Diverse osservazioni sperimentali indirette hanno ormai confermato che, nell’ambito del modello cosmologico standard, l’86% della materia nell’universo deve essere costituita da Materia Oscura (Dark Matter, DM). Questa deve essere composta da particelle non note e non è visibile se non indirettamente dai suoi effetti gravitazionali.
Uno dei possibili costituenti della Materia Oscura è una classe di particelle note come WIMP (Weakly Interacting Massive Particles); sono particelle neutre con una probabilità molto bassa di interagire con la materia ordinaria.
Il movimento del nostro Sistema Solare (e della Terra al suo interno) rispetto all’alone di DM nella nostra galassia deve generare un “vento” apparente di particelle proveniente dalla costellazione del CIGNO che si può rilevare tramite:
- una modulazione annuale del numero di particelle che raggiungono la terra;
- una più marcata modulazione giornaliera della direzione di provenienza di queste particelle. In questo contesto, la possibilità di rivelare la DM e di riuscire anche a misurarne la direzione di provenienza (permettendo anche di ridurre i fondi della misura) potrebbe essere discriminante per la sua scoperta. L’obiettivo del Progetto CYGNO è di dimostrare le potenzialità di una Time Projection Chamber (TPC) gassosa ad alta risoluzione per esperimenti di ricerca direzionale di DM, in particolare di candidati WIMP nell’intervallo di massa 1-10 GeV. Più in generale, un rivelatore di questo tipo può dimostrarsi adatto per studi dettagliati di eventi rari a bassa energia. La TPC ha una lettura ottica basata su sensori sCMOS ad alta granularità e basso rumore ed è operata con una miscela He:CF4 a pressione atmosferica. Il progetto ha già superato la fase-0 di verifica di principio con prototipi di piccole dimensioni. La fase-1 prevede la costruzione di un dimostratore da 1m3 che verrà installato nei laboratori sotterranei del Gran Sasso dell’INFN. L’obiettivo a lungo termine è di costruire un rivelatore con un volume di 30-100m3 che avrà una elevata sensitività e che potrebbe operare anche in congiunzione con altri rivelatori dello stesso tipo da costruire in altre zone del mondo nell’ambito della proto-collaborazione internazionale CYGNUS.
Nel nostro Dipartimento ci occupiamo, in particolare, di:
- aspetti di simulazione della risposta del rivelatore con l’obiettivo di migliorarne la comprensione e di ottimizzarne il disegno;
- ricostruzione in 3D delle tracce all’interno della TPC, sfruttando algoritmi di Image Reconstruction e Machine Learning, utilizzando dati simulati e facendo confronti con tracce reali ottenute con i prototipi costruiti fino ad oggi.
Membri:
Dottorandi
Argomenti per Tesi di Laurea:
- Ottimizzazione della simulazione e della risposta del rivelatore tramite il confronto con i risultati dei prototipi in risposta a sorgenti radioattive e a raggi cosmici.
- Studio e ottimizzazione degli algoritmi di Image Reconstruction per la ricostruzione in 3D degli eventi, sfruttando dati simulati e dati dai prototipi.
Argomenti per Tesi di Dottorato:
Studio e ottimizzazione della simulazione e della risposta del rivelatore. Ottimizzazione degli algoritmi di tracciamento e valutazione delle prestazioni in diverse condizioni sperimentali. Partecipazione all’installazione, alla presa dati e alla relativa analisi di un nuovo prototipo in fase di installazione nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Partecipazione alla finalizzazione del disegno del dimostratore finale da 1m3, alla sua installazione e operazione nei LNGS e studio delle prestazioni.
Collaborazioni:
INFN
Sapienza Università di Roma
GSSI
Universidade Federal de Juiz de Fora
Universidade de Coimbra
CBPF
University of Sheffield
Per informazioni più dettagliate:
- pagina Link identifier #identifier__145028-4web dell’esperimento
- pagina Link identifier #identifier__138645-5Facebook