Buona conoscenza dell'inglese, in quanto lingua principale utilizzata nella letteratura disponibile. Nozioni di base di meccanica quantistica, buona conoscenza della relatività speciale e dell'elettrodinamica classica. Nozioni di fisica delle particelle sono utili a facilitare la comprensione ma non sono essenziali.

Il corso si propone di fornire una visione d'insieme sulle problematiche relative alla sperimentazione in fisica delle particelle: strumentazione, metodi statistici, simulazione, ricostruzione. Il rivelatore ATLAS viene utilizzato come esempio pratico.

Lo studente acquisisce le conoscenze di base per comprendere il funzionamento della strumentazione e dei metodi, tipicamente utilizzati nella fisica nucleare e subnucleare.

Lezione frontale.

Esame orale.

Orario lezioni: lunedì e martedì dalle 14:00 alle 17:00, aula F-3.

Il programma può venire adattato per focalizzarsi su specifici aspetti sperimentali. Se interessati a seguire il corso, contattare preventivamente il docente prima dell'inizio del semestre.

Visione d'insieme dei temi trattati nel corso: animazione riguardante il complesso di acceleratori del CERN, la presa dati degli esperimenti e l'analisi sperimentale.

https://home.cern/resources/video/cern/cern-overview-animation

Misure di collisioni tra particelle

Osservabili e variabili cinematiche
Sezione d'urto, luminosità
Particelle nello stato finale
Accettanza ed efficienza
Parton density function

Acceleratori e rivelatori

Interazione delle particelle ad alte energie
Il rivelatore ATLAS
Trigger, ottimizzazione e prestazioni

Statistica

Incertezza statistica e sistematica
Distribuzioni di probabilità
Propagazione dell'errore
Metodo del Maximum likelihood
Metodo dei minimi quadrati
Significanza statistica
Test di ipotesi
Scoperta ed esclusione

Calibrazione del rivelatore

Informazioni dai dati grezzi
Allineamento
Calibrazione e risoluzione

Identificazione delle particelle

Tracciamento e vertice
Elettroni, fotoni, muoni
Caratterizzazione dei jet
Impulso mancante
Identificazione di b e tau

Simulazione di eventi

Generatori
Simulazione completa e parametrica

Esempi di analisi dati

Ricerca di Higgs
Fisica oltre il Modello Standard
Ricerca di risonanze

"Experimental Techniques in Modern High-Energy Physics. A Beginner‘s Guide", Kazunori Hanagaki, Junichi Tanaka, Makoto Tomoto, Yuji Yamazaki
Disponibile in accesso libero: https://link.springer.com/book/10.1007/978-4-431-56931-2

Altre risorse utili:

- ATLAS e CMS presentano il bosone di Higgs, 4 luglio 2012. https://cds.cern.ch/record/1459565/
- Trasparenze di Fabiola Gianotti https://indico.cern.ch/event/197461/contributions/1478916/attachments/290953/406671/ATLAS_Higgs-CERN-seminar-2012.pdf
- Articolo di ATLAS sulla scoperta del bosone di Higgs: https://arxiv.org/pdf/1207.7214
- Articolo di CMS sulla scoperta del bosone di Higgs: https://arxiv.org/abs/1207.7235
- CLs criterion for limit setting https://indico.cern.ch/event/1357458/