Il rivelatore concettuale proposto (denominato Mathusla) è costituito da 4 piani di RPC sovrapposti per il tracciamento, posti a 20m d’altezza rispetto al pavimento della sala che lo ospiterà. Sul pavimento e sopra il tracciatore è posto un odoscopio di scintillatori per la reiezione ridondante del fondo dovuto principalmente ai raggi cosmici. Il volume racchiuso tra lo strato più basso di scintillatori e quello di RPC è il volume di ricerca. Il segnale prodotto dal decadimento di LLP è caratterizzato da tracce nel volume di ricerca che puntano ad un unico vertice e si collocano in uno stretto cono che punta all’IP di ATLAS (CMS). Questo rivelatore può estendere la sensibilità degli esperimenti ATLAS e CMS sulla misura della vita media e della sezione d’urto pp->h->XX di tre ordini di grandezza, e di 4 ordini di grandezza per DM in mono-X oltre a permettere la rivelazione di LLP con lunghezze di decadimento pari al limite del BBN. Un piccolo dimostratore di 20m^2 è stato montato nella buffer-zone di ATLAS. Sono stati raccolti solo pochi giorni di presa dati alla fine del 2017 durante run di luminosità. La lettera d’intenti è in fase di scrittura.
Search for long-lived neutral particles decaying into lepton jets in proton–proton collisions at sqrt(s) = 13 TeV with the ATLAS detector, CONF-EXOT-2016-01, PoS ICHEP2016 (2017)


Displaced Lepton Jets trigger and reconstruction efficiency in ATLAS in 2015 data, ATL-COM-PHYS-2016-272 

Search for long-lived neutral particles decaying into lepton jets in proton- proton collisions at (s) = 13 TeV with the ATLAS detector, ATL-COM-PHYS-2016-010 

Displaced Lepton Jets search. Efficiency tables for gamma dark reconstruction in ATLAS, ATL-COM-PHYS-2015- 248 

Search for long-lived neutral particles decaying into lepton jets in proton-proton collisions at sqrt(s) = 8 TeV with the ATLAS detector, ATL-COM-PHYS-2014-537, JHEP11(2014)088
Search for Displaced Lepton Jets produced by non-Standard-Model neutral particles in proton-proton collisions at sqrt(s) = 8 TeV with the ATLAS detector, ATL-COM- PHYS-2014-028 

Search for Hidden Valley decays with the ATLAS experiment, ATL-COM-PHYS-2012-1615 

Search for Displaced Muon Jets from light Higgs boson decay in proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 TeV with the ATLAS detector, ATLAS-COM-CONF-2012-112, Phys. Lett. B 721 (2013) 32-50
Analysis of Long-Lived-Particles decay with the MATHUSLA detector, SLAC-PUB16081 (2017), arXiv:1705.06327
New detectors to explore the lifetime frontier, Physics Letter B 767 (2017) 29-36
Per mantenere le eccellenti performance in termini di risoluzione in impulso dello spettrometro per muoni di ATLAS durante il Run3 di LHC e con High-Luminosity-LHC la stazione più interna e più vicina alla linea di fascio dell’acceleratore denominata Small Wheel dovrà essere sostituita. L’aumento della luminosità, infatti, comporta un aumento del rate di particelle per unità di superficie soprattutto nella regione a più alto eta e con questo si innalzerà la rate di trigger dovuta a combinazioni casuali di segnali che simulano il passaggio di un muone. Dopo molti anni di test su prototipi e di ricerche tecnologiche la collaborazione ATLAS ha deciso di adottare le tecnologie MicroMeshgagousSystem e SmalStrip-TGC per la nuova Small Wheel. Entrambe le tecnologie saranno usate per il tracciamento e per il trigger, assicurando così ridondanza e robustezza all’intero sistema. In particolare le MM garantiscono un’ottima risoluzione spaziale (migliore di 100 um per singolo punto) e una discreta risoluzione temporale, mentre le sTGC hanno un’ottima risoluzione temporale (1ns) ed una modesta risoluzione spaziale. L’aggiunta di questo rivelatore nella logica di trigger consentirà di selezionare solo tracce puntanti al vertice e quindi di mantenere una accettabile bandwidth di segnali di trigger. Le NSW avranno la stessa segmentazione di quelle attuali (fatte con MDT e TGC): otto settori larghi alternati con altrettanti stretti. Ciascun settore è diviso ulteriormente in due parti, vicino alla linea dei fasci e lontano. Ci sono quindi 4 diversi moduli MM che verranno costruiti e certificati da 4 distinti consorzi di istituti: SM1 (Italia), SM2 (Germania), LM1 (Francia) e LM2 (Grecia e Russia).
Dal 2012 entra a far parte della comunità delle MM. Partecipa alla definizione del progetto dei moduli e ai test su linee di fascio del CERN di prototipi di MM per verificarne le performance. Nel 2014 assume la responsabilità della finalizzazione dei pannelli di deriva dei moduli SM1. Guida dapprima la finalizzazione dei pannelli di deriva dei due moduli zero, costruiti per definire tooling e procedure di costruzione, e poi quella dei pannelli della produzione seriale. Dal 2015 è responsabile della logistica di tutte le camere MM. Con il gruppo di Cosenza ha sviluppato tutti i tool necessari alla finalizzazione dei pannelli. Primo di tutti quello del test di tenuta al gas dei pannelli di drift e di readout. Nel 2016 organizza a Cosenza il XI ATLAS Italia workshop on Run2 first results in cui vengono presentati i risultati di fisica più importanti ottenuti durante il Run2 dall’analisi dei dati di ATLAS. Vengono inoltre presentati i progressi raggiunti dalla comunità MM sulla costruzione delle camere SM1. Ha un invited talk nell’ambito della conferenza internazionale MPGD2017 tenutasi a Philadelphia nel maggio 2017.
A High granularity position sensitive gaseous detector for high particle flux environments, NIM A376 (1996) 29-35 

A spark-resistant bulk-Micromegas chamber for high-rate applications, NIM A 640 (2011) 110 - 118 

ATLAS New Small Wheel Technical Design Report, CERN- LHCC-2013-006; ATLAS-TDR-020-2013
L'attività scientifica nel campo della fisica sperimentale della particelle elementari è corredata complessivamente da oltre 1100 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali e riguardano l’esperimento DM2 all'acceleratore e+e- DCI di Orsay, FENICE all’acceleratore ADONE di LNF, ZEUS all'acceleratore e-p HERA di Desy, ATLAS al collisionatore p-p LHC del CERN, KLOE all'acceleratore e+e- DAFNE dei LNF e del progetto EEE. Durante questi anni è stato relatore di tesi di 27 studenti, supervisore di 5 tesi di dottorato e responsabile di 3 assegni di ricerca.
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