Dissertations / Theses on the topic 'Ricerca Nucleare'

Un aspetto irrisolto in biologia molecolare è come l'organizzazione del nucleo regoli l'espressione genica. Nelle sue primissime fasi, l’espressione genica richiede che fattori di trascrizione scansionino il genoma -fra una miriade di DNA non specifico- per trovare geni specifici, un processo che culmina con l'associazione a promotori ed enhancer. I batteri hanno sviluppato speciali meccanismi per eludere l'effetto "sequestrante" del DNA non specifico e accelerare la ricerca, rendendo il processo estremamente efficiente. Non è noto se fattori di trascrizione eucariotici condividano meccanismi simili, né se il nucleo formi compartimenti che facilitano il loro reclutamento. Studi recenti in cellule umane suggeriscono che i fattori di trascrizione regolino il loro processo di ricerca attraverso interazioni deboli con l'ambiente circostante, ma non è chiaro con quali compartimenti nucleari. In questo studio caratterizziamo il meccanismo di ricerca di p53, un fattore di trascrizione umano con importanti funzioni antitumorali, che regola molteplici vie di segnalazione a seguito di danno al DNA, come ad esempio l'arresto del ciclo cellulare e l'apoptosi. Per affrontare questo problema applichiamo una nuova tecnologia di imaging in vivo, che permette di seguire in tempo reale il meccanismo di ricerca di p53 in vari compartimenti nucleari. L'approccio combina una tecnica a singola molecola (single molecule tracking, SMT) -per studiare le interazioni di singole molecole di p53 nel nucleo- con un metodo per mappare compartimenti nel nucleo ad alta risoluzione (multifocal structured-illumination, mSIM). I nostri risultati indicano che p53 "percepisce" la conformazione dell'ambiente nucleare attraverso contatti mediati dalle sue regioni intrinsecamente disordinate. Queste interazioni guidano p53 attraverso compartimenti di cromatina a diversa permeabilità, portandola rapidamente sui suoi geni target per regolarne l'espressione.
A fundamental question in molecular biology is how the organization of the cell nucleus regulates gene expression. In its first steps, gene regulation requires transcription factors (TFs) to scan the genome -among a myriad of DNA random sequences- and find their targets, a process culminating with the association to specific promoters and enhancers. Bacteria have evolved special molecular mechanisms to elude the ‘sequestering’ effect of random DNA and speed up the TF search, making gene regulation extremely efficient. Whether eukaryotic TFs share similar mechanisms, how they find and selects their targets and whether the nucleus define local compartments that may facilitate or exclude their recruitment, is poorly understood. Recent evidence points out that TFs can engage weak and dynamic interactions with the surrounding environment, modulating the search process, but it is unclear what nuclear substructures are involved. In this work we characterize how the human tumor suppressor p53 – an important TF regulating multiple pathways in response to DNA damage such as cell cycle arrest, senescence and apoptosis – searches for its target genes in the cell nucleus, and how nuclear organization controls this process. We apply a novel fluorescence live imaging technology to follow in real-time the search process of p53 through nuclear compartments. The approach combines single molecule tracking (SMT) -to study the dynamic interactions in living nuclei of individual p53 molecules- with multifocal structured-illumination (mSIM), to map distinct compartments in the nucleus at high resolution. We find that p53 ‘perceives’ the conformation of the nuclear environment through contacts mediated by its intrinsically disordered regions (IDRs). These interactions guide p53 through chromatin compartments of different permeability, to efficiently locate p53 targets and induce gene expression.

2011/2012
Lo studio della fisica nucleare in Italia ebbe il suo mito fondativo nelle vicende dei “ragazzi di via Panisperna”, dal nome della via romana in cui sorgevano i laboratori diretti da Enrico Fermi. Dopo aver raggiunto la fama mondiale (in particolare con il Nobel per la fisica di Fermi nel 1938), il gruppo fu disperso a causa della politica (sia razziale che scientifica) del regime fascista. Mentre Fermi ed altri, espatriati in America, davano il proprio determinante contributo alla realizzazione della bomba atomica, in Italia rimase il solo Edoardo Amaldi che, nel dopoguerra, si trovò ad essere, nel Paese e fuori, un fondamentale punto di riferimento per la fisica italiana. Nell’immediato dopoguerra, a fronte di un sostanziale disinteresse del Governo italiano in materia di ricerca, furono le industrie elettriche private a muovere i primi passi verso la ricerca e lo sviluppo della tecnologia nucleare, concedendo il proprio appoggio ad alcuni giovani ricercatori del Politecnico di Milano che diedero vita al CISE (Centro Informazioni Studi Esperienze). Parallelamente, la “comunità dei fisici” iniziava a ritagliarsi un proprio spazio autonomo di manovra. Nel 1951 i gruppi universitari che si occupavano di fisica fondamentale diedero vita all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) mentre l'anno successivo, non senza attriti con il CISE, il Ministero dell'Industria appoggiò la creazione del Comitato Nazionale per le Ricerche Nucleari (CNRN), incaricato di promuovere e occuparsi della fisica nucleare applicata. Alla presidenza fu nominato Francesco Giordani, chimico napoletano legato all'IRI ed agli ambienti del neo meridionalismo. Il Comitato, che solo nel 1960 fu mutato in CNEN (Comitato Nazionale per l'Energia Nucleare) ottenendo la necessaria personalità giuridica, dovette costantemente far fronte alle difficoltà derivanti dalla propria fragilità istituzionale e dalle continue tensioni con l'industria elettrica privata. Ciononostante, sotto la guida del suo Segretario Generale Felice Ippolito, riuscì a dar vita ad importanti realizzazioni (come il Sincrotrone di Frascati o il Centro di ricerche nucleari di Ispra) e diede l'impulso fondamentale che portò alla costruzione, nei primi anni '60, delle prime centrali nucleari in Italia. Questo “periodo aureo” della fisica nucleare applicata iniziò a finire nell’agosto del 1963 quando una dura campagna stampa prese a mettere in discussione le gestione di Ippolito che si ritrovò al centro di un “caso” che da mediatico si fece ben presto giuridico e portò, nel marzo del 1964, all'arresto del Segretario Generale del CNEN per irregolarità amministrative. “Il caso Ippolito”, lungi dall’essere solo un processo per un isolato caso di malversazione, di fatto sancì la fine della ricerca e dello sviluppo del nucleare in Italia, facendo piazza pulita non solo dei progetti di nuove centrali atomiche, ma anche di un certo tipo di gestione degli enti pubblici che aveva fatto dell’elasticità amministrativa il proprio punto di forza, laddove in seguito si impose la burocratizzazione e la lottizzazione politica. Nella tesi in esame ho tentato di individuare, all'interno di un campo di ricerca così vario e così ricco di spunti collocati a cavallo di più discipline storiche (storia e filosofia della scienza, dell'economica e dell'industria, della cultura e della politica, delle relazioni internazionali), alcuni snodi focali ed emblematici che permettessero di sviluppare un percorso di indagine su quello che appariva come un meraviglioso tentativo di far recuperare all'Italia il tempo perduto a causa del regime fascista, in termini di sviluppo tecnologico e scientifico, ma anche culturale e politico. Tale tentativo ottenne risultati di rilievo mondiale nel dopoguerra ma andò incontro ad una nuova sconfitta, nei primi anni '60, quando emerse l'incapacità dello Stato di riformare se stesso per tener dietro ai rapidi mutamenti, non solo tecnici, che la tecnologia d'eccellenza pretende per mantenersi tale. Fin dall'inizio ho individuato in Felice Ippolito il trait d'union tra i fatti caratterizzanti le vicende trattate. Interessato alla ricerca nucleare quale geologo esperto in prospezioni minerarie, in seguito venne nominato Segretario Generale del CNRN e si trovò a rivestire un ruolo chiave, emblematico e rappresentativo, all'interno di un complesso ambiente culturale composto da intellettuali, scienziati ed alti funzionari che parteciparono ad una rete di rapporti all'interno della quale si elaborarono delle organiche strategie di sviluppo per il Paese. Ippolito divenne referente e portavoce di una comunità scientifica che si caratterizzava in quegli anni per il suo rapporto estremamente dialettico e consapevole con tutte le componenti della società, dalla classe politica al mondo dell'industria e dell'economica, dal mondo della cultura alle classi subalterne. Per comprendere l'incontro tra Ippolito e la comunità dei fisici, ho ritenuto di iniziare la tesi con un accenno all'esperienza dei “ragazzi di via Panisperna” e di Enrico Fermi, in particolare. La partenza in treno di Fermi per Stoccolma, il 6 dicembre 1938, dove avrebbe ritirato il premio Nobel prima di espatriare negli Stati Uniti (in fuga dalle leggi razziali ma soprattutto dall'incapacità del regime fascista di comprenderne e sostenerne le iniziative), è stata presentata come evento simbolico e metaforico della perdita di un primo “treno per la modernità” da parte dell'Italia. L'attenzione è stata posta soprattutto su chi rimase sulla banchina di quella stazione, ovvero Edoardo Amaldi, che pur con molti dubbi alla fine scelse di rimanere in Italia diventando il punto di riferimento per eccellenza, in virtù del suo carisma scientifico ed umano, della comunità dei fisici italiani nel dopoguerra. In particolare ho messo in evidenza il rafforzarsi in Amaldi di un punto di vista autonomo su quello che doveva essere il rapporto tra la ricerca scientifica ed il mondo della politica e dell'industria. Mentre oltreoceano Fermi delegava al Governo la valutazione etica e la gestione dei risultati del proprio lavoro scientifico, in Italia il suo allievo Amaldi fin dal dopoguerra iniziò a tessere una rete di rapporti, con l'industria e le aziende controllate dallo Stato, caratterizzati da alcuni principi imprescindibili. Quando gli industriali elettrici privati lo chiamarono al CISE, Amaldi pose perentorie condizioni alla propria partecipazione, come la difesa della sua autonomia scientifica, il rifiuto di ogni principio di segretezza, ed il fatto che la ricerca doveva andare a beneficio dell'intera collettività e non a vantaggio di pochi gruppi privati. Dopo aver delineato alcuni elementi della figura di Amaldi, ho concentrato il mio interesse su Ippolito e sui suoi rapporti con l'ambiente culturale napoletano, liberale e meridionalista, di cui anche Francesco Giordani faceva parte. Attraverso la bibliografia e gli archivi dell'ente, ho esaminato la nascita del CNRN sull'asse Ippolito-Giordani-Pietro Campilli (il Ministro dell'Industria che sostenne il progetto) e di seguito l'insorgere delle tensioni con il CISE e l'industria privata. L'obiettivo è stato di mettere in evidenza l'estrema “coerenza” dell'incontro tra i fisici rappresentati da Amaldi e la politica scientifica portata avanti da Ippolito e Giordani, capaci di soddisfarne sia le ambizioni tecnico scientifiche che etiche e politiche. Con un capitolo intermedio, su tematiche di politica nucleare internazionale, ho introdotto il tema dell'iniziatica Atoms for peace, lanciata dal Presidente americano Eisenhower, che prospettava una politica di disarmo atomico fondata sulla socializzazione della tecnologia nucleare ad uso civile. Rinunciando a proporre un inquadramento storiografico e critico complessivo, ho scelto di render conto della rappresentazione offerta da uno dei protagonisti di quegli anni, ovvero il francese Bertrand Goldschmidt, che influenzò grandemente il punto di vista di Ippolito e degli Amici del Mondo (cui Ippolito si legò) e che oggi testimonia in maniera particolarmente efficace il clima di “euforia atomica” che determinò allora fondamentali scelte di politica energetica europea. L'iniziativa Atoms for Peace diede l'occasione ad Ippolito di avviare un'intesa collaborazione con l'ambiente culturale che ruotava attorno alla rivista «Il Mondo» diretta da Mario Pannunzio e che in quel momento si presentava come la fucina, di stampo liberale radicale, dei progetti politici che portarono in seguito al Centrosinistra. Ripercorrendo le pagine della rivista ho messo in evidenza un percorso di progressiva presa di coscienza sulla questione nucleare. Se fino all'iniziativa Atoms for Peace erano considerate solo le applicazioni militari di tale tecnologia, in seguito e anche grazie all'intervento di Ippolito, il dibattito sul nucleare venne connesso alla questione della produzione energetica vista nella prospettiva della lotta contro i monopoli e per la nazionalizzazione del settore. Su questi temi centrali in quella fase politica (sulla nazionalizzazione del settore elettrico si giocò la battaglia fondamentale per il Centrosinistra), Ippolito in particolare, a metà degli anni '50, iniziò a tessere un discorso unitario tra crescente richiesta energetica, sviluppo della tecnologia nucleare e necessaria nazionalizzazione. Coerenti a questa linea iniziarono ad apparire su «Il Mondo» i “Dialoghi plutonici” di Ernesto Rossi che testimoniavano i rapporti sempre più stretti tra Ippolito e la rivista, nel contesto delle vicissitudini politiche che portarono alla nascita del Partito Radicale ed ai convegni degli Amici del Mondo “La lotta contro i monopoli” e “Atomo ed elettricità”. Usando gli atti dei convegni e analizzando i molti articoli in merito apparsi sulla rivista, ho messo in evidenza il processo che portò, a partire dalle posizioni antistataliste sempre sostenute sulle pagine di «Il Mondo» in particolare da Rossi, al definirsi della presa di posizione nazionalizzatrice espressa durante il convegno “La lotta contro i monopoli”. Del seminario “Atomo ed elettricità” ho ritenuto di particolare interesse l'identificazione operata dai relatori tra esigenze tecnico-scientifiche dell'energia nucleare e opzione nazionalizzatrice che portò ad una lettura prettamente politica delle scelte tecniche da operare in materia di filiere tecnologiche. Lettura che, come evidenzieremo, Ippolito non condividerà a favore di un approccio che preferisce le soluzioni particolari alle analisi universali. Atoms for Peace comporta un rilancio generale della politica nucleare italiana anche in termini di “gara atomica” tra ricerca e sviluppo pubblici e privati. In particolare, ho esaminato il crescente clima di ostilità tra il CNRN e l'industria privata (l'Edison in particolare) e le cause che portarono alle dimissioni di Giordani dalla Presidenza del Comitato. In un capitolo titolato “Come Mattei all'Agip” ho delineato le difficoltà istituzionali che dovette affrontare Ippolito da segretario plenipotenziario del CNRN ed il conseguente sviluppo di un modus operandi problematico che ebbe importanti conseguenze nella creazione del “caso” che sarebbe esploso. Tra le molte vicissitudini del CNRN ho seguito soprattutto il processo che portò alla costruzione delle prime centrali atomiche in Italia con particolar attenzione alla collaborazione tra CNRN e Banca Mondiale che portò alla costruzione della centrale di Garigliano e che sintetizzò istanze meridionaliste e nucleariste. Con il capitolo “Dal CNRN al CNEN” ho esaminato il percorso politico che portò alla nascita del CNEN nel contesto delle trattative per il primo Governo di Centrosinistra e della nazionalizzazione dell'energia elettrica. L'obiettivo è stato in particolare mettere in evidenza le tensioni che andarono delineandosi all'interno del nuovo ente elettrico, l'ENEL, tra le posizioni rappresentate dal Direttore Generale Angelini ed il consigliere Ippolito. Negli ultimi due capitoli ho riassunto in modo antologico l'aspetto più ampiamente trattato dalla storiografia esistente sul tema, ovvero il “caso” mediatico e giuridico che prese il nome del Segretario Generale del CNEN e che portò alla sua incarcerazione. Oltre alla fase processuale, ho ricostruito il quadro politico e gli avvenimenti che portarono alla messa in stato di accusa di Ippolito, nell'estate del 1963, ed alla sua incarcerazione l'anno successivo, che ebbero come diretta conseguenza il drastico ridimensionamento dei programmi nucleari del CNEN. Infine ho proposto un'analisi delle ipotesi interpretative date al “caso Ippolito” evidenziando anche alcuni aspetti che, per varie ragioni, non sono stati ancora indagati. In ultima analisi il presente studio tenta di mettere in luce la complessità della materia trattata che, pur prestandosi per molte ragioni alle semplificazioni complottistiche e dietrologiche di stampo giornalistico, risulta incomprensibile senza una contestualizzazione capace di connettere il percorso della fisica nucleare italiana (che a partire dall'esperienza dei “ragazzi di via Panisperna” tende a pensarsi e muoversi come una “comunità” portatrice di propri interessi e ideali), il dibattito filosofico, culturale e tecnico sulle ragioni e sui mezzi dell'intervento dello Stato nell'economia e sul ruolo di intellettuali e scienziati nella società, ed infine la storia politica italiana, europea ed internazionale che portò alla nascita del Centrosinistra.
XXIV Ciclo
1975

2013/2014
This work discusses how Bottom-quark physics at the Large Hadron Collider (LHC) can be used as a probe to hint to Beyond the Standard Model Physics from a phenomenological point of view. In this contest, the calculation of three observables is presented, all related to the production of one boson (Z, or a Higgs particle of Beyond the Standard Model nature) in association with a bottom-quark. The Polarization Asymmetry of the Z-boson produced in association with a b-quark is computed at Leading Order, using the 5-flavours number scheme, assuming it is measured at the LHC with a center of mass energy of 14 TeV. It is shown how this observable can be used for an accurate determination of the A_b parameter, measured at the Stanford Linear Collider (and, indirectly, at the Large Electron Positron), and known to be in tension with its Standard Model prediction: this strongly motivates its new, independent, determination at the LHC. As an estimate of the theoretical uncertainties affecting the prediction of the Polarization Asymmetry, this is re-computed varying both the renormalization/factorization scale and the Parton Density Function set, showing its strong stability against such effects. The Forward-Backward asymmetry of the b-quark produced in association with a leptonically decaying Z-boson, firstly defined by the candidate, is computed at LO in the 5-flavours number scheme. It is here shown that this observable inherits, from the Polarization Asymmetry of the Z-boson in the same process, stability under factorization/renormalization scale variations and PDF-set choice. For this observable, directly accessible by the LHC experimental collaborations, a complete feasibility study is presented in this work, simulating, with modern tools (MadGraph, PYTHIA, Delphes), both the showering/hadronization processes and the detector response, assuming a final integrated luminosity of 400 fb^-1 with 14 TeV in the center of mass of the colliding proton beams. This allows to determine, for the Forward-Backward asymmetry, an upper bound on the leading experimental systematic and statistical uncertainties at the next LHC run. Finally, the production cross section of a light Higgs boson in association with one b-quark is computed at Next-to-Leading Order in alpha_em in the framework of the Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model. The calculation has been done in the 5FNS, using, respectively, the DRBAR renormalisation scheme to manage Ultraviolet divergencies, and the soft-photon approximation to treat consistently Infrared divergencies. This is the first calculation of the Electromagnetic NLO effect in the NMSSM, which shows a relevant relative magnitude respect to the LO determination of genuinely NMSSM nature.
XXVII Ciclo
1985

2013/2014
Il Modello Standard fornisce una delle piu’ soddisfacenti descrizioni delle proprieta’ delle particelle elementari e delle loro interazioni dato il notevole accordo esistente tra le sue predizioni ed i risultati sperimentali conseguiti negli ultimi decenni. Le predizioni teoriche di questo modello sono state verificate in maniera sempre piu’ accurata da numerosi esperimenti ma ci sono ancora alcuni aspetti che non trovano un’ adeguata spiegazione all’interno di questa teoria. Gli esperimenti a LHC si propongono, quindi, di fornire una risposta alle domande rimaste ancora aperte e ai numerosi problemi teorici irrisolti che possono rappresentare un’ indicazione per la presenza di nuova fisica. L’esplorazione di scenari di nuova fisica non puo’, comunque, prescindere da una solida conoscenza dei processi di Modello Standard che possono rappresentare un fondo importante. Per questo motivo i vasti programmi di fisica degli esperimenti di LHC includono anche misure di processi di Modello Standard. Inoltre, lo studio di questi processi e’ importante in quanto rappresentano test fondamentali per le predizioni teoriche di Cronodinamica Quantistica perturbativa. La produzione associata di bosoni Z in associazione con uno o piu’ getti provenienti dall’adronizzazione di quark pesanti fornisce un test unico per alcune predizioni teoriche. Questo lavoro di tesi verte sullo studio della produzione associata di un bosone Z con esattamente un getto di tipo b o almeno due getti di tipo b. Per eseguire questa misura sono stati usati i dati forniti nel 2012 da LHC ad una energia del centro di massa di 8 TeV e raccolti dall’esperimento CMS (corrispondente ad una luminosita’ integrata di 19.8 fb−1). La prima parte dell’analisi e’ incentrata sulla selezione degli eventi: specifiche richieste su alcune variabili vengono applicate per discriminare la segnatura Z+b. I diversi contributi dei fondi sono estratti da simulazioni Monte Carlo fatta eccezione per il fondo da quark top che e’ stato valutato dai dati. Particolare attenzione e’ stata posta per estrarre la purezza dell’evento, ovvero stimare il vero numero di getti di tipo b. Questo e’ stato fatto simultaneamente nei campioni selezionati Z + 1b e Z + 2b per poter tenere conto di possibili migrazioni di eventi da un campione all’altro a causa di inefficenze dell’algoritmo usato per l’identificazione del tipo di getto. Per poter confrontare i risultati sperimentali ottenuti con i calcoli teorici e’ necessario correggere le quantita’ misurate dagli effetti del rivelatore. Diverse sorgenti di incertezze sistematiche sulla misura sono state, infine, studiate. Le sezioni d’urto differenziali misurate in funzione di diverse osservabili sono state quindi confrontate con diverse predizioni teoriche che implementano diverse approcci nel calcolo (schema 4-flavor, schema 5-flavor).
XXVII Ciclo
1984

2008/2009
The intense and unpredictable flashes of gamma rays in the energy band (10 keV – 1 MeV), called Gamma-Ray Bursts (GRB), were discovered in the late 60's. Since then several experiments were dedicated to detect and understand these phenomena. Up to now, we do not have yet a complete explanation for the GRB progenitors and their emission mechanism. In the first phase, the so-called prompt phase, lasting from few ms to tens of seconds, these bursts emit mainly in the band from hard-X to soft gamma. In a longer second phase, called afterglow, the GRB emission ranges from the radio frequencies to the X-ray band. The hard gamma band (>50 MeV), both in the prompt and in the afterglow phase, was poorly explored until the gamma-ray experiment EGRET flown on the Compton Gamma-ray Observatory (CGRO). Nevertheless EGRET detected only 5 GRBs in the band >200 MeV in 7 years of operation. Nowadays 2 gamma-ray experiments AGILE and Fermi/LAT are currently in operation. The number of detected burst with emitted energy >50 MeV is already more than duplicated by these two missions. The two experiments are based on the same high energy gamma-ray detection technique so these two experiments are similar: their core is made of a silicon tracker with tungsten conversion layers, surrounded by a plastic scintillator to veto cosmic-ray particles events. Below the tracker, a calorimeter provides the measure of the energy of the produced pairs. The main differences between the experiments are the larger effective area of the Fermi/LAT (~10 times larger) and its deeper calorimeter. On board of the satellites that host LAT and AGILE there are other 2 experiments respectively: the Fermi/GBM dedicated to the GRB science in the 8 keV-40 MeV band and the SuperAGILE that is a X-ray detector operational in the 18-60 keV band. Fermi/GBM, SuperAGILE and the Mini Calorimeter in the AGILE mission can independently trigger on a burst event respectively in the energy band (8 keV – 40 MeV), (18-60 keV) and (0.3-100 MeV). Their FoV is quite different however, ranging from 2 sr for SuperAGILE to almost 4 sr for MiniCalorimeter and 6 sr for FermiGBM. If the burst, triggered by these instruments or by other missions, is in the field of view of one of the two gamma-ray detectors a high energy signal is searched. In the AGILE pipeline the GRB signal is searched in the burst prompt time interval. During this time interval both background and signal are supposed to follow a Poisson distribution and the signal to be non-negative. The background average rate is computed before the burst trigger, in the same signal extraction region (15deg from the GRB position), with the same analysis cuts and in a time interval at least 10 times longer than the signal duration. Instead in the Fermi/LAT pipeline a map of the test statistic variable is computed. The test statistic distribution indicates how much the data differ from the background model used. In this thesis the non-detection cases are considered: a methodology for the computation of the upper limit on the signal is proposed. This method is based on the Bayesian statistics and was elaborated from Helene in 1984 (Helene, O. 1984, Nuclear Instruments and Methods 228, 120), it considers a Poisson fluctuation of the known background mean and of the estimated signal in the region of interest. The applications of this upper limit computing method to the AGILE and the Fermi/LAT data are also showed deriving upper limit on GRB flux. The AGILE energy coverage is smaller but starts from lower energy with respect the actual Fermi/LAT energy band. In the AGILE energy range above 30 MeV and till 2 GeV, the estimated GRB flux upper limits range between 1x10-3 and 1x10-2 ph s-1cm-2. Instead the Fermi/LAT flux upper limit is roughly 5x10-5 ph s-1cm-2 in the energy range from 100 MeV to 100 GeV. The studies of the upper limits help to understand the GRB emission mechanisms: most of these bursts are not detected in the highest energy band even if the extrapolation of their spectra from the low energy band predicts a detectable flux from those two instruments. On the other case there are some GRBs with low energy spectra predicting a non detectable H.E. flux but with high energy photons clearly detected. These photons indicate the existence of a new component above 100 MeV in the GRB photon spectrum extending up to the GeV region. This thesis gives a new contribution on the computation of the upper limits on the GRB flux in both the gamma-ray experiments operating nowadays. The thesis will concentrate in particular on the study of the upper limits in the interesting cases, when a high energy signal is predicted but not detected, giving some interesting hints on the GRB source physics.
1982

2010/2011
In quark top, scoperto al collisionatore ppbar Teavtron nel 1995, è stato osservato in collisioni pp a LHC dagli esperimenti ATLAS e CMS nel 2010. L'analisi sviluppata dal candidato e presentata in questa tesi è stata oggetto della prima pubblicazione sulla fisica del quark top da parte della collaborazione ATLAS: la misura di sezione d'urto di produzione di coppie top-antitop (ttbar). L'analisi è stata aggiornata utilizzando la totalità dei dati di collisioni pp a 7 TeV raccolti tra agosto 2010 e agosto 2011. Nell'analisi vengono selezionati stati finali contenenti un elettrone o un muone, getti adronici ed energia mancante, richiedendo inoltre la presenza di almeno un getto identificato come originato da un quark b. La sezione d'urto è ottenuta utilizzando un metodo di conteggio, per il quale è necessaria una stima precisa dei processi di fondo. Per questa ragione vengono descritti in dettaglio e discussi i metodi di stima dei fondi principali: QCD e W+getti. Il risultato ottenuto utilizzando i dai raccolti nel 2011 è inoltre utilizzato per estrarre una misura indiretta di massa del quark top. Analizzando i dati raccolti nel 2010, che corrispondono a una luminosità intergata di 35 pb^(-1), viene misurata una sezione d'urto di: sigma(ttbar) = 156 +36 -30 pb mentre il valore ottenuto con i 2.05 fb^(-1) di dati analizzati nel 2011 risulta: sigma(ttbar) = 164 +20 -17 pb La stima indiretta della massa del quark top, estratta da quest'ultimo valore misurato di sezione d'urto, risulta: m(top,pole) = 173.3 +6.3 -6.0 GeV/c^2. Le sezioni d'urto misurate sono in buon accordo con le predizioni teoriche e con le altre misure pubblicate da ATLAS e CMS. Il valore di massa indirettamente ottenuto è in accordo con le più precise misure dirette.
--------------------------------------------- The top quark, discovered at the Tevatron ppbar collider in 1995, has been observed in pp collisions at the LHC by both the ATLAS and CMS experiments in 2010. The analysis developed by the candidate and presented in this thesis has been subject of the first publication of the ATLAS experiment on top quark physics: the measurement of the top-antitop (ttbar) total production cross-section. The analysis is here updated with the full 7 TeV pp collision data collected between August 2010 and August 2011. Final states containing one electron or muon, jets and missing energy are selected, requiring at least one of the jets to be tagged as coming from the hadronization of a b-quark. The cross-section is extracted using a counting method, for which an accurate background estimation is crucial. For this reason, the data-driven methods used to extract the main QCD and W+jets backgrounds are described and discussed. The results of the cross-section measurement using 2011 data are also used to derive an indirect measurement of the top quark mass. Analysing the data collected in 2010, corresponding to an integrated luminosity of 35 pb^(-1), a cross-section of: sigma(ttbar) = 156 +36 -30 pb is extracted, while with the 2.05 fb^(-1) of data analysed in 2011 a cross-section of: sigma(ttbar) = 164 +20 -17 pb is obtained. The latter result is used to extract the following top mass value: m(top,pole) = 173.3 +6.3 -6.0 GeV/c^2. The cross-section results are in good agreement with the theoretical predictions and with the other measurements done in ATLAS and CMS. The top mass obtained from this cross-section measurement agrees with the world average value.
XXIV Ciclo
1983

2011/2012
The subject of the present PhD thesis is the study of the production of light hypernuclei in ultra-relativistic Pb-Pb collisions with ALICE (A Large Ion Collider Experiment), one of the four major experiments at the LHC (Large Hadron Collider). The main physics goal of the ALICE experiment is the investigation of the properties of the strongly interacting matter at high energy density ($>$ 10 GeV/fm$^3$) and high temperature ($\approx$ 0.2 GeV) conditions. According to the lattice Quantum Chromo Dynamics (QCD) calculations, under these conditions (i.e. high temperature and large energy density) hadronic matter undergoes a phase transition to a ``plasma'' of deconfined quarks and gluons (Quark Gluon Plasma, QGP). In the first chapter of the thesis a general introduction to the heavy-ion physics will be given. Then the main quantities related to QGP formation (i.e. \textit{probes}) will be described. Finally the most important results obtained at SPS, RHIC and LHC experiments will be shown and discussed. In the second chapter a short description of the LHC and its experimental conditions will be reported and an overview of the ALICE experiment will be given. A description of the different detectors and their performances during data taking will be described; in addition a description of the computing framework will be given. The third chapter will be devoted to an introduction of the (anti)(hyper)nuclei production in heavy-ion collisions. The two main approaches which are believed to govern nuclei production (i.e. coalescence and thermal models) will be described, and an overview on the results at different energies will be shown. A comparison of the theoretical results will be also shown, with particular regards to the energies at the LHC. The fourth chapter is devoted to the description of the analysis method used to get (anti)hypertriton production yield in \PbPb~collisions at $\sqrt{s_{\rm{NN}}}$ = 2.76~TeV with the ALICE experiment via its mesonic decay \hyp~$\rightarrow$ \he + \pim (\antihyp $\rightarrow$ \antihe + \pip). In the beginning of the chapter the analysis technique used for particle identification and for the determination of secondary vertices will be described. The analysis will be divided into two distinct parts: the first one based on the data sample collected by the ALICE experiment during the first LHC heavy-ion run held at the end of 2010, while the second one based on data collected at the end of 2011. A detailed description of the study on efficiency evaluation and signal extraction will be shown for both analysis, together with a study of the systematic uncertainties. The results on the production yield of (anti)hypertriton will also be shown. The estimation of the hypertriton lifetime will be provided in the final section of the chapter.\\ In the fifth chapter the method used to obtain the \pt~spectrum of \he~will be presented. The raw spectra, the efficiency evaluation, systematic errors and feed-down from \hyp~will be presented. The final spectrum will be used to evaluate the production yield of \he(\antihe) in the whole \pt~region, from 0 to $\infty$. \\ Finally, in the last chapter, the present experimental results will be compared with published relevant results and with the most recent theoretical findings. Moreover, the measurement of the ``Strangeness Population Factor'' [S$_{3}$= \hyp/\he/($\Lambda$/p)] at the LHC energies will be provided. This quantity is a valuable tool to probe the nature of dense matter created in high-energy heavy-ion collisions and to validate theoretical models.
-------------------------------------------------------------------------------------------------- Questa tesi è dedicata allo studio della produzione di ipernuclei leggeri in collisioni ultra-relativistiche di ioni piombo (Pb) con l'esperimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment), uno dei quattro grandi esperimenti del Large Hadron Collider (LHC) del CERN. Il principale obiettivo scientifico dell'esperimenento ALICE è lo studio delle proprietà della materia in condizioni estreme di energia (> 10 GeV/fm^3) e di temperatura (~ 0.2 GeV) mediante lo studio di collisioni di ioni piombo. Calcoli di Cromo Dinamica Quantistica (QCD) su reticolo prevedono, infatti, che in condizioni di alta temparatura e grande energia la materia adronica subisca un transizione di fase verso un ``plasma'' di quark e gluoni deconfinati (Quark Gluon Plasma, QGP). Nel primo capitolo della tesi verranno descritte in maniera generale la fisica degli ioni pesanti e le grandezze caratterische usate per provare la formazione del QGP (probes). Verranno quindi mostrati e discussi i risultati sperimentali che possono provare l'esistenza di uno stato deconfinato della materia nucleare ottenuti agli esperimenti a SPS, RHIC e LHC. Nel secondo capitolo saranno brevemente presentati il Large Hadron Collider (LHC) e le condizioni sperimentali di lavoro durante i primi tre anni di presa dati; in seguito verrà data un'ampia panoramica dell'esperimento ALICE. Saranno descritti i differenti sotto-rivelatori che formano l'esperimento e verranno inoltre mostrate le loro performance durante l'acquisione dati; inoltre verrà fornita una descrizione del framework di calcolo utilizzato nell'analisi dei dati. Il terzo capitolo sarà dedicato alla descrizione dei maccanismi di produzione di (anti)(iper)nuclei in collisioni di ioni pesanti: verranno descritti i due meccanismi di produzione che si ritiene governino la loro produzione (coalescenza e modello termico) e verrà mostrata una panoramica sui risultati ottenuti a diverse energie. Inotre saranno presentati diversi calcoli teorici, ponendo particolare attenzione ai risultati aspettati all'energia di LHC. Il quarto capitolo contiene la descrizione del metodo di analisi utilizzato per valutare lo yield di pruduzione dell'(anti)ipertritone attraverso il suo canale di decadimento mesonico \hyp~$\rightarrow$ \he + \pim (\antihyp $\rightarrow$ \antihe + \pip) in collisioni \PbPb~con energia nel centro di massa $\sqrt{s_{\rm{NN}}}$ = 2.76~TeV. Inizialmente verrà descritta la tecnica di analisi utilizzata per l'identificazione di particelle e dei vertici secondari, quindi sarà fornita la descrizione dettagliata della tecnica di analisi. L'analisi dei dati è stata siddivisa in due distinte parti: la prima è dedicata alla descrizione della procedura utilizzata per l'analisi dei dati raccolti da ALICE durante la prima acquisizione di collisioni Pb--Pb alla fine del 2010; nella seconda parte, invece, verrà descritta la procedura di analisi dei dati raccolti durante la seconda presa dati nel Dicembre 2011. Verranno quindi descritte in modo dettagliato l'estrazione del segnale, lo studio del fondo combinatoriale e gli errori sistematici. Infine, nella parte finale del capitolo, varrà fornita una stima della vita media dell'ipertritone.\\ Nel quinto capitolo sarà presentato il metodo usato per ottenere lo spettro in pT di (anti-3He)3He. Verranno descritti: la procedura di estrazione del segnale, la stima dell'efficienza in funzione del momento trasverso, la valutazione degli errori sistematici e la procedure usata per sottrarre il feed-down dovuto al decadimento dell'ipertitone. Lo spettro verrà quindi utilizzato per valutare lo yield di produzione di (anti-3He) 3He. Infine, nel sesto e ultimo capitolo, i risultati sperimentali ottenuti verranno confrontati con i risultati teorici discussi nel Capitolo 3.
XXV Ciclo
1985

2013/2014
Il Modello Standard delle particelle elementari è senza dubbio una delle teorie che hanno riscosso il maggior quantitativo di successo nella storia della fisica. La recente scoperta del bosone di Higgs, ad opera degli esperimenti ATLAS e CMS operanti presso il Large Hadron Collider (LHC) di Ginevra, è solamente l’ultima di una lunga serie di predizioni teoriche confermate dall’esperimento. Il meccanismo di produzione di quark b in associazione a bosoni vettori W e Z si inquadra all’interno della fenomenologia del Modello Standard, ma la sua predizione teorica presenta alcune interessanti sfide collegate alla complessità dei calcoli perturbativi nel campo della Cromodinamica Quantistica e alla descrizione del quark b all’interno del protone. Molti sviluppi sono stati fatti di recente in questo contesto tramite lo sviluppo di diversi modelli per la produzione del quark b. Questi risultati presuppongono diverse approssimazioni allo scopo di rendere il calcolo fattibile. La misura della sezione d’urto di produzione per questi processi costituisce quindi un ingrediente importante alla comprensioni di simili processi. Nel presente lavoro, la sezione d’urto per la produzione inclusiva di un bosone vettore W in associazione con una coppia di quark b è stata misurata sfruttando l’insieme di collisioni protone-protone prodotte da LHC ad un energia nel centro di massa pari a 8 TeV. Si è osservato il bosone vettore W tramite il suo decadimento in un elettrone o in un muone ed in un neutrino, mentre ciascun getto adronico originato da un b quark è stati identificato tramite la presenza di un adrone B associato ad un vertice di decadimento secondario. L’analisi è stata effettuata su un campione di collisioni consistente di una luminosità pari a 19.6/fb. La misura della produzione di eventi W+bb è inoltre importante in quanto essa costituisce un fondo irriducibile ad altri processi fisici di grande interesse quali la produzione di W in associazione al bosone di Higgs nel suo canale di decadimento in coppie di quark b. Altri processi del Modello Standard che producono uno stato finale simile al processo studiato nella presente tesi sono costituiti dalla produzione di coppie di quark top , quark top singoli o dalla produzione di coppie di bosoni vettori. Infine, lo stato finale del processo W+bb può costituire un fondo irriducibile per processi di nuova fisica oltre il Modello Standard, quali ad esempio la produzione di particelle supersimmetriche.
The Standard Model of elementary particles is without any doubt one of the most successful theories in the history of physics. The recent discovery of the Higgs boson, thanks to the analysis of the Large Hadron Collider data performed by the ATLAS and CMS experiments, is the last and most striking of a long series of predictions of this theory confirmed by experimental evidence. The production mechanism of bottom quark pairs in association with W or Z vector bosons in proton-proton collisions is comprised within the phenomenology of the Standard Model, but nevertheless its theoretical prediction presents some interesting challenges which are connected with the complexity of perturbative calculations in the context of QCD interactions and with the description of the b quark content of the proton. Many developments have been recently made in this regard with the implementation of several models for the production of b quarks. These results are based on different approximations in order to overcome the difficulties of this calculation. A precise experimental measurement of the production cross section for these processes therefore provides an important input to the refinement of perturbative QCD calculations. In this work, the inclusive production cross section for a W boson and a pair of jets from b quarks is measured using the sample of proton-proton collisions at a center of mass energy of 8 TeV collected by the CMS experiment at the LHC. The W boson is observed via its decay to a muon or electron and a neutrino, while each b-jet is identified by the presence of a B hadron with a displaced secondary vertex. The analysis is performed on a sample of proton-proton collisions corresponding to an integrated luminosity of 19.6/fb. The measurement of the production of W+bb events is also important because this process is an irreducible background to other interesting physics processes involving the production of a Standard Model Higgs boson decaying to a b-jet pair in association with a W. Other Standard Model processes produce final states with a similar experimental signature to the one studied in this thesis, such as the production of top quark pairs, single top quarks or dibosons. Eventually, the final state of W+bb events may mimic the decay of particles predicted by new physics theories beyond the Standard Model, most notably the decay of particles predicted by Supersymmetry.
XXVII Ciclo
1986

2008/2009
Neutron induced fission cross sections of 233U, 238U, 241Am, 243Am and 245Cm in the energy range between 500 keV and 20 MeV obtained at the n_TOF Neutron Time of Flight facility at CERN (Geneve) are presented. Fission fragments had been detected by a gas counter with good discrimination between nuclear fission products and background events. A comparison between the extracted cross sections, previous experimental results and evaluated libraries is reported.
In questa tesi sono presentate le sezoni d'urto indotte da neutroni di energia compresa tra 500 KeV e 20 MeV su 233U, 238U, 241Am, 243Am e 245Cm ottenute alla facility di tempo di volo n_TOF al CERN (Geneve). I frammenti di fissione sono stati rivelati da un contatore a gas con una buona capacit\`a di discriminare i prodotti di fissione dagli eventi di background. La tesi riporta un paragone tra le sezioni estratte, i dati sperimentali ottenuti in passato da altri gruppi e le principali librerie valutative.
1980

2009/2010
La presente tesi si basa sul lavoro da me e ettuato nell'ambito della collaborazione ALICE. L'obiettivo scientifi co principale dell'esperimento é quello di investigare le proprietà della materia fortemente interagente fino alle elevatissime densità di energia (> 10 GeV/fm^3) e temperatura (~ 0.2 GeV) che verranno fornite da LHC e che ci si aspetta caratterizzino il mezzo formato nelle collisioni tra ioni pesanti a questi regimi. Calcoli di Cromo Dinamica Quantistica (QCD) su reticolo prevedono che in tali condizioni, il confi namento dei quark in adroni privi di carica di colore scompaia e si formi un plasma di quark e gluoni, denominato Quark-Gluon Plasma (QGP). Nelle ultime due decadi, numerose indicazioni della formazione di questo stato della materia sono state osservate negli esperimenti al CERN-SPS ( sqrt{s_{NN}} = 17.3 GeV) e al BNL-RHIC ( sqrt{s_{NN}} = 200 GeV). ALICE, quindi, grazie alle energie con cui opera e potrà operare in futuro, aprirà una porta in un regime totalmente nuovo e sinora inesplorato nel campo della sica delle interazioni forti. Il primo capitolo della tesi descrive per linee generali i fondamenti della QCD descrivendo le basi della sica del Plasma di Quark e Gluoni. Si so erma quindi nella descrizione di grandezze caratteristiche del tipo di fisica sotto esame e delle osservabili (probes) che possono testimonare la comparsa del QGP nelle collisioni fra ioni pesanti, con attenzione particolare riguardo a quelle legate alla produzione di stranezza. Vengono inoltre illustrati alcuni dei risultati principali ottenuti dagli esperimenti all'SPS e a RHIC nonché alcune delle primissime misure e ffettuate da ALICE. Nel secondo capitolo é presentata una breve descrizione della macchina LHC seguita da un'ampia panoramica delle varie componenti del rivelatore ALICE, delle rispettive prestazioni, nonché del framework di calcolo messo a punto per la gestione e l'analisi dell'enorme mole di dati prodotti dall'esperimento. Il terzo capitolo approfondisce in maniera piú specifi ca uno degli aspetti piú rilevanti della fi sica studiata da ALICE, ovvero la fi sica delle risonanze strane quale strumento per lo studio della evoluzione dinamica del QGP, in particolare durante la fase di ra reddamento. Tra le numerose risonanze strane oggetto di possibile indagine, alcuni modelli teorici conferiscono particolare rilevanza alla risonanza Sigma(1385) della quale verrano discusse le caratteristiche e gli studi che la concernono eff ettuati dall'esperimento STAR a RHIC. Il quarto capitolo entra quindi nell'ambito speci fico del lavoro svolto per questa tesi, ovvero lo studio della Sigma(1385) in ALICE, in collisioni protone-protone, nel canale di decadimento forte Lambda-pi. Verranno dapprima illustrati gli studi eff ettuati su simulazioni protone-protone all'energia di 10 TeV nel centro di massa, realizzati al ne di mettere a punto la procedura di analisi. Saranno descritte la procedura implementata per l'estrazione del segnale, la valutazione del fondo ed il fi t ai dati, nonché lo studio portato avanti per l'ottimizzazione dei tagli implementati al fine di massimizzare il rapporto segnale su rumore e la valutazione delle incertezze sistematiche. Il quinto ed ultimo capitolo illustrerà l'applicazione delle procedure descritte ai dati raccolti in collisioni protone-protone alle energie di 900 GeV e 7 TeV nel centro di massa, analisi fondamentale per il tuning dei modelli esistenti nonché come riferimento per le analisi in collisioni piombo-piombo che non rientrano nell'ambito di questa tesi. I tagli applicati sono stati quindi nuovamente ottimizzati in modo da verificare la bontà del metodo messo a punto su dati simulati e sono state valutate le incertezze sistematiche. Il capitolo termina con l'illustrazione dei risultati ottenuti. Dapprima i valori di massa e larghezza estratti dalle distribuzioni integrali in massa invariante, riscontrati in accordo con i valori riportati nel Particle Data Book; poi gli spettri di fferenziali in funzione del momento e della massa trasversi opportunamente ttati. I risultati vengono infine confrontati sia con le simulazioni prodotte alla medesima energia realizzate sulla base di diversi modelli teorici sia, in via del tutto preliminare, con i risultati ottenuti da STAR a sqrt{s} = 200 GeV.
This thesis work was carried out in the context of the ALICE collaboration. The ALICE (A Large Ion Collider Experiment) experiment will study Pb-Pb collisions at the Large Hadron Collider (LHC) until the center of mass energy per nucleon pair sqrt{s_{NN}} = 5.5 TeV, the highest ever reached. The main physics goal of the experiment is the creation and the investigation of the properties of the strongly-interacting matter in the conditions of high energy density (> 10 GeV/fm^3) and high temperatures (~ 0.2 GeV), expected to characterize the medium formed in central heavy-ion collisions at these energies. Under these conditions, according to lattice Quantum Chromo Dynamics (QCD) calculations, quark confinement into colorless hadrons should fade and a deconfined Quark-Gluon Plasma (QGP) should be formed. In the past two decades, experiments at CERN-SPS ( sqrt{s_{NN} = 17.3 GeV) and BNL-RHIC ( sqrt{s_{NN} = 200 GeV) have gathered ample evidences for the formation of this state of matter. ALICE, therefore, thanks to the energies available now and in the next future, will open a door in a whole and completely unexplored new regime for the physics of the strong interactions. The first chapter of this thesis describes at a general level the cornerstones of the QCD and of the Quark-Gluon Plasma physics. Then it concentrates on the description of the main quantities related to the topics under analysis and on the so-called probes of the creation of the QGP in heavy-ion collisions. Particular attention will be put on the strangeness production related probes. Moreover some of the most important results obtained by the experiments at SPS and RHIC will be presented together with the very first measurements performed by ALICE. A very short description of the LHC machine and its features opens the second chapter followed by a wide overview of the ALICE detector and of its performances, in addiction with a description of the computing framework built for the collection and the analysis of the huge amount of data provided by the experiment. The third chapter will describe in more details one of the most relevant aspects of the physics studied by ALICE, i.e. the physics of the strange resonances as fundamental tool for the QGP dynamic evolution analysis, in particular during the freeze-out phase. Among them, some theoretical models consider much relevant the Sigma(1385). It will be described in detail, with particular attention to the studies performed on it by the STAR experiment at RHIC. The forth chapter is dedicated to this specific topic, i.e. the Sigma(1385) study at ALICE in proton-proton collisions, in the strong decay channel Lambda-pi. First of all the studies performed on simulated data at sqrt{s} = 10 TeV will be described. They were realized in order to built a dedicated analysis procedure. The implemented method for the signal extraction, background evaluation and the data fit will be described together with the optimized cuts introduced in order to find an optimal set able to maximize the signal over background ratio. Then the systematic uncertainties evaluation is presented. The application of the described procedure to the data collected in proton-proton collisions at sqrt{s} = 900 GeV and 7 TeV, is then presented in the fifth and last chapter. This analysis is crucial for the tuning of the existing models and is an important benchmark for the next lead-lead collisions analysis. A new cut optimization will be performed in order to check the consistence of the procedure built using the simulated data. The systematic uncertainties will be evaluated at both energies. The results obtained (both integral and di erential in the transverse momentum) will be shown and discussed together with a comparison with some dedicated simulations provided at the same energy with different models and with a very preliminary comparison with the STAR results at sqrt{s} = 200 GeV.
XXIII Ciclo
1982

2011/2012
In this thesis differential cross sections measurements of Z boson and jets associated production (Z + jets) will be presented; they are obtained by analyzing a large part of the 2011 dataset that corresponds to a total integrated luminosity of 4.89 1/fb. This type of processes are central in the physics program of LHC. The study of jets produced with Z provides a stringent and important test of perturbative QCD. In addition, a precise measurement of the Z + jets cross sections is crucial since these processes are a significant background in searches for new physics. This work is organized as follows. First an introduction to the SM theory, to the Z + jets physics and to the Monte Carlo generators is given, then a summary of the main features of the CMS detector is presented. The description of how the reconstruction and the identification of the particles is done in CMS, with a particular attention to the electron and jets, is reported, followed by the discussion about the performance of the electron reconstruction algorithms used in CMS. Finally the measurement of the differential cross sections for the Z + jets associated production and the obtained results are described.
XXV Ciclo
1985

2009/2010
La sezione d'urto che descrive la diff usione profondamente inelastica di un leptone carico (mu+) su di un nucleone (protone) polarizzato trasversalmente rispetto alla direzione del moto con identifi cazione di almeno un adrone nello stato finale presenta otto modulazioni azimutali, rispetto al piano de finito dallo spin del nucleone bersaglio e dal momento del leptone incidente. Tra queste le meglio conosciute sono dovute all'eff etto Collins e all'eff etto Sivers. Il primo eff etto è la frammentazione di un quark polarizzato trasversalmente in un adrone e l'ampiezza della modulazione è data dalla convoluzione della "trasversità" (ovvero la funzione di distribuzione che descrive i partoni polarizzati parallelamente o antiparallelamente allo spin del nucleone, per nucleoni polarizzati trasversalmente) con la funzione di frammentazione di Collins. L'eff etto Sivers è dovuto alla distribuzione di momento trasverso dei partoni all'interno del nucleone. Le rimanenti sei modulazioni sono dovute ad altre correlazioni tra la polarizzazione o il momento trasverso del partone e lo spin del nucleone. Il lavoro presentato in questa tesi è la misura dell'ampiezza delle modulazioni azimutali (asimmetrie) per i dati raccolti nel 2007 dall'esperimento COMPASS, usando un bersaglio di NH3 per accedere al protone polarizzato, focalizzando l'attenzione sulle asimmetrie di Collins e Sivers. Le asimmetrie sono state misurate sia su un campione di adroni carichi che su adroni identi cati con il rivelatore di luce Cerenkov RICH-1. Ampia parte del lavoro è stata dedicata alla determinazione dell'errore sistematico della misura.
The Semi-Inclusive Deep Inelastic Scattering (SIDIS) cross section, that describes the scattering of a charged lepton (mu+) o a nucleon (proton) transversely polarised with respect to its momentum, and with the detection of a hadron in the final state, has 8 independent azimuthal modulations, that depends on the spin of the target nucleon and on the lepton momentum. Among these modulations, the most famous are due to the Collins and Sivers eff ects. The Collins eff ect is the asymmetric fragmentation of a polarised quark into a hadron, and the amplitude of the modulation is proportional to the Collins fragmentation function with the transversity parton distribution function, that gives the probability difference to find a quark with the polarisation parallel or anti-parallel to the nucleon spin in a transversely polarised nucleon. The Sivers effect is due to the coupling of the quark transverse momentum and the spin in a transversely polarised nucleon. The other six modulations are due to other correlations between the quark polarisation or the quark transverse momentum and the nucleon spin. The work presented in this Thesis is the measurement of the amplitude of the azimuthal modulations (asymmetries) on the data of the COMPASS experiment, collected in 2007 using a NH3 target to access the polarised proton, focusing on the Collins and Sivers asymmetries. The asymmetries have been measured both the charged hadrons and on hadrons identif ied making use of the ring-imaging Cherenkov detector RICH-1 . Large part of the work presented here is devoted to the determination of the systematic error of the measurement.
XXIII Ciclo
1982

2013/2014
Per uno studio completo che parte dalla materia oscura e va all'origine e propagazione dei raggi cosmici, quello multi canale è uno degli approcci migliori per risolvere i quesiti irrisolti della fisica delle astroparticelle. GAMMA-400, grazie alla sua natura duale, dedita allo studio di raggi cosmici (elettroni fino alle energie del TeV e protoni e nuclei fino a 10^{15}-10^{16} eV) e raggi gamma (da 50 MeV fino a qualche TeV), si dedicherà allo studio di questi problemi. Lo scopo di questa tesi è lo studio delle prestazioni di GAMMA-400 per l'osservazione dei raggi gamma. Due diverse configurazioni della geometria sono state studiate: la "baseline" e la cosiddetta configurazione "enhanced". Le principali differenze tra queste due configurazioni si trovano nel tracciatore e nel calorimetro. Il tracciatore della "baseline" è composto da dieci piani di silicio, otto dei quali comprendono anche uno strato di ~0.1 X_0 di tungsteno. Il tracciatore della configurazione "enhanced" è invece composto da 25 piani di silicio inframezzati da uno strato di tungsteno di ~0.03 X_0. Il calorimetro della "baseline" è diviso in due sezioni: una parte composta da due piani di ioduro di cesio e silicio (chiamata "pre-shower") e una seconda parte composta da 28x28x12 cubi di ioduro di cesio. Il calorimetro della configurazione "enhanced" è invece composto solo da 20x20x20 cubi di ioduro di cesio. Per stimare le prestazioni ho sviluppato un algoritmo di ricostruzione della direzione del raggio gamma incidente. La ricostruzione può fare uso delle informazioni provenienti dal tracciatore, dal "pre-shower" o dal calorimetro, sia combinandole che singolarmente. Le direzioni ottenuta grazie alle informazioni del solo "pre-shower" o del solo calorimetro, anche se di minor risoluzione, possono essere utili per aumentare il numero di fotoni visti ad alta energia e per fornire le informazioni necessarie all'osservazione di transienti con i telescopi Cherenkov a terra. La risoluzione angolare utilizzando il tracciatore è migliore nel caso della configurazione "enhanced". A basse energie ciò è possibile grazie al minore tungsteno, e di conseguenza minor "scattering" multiplo, presente all'interno del tracciatore. Il calorimetro più piccolo, e più profondo, seppur ostacolando la ricostruzione dell'energia di fotoni ad alta energia, produce anche un numero minore di particelle di "backsplash" che peggiorano la ricostruzione delle tracce. L'area efficace totale della "baseline", potendo contare su un calorimetro più grande ed il "pre-shower", è più grande rispetto alla configurazione "enhanced". La risoluzione angolare, l'area efficace e la strategia di osservazione dello strumento contribuiscono alla sensitività per sorgenti puntiformi. La sensitività totale dello strumento è migliore per la "baseline" per energie maggiori di 5 GeV. Ho implementato un set prelminare di condizioni di "trigger" per lo studio dei raggi gamma tramite l'utilizzo delle informazioni del tracciatore. La necessità di rigettare la maggior parte delle particelle cariche deriva dall'elevato fondo presente in orbita (~10^6 protoni per raggio gamma) e una capacità di "downlink" limitata (~100 GB/day). Tra le due configurazioni si nota una differenza di meno dell'1% nel numero rimanente di protoni. Seppur promettente, tale risultato deve essere migliorato e possibili miglioramenti sono descritti nella tesi. Gli algoritmi di ricostruzione e "trigger" sono applicati all'analisi della possibilità di studiare "gamma-ray burst" (GRB) con la principale strumentazione a bordo di GAMMA-400. Una stima del numero di eventi non ricostruiti, perchè avvengono nel tempo morto tra due "trigger", è effettuata tramite la simulazione di un ipotetico GRB accoppiata ai tempi di arrivo dei fotoni presi dai dati reali di due GRB osservati da Fermi. In nessuna delle due configurazioni è visibile una percentuale significativa di "pile-up". Anche aumentando il flusso dei GRB la percentuale di eventi non ricostruiti non supera mai il 6%. Nonostante questo risultato, molto dipenderà dal disegno finale dell’elettronica di lettura dei rivelatori che potrebbe aumentare i tempi morti dello strumento.
XXVII Ciclo
1987

2009/2010
Iopamidolo, Iomeprolo e Iopromide sono Mezzi di Contrasto Iodinati Non-ionici (MCIN) usati in urografia e angiografia come soluzioni concentrate. I dati relativi ai MCIN presenti in letteratura mostrano un’abbondanza di informazioni cliniche ma una carenza di dati riguardanti le loro caratteristiche chimico-fisiche. L’efficenza di questi composti in ambito medico è dovuta alla combinazione di tali proprietà. Risulta quindi necessario uno studio relativo ai dettagli molecolari per chiarire i contributi di ogni gruppo funzionale del sistema che determinano le differenze in termini di comportamento chimico-fisico. Le soluzioni concentrate di MCIN sono caratterizzate da bassi valori di viscosità e osmolalità dovuti all’autoassemblamento del sistema che genera aggregati nanostrutturati solubili in soluzione acquosa. Da queste considerazioni, questo lavoro di ricerca si è focalizzata su tecniche spettroscopiche, termodinamiche e di simulazioni di dinamica molecolare per indagare il fenomeno dell’associazione, sia in funzione della temperatura che della concentrazione, relazionato alle interazioni intermolecolari che spesso sono la principale causa della stabilità delle soluzioni concentrate di MCIN. Questi composti possiedono una struttura molecolare relativamente semplice, ma sono sistemi complessi in quanto soggetti all’atropisomerismo che causa la coesistenza di isomeri strutturali (atropisomeri) in soluzione, quindi di diverse geometrie di interazione soluto-soluto. Il primo approccio sperimentale è stata la caratterizazione molecolare attraverso la spettroscopia NMR per determinare gli equilibri conformazionali in termini di percentuali di popolazione in soluzione. Studi termodinamici hanno permesso di classificare Iopamidolo, Iomeprolo e Iopromide in base alle loro caratteristiche idrofiliche ed idrofobiche nei confronti delle molecole di acqua. Parallelamente sono state realizzate simulazioni di dinamica molecolare per ottenere informazioni riguardo la sfera di idratazione (confrontate con i dati termodinamici da letteratura) e sul processo di associazione che è stato studiato in funzione della temperatura sia con la spettroscopia NMR che con quella Brillouin. Ulteriori informazioni sulle interazioni intermolecolari e sull’atropisomerismo sono state ottenute analizzando anche lo stato solido dello Iopamidolo e dello Iomeprolo (sia sui vetri che sui cristalli) tramite tecniche spettroscopiche, calorimetriche e diffrattometriche i cui risultati hanno mostrato analogie in termini di interazioni intermolecolari fra le catene laterali. Inoltre, studi in funzione della temperatura hanno mostrato alcune transizioni solido-solido. L’accumulo di dati sperimentali relativi alla calorimetria isoterma e a scansione, traiettorie di dinamica molecolare ed alle varie spettroscopie, ha permesso di estendere il quadro generale delle conoscenze delle proprietà chimico-fisiche dei MCIN.
Iopamidol, Iomeprol and Iopromide are Non-ionic Iodinated Contrast Media (NICMs) are used as concentrated solutions in x-Ray diagnostics as angiography and urography. The analysis of the current literature knowledge on NICMs shows an clear abundance of clinical diagnosis data but a lack of information on their physico-chemical properties. The success of these molecules in diagnosis is due to a combination of their properties, but a clarification of the role of structural determinants affecting the processes in concentrated solution is necessary. Thus a study of the molecular details may shed light on the differences in physico-chemical behavior. The concentrated solutions of NICMs are characterize by low viscosity and osmolality values due to the self-assembling of the system that generates soluble nano-structured aggregates in aqueous solution. Standing these considerations, the research work focused on spectroscopic, thermodynamics and MD simulation techniques to probe the association phenomenon, as a function of concentration and temperature. The interplay of the intermolecular interactions are the main reason for the stability of the concentrated solution of NICMs. Non-ionic iodinated contrast media have quite a simple molecular structure, but they show a complex behaviour due to the atropisomerism phenomenon. The coexistence of several structural isomers (atropisomers) in solution is at the basis of the different geometries of solute-solute interasctions. Thus, the first study whas been the molecular characterization of these molecules by using NMR spectroscopy to probe the conformational equilibria in terms of conformer population in solution. Thermodynamic approaches provided a classification of Iopamidol, Iomeprol and Iopromide according to their thermodynamics behaviour in terms of hydrophilic and hydrophobic interactions with water molecules. In parallel, MD simulations data were carried out to provide information about hydration shell (which were compared with experimental data from literature) and aggregation process. Similarly, the association was probed by both NMR and experimental thermodynamic data. To have more information on the nature of intermolecular interactions and atropisomerism phenomenon the solids of Iomeprol and Iopamidol (either or glasses and crystals) were analyzed by spectroscopic, calorimetric and diffractometric techniques that shown agreement in terms of intermolecular interactions among side chains. Furthemore, solid-solid transitions were detected as a function of temperature. By collecting experimental data by isothermal and scanning calorimetry, thermodynamic properties, molecular dynamics simulations and expecially by several spectroscopics methods a choerent description of the structure and dynamics of NICMs has been achieved. These results provide new knowledge on thier physico-chemical properties and allow us to interpret some anclear phenomena.
XXIII Ciclo
1980

2011/2012
We present a search for physics beyond the standard model (SM) through a measurement of the violation of the charge-parity (CP) symmetry in two decays of the Bs meson using data collected by the Collider Detector at Fermilab (CDF) in proton-antiproton collisions at the center-of-mass energy of 1.96 Tev. We exploit the decays Bs->Jpsi (->mu mu) phi(-> KK) and Bs -> phi(-> KK) phi(-> KK), for which the SM accurately predicts very small or vanishing CP violation; both decay modes are very sensitive to new sources of CP violation expected in a broad class of SM extensions. We analyze the time-dependent CP asymmetry of the Bs->Jpsi phi decays collected in the full CDF Run II dataset for providing the final measurement of the Bs-antiBs mixing phase, 2*betas, and we present the first measurement of CP violation in Bs -> Phi Phi decays, through the determination of two time-integrated CP asymmetries, Av and Au, using an original method developed in this work. We find: -0.06< betas<0.30 at the 68% confidence level; Av=(-12.0 +/-6.4(stat) +/- 1.6(syst))%; and Au=(-0.7 +/-6.4(stat) +/- 1.8(syst))%. In addition, we provide measurements of the decay width difference between the light and heavy mass eigenstates of the Bs meson, DeltaGamma_s=0.068 +/- 0.026(stat) +/- 0.009(syst) ps^{-1}; and of their mean lifetime, tau_s=1.528 +/- 0.019(stat) +/- 0.009(syst) ps. All results are among the most precise determinations from a single experiment and exhibit an excellent agreement with the SM predictions. They have been published in two letters in Physical Review.
XXV Ciclo
1985

Questa ricerca si propone di analizzare in prospettiva storica la cooperazione scientifica come fattore di integrazione dell’Europa. Si focalizza sulla storia della Comunità Europea dell’Energia Atomica nella seconda metà degli anni Sessanta, con particolare attenzione alla crisi che ha investito le attività avviate nel Centro Comune delle Ricerche (CCR) di Ispra, in Italia. Nonostante l’immobilismo cui furono costrette le attività di ricerca, la crisi fu un momento cruciale per lo sviluppo delle politiche europee della ricerca, non solo perché i primi passi in questo ambito risalgono a quegli stessi anni, ma anche perché in molti casi furono strettamente connessi a ciò che stava accadendo all’interno di Euratom. Da allora Euratom fu progressivamente considerata parte di un più ampio progetto di europeizzazione di scienza e tecnologia. E in questo senso agì anche la necessità di ridefinire il ruolo del CCR per modellarlo su una nuova situazione politica internazionale dove, a un decennio dalla sua creazione, aveva perso gran parte della sua potenziale competitività. In quest’ottica la crisi si configura come un momento di complessa elaborazione teorica e sintesi tra visioni contrastanti sul modello di governance della scienza. L’analisi degli avvenimenti segue tre prospettive di indagine, guardando alla circolazione delle idee e alle relazioni tra persone. La prima va in profondità sul pensiero e l’azione dei protagonisti delle vicende, politici e scienziati: da un lato, guarda all’attività svolta dai primi due commissari europei delegati a scienza e tecnologia, Fritz Hellwig e Altiero Spinelli, prendendo in analisi le proposte scientifiche che la Commissione a più riprese mise a punto per risolvere la crisi, comprese quelle scartate, con lo scopo di vedere chi fu coinvolto nel processo decisionale, oltreché le strategie e finalità che hanno orientato le decisioni; d’altro lato, vengono analizzate le proposte e le rivendicazioni provenienti dalla comunità scientifica, con attenzione alla dimensione sociale della scienza, al ruolo degli scienziati, al rapporto tra scienziati e politici e al dibattito pubblico sulla stampa. La seconda prospettiva di ricerca privilegia la dimensione italiana. La crisi di Euratom, infatti, colpì soprattutto il principale centro del CCR, ossia lo stabilimento italiano di Ispra. Al centro delle vicende ricostruite ci fu un continuo rimbalzo tra la dimensione europea e quella italiana perciò per restituire questa duplice dimensione, nazionale e sovranazionale, è bene considerare il CCR di Ispra come parte di entrambi i contesti geopolitici. Infine, come terza prospettiva, questo studio si interroga sulla valenza politica intrinseca alla tecnologia, considerando la scienza non solo come strumento di cooperazione, ma anche come fattore di tensione nelle relazioni transnazionali. La ricerca si fonda su un’estesa analisi di fonti documentarie conservate in archivi italiani ed europei di istituzioni e personalità o edite. Una prima tipologia riguarda quelle prodotte dalle istituzioni europee e dagli enti nazionali, come verbali, atti preparatori e documenti di policy; altre fonti riguardano le carte provenienti dagli archivi privati dei politici e degli scienziati, soprattutto italiani, oltre alle testimonianze da essi lasciate come scritti e diari, oltre alla ricca collezione di fonti di storia orale conservata negli Archivi Storici dell’Unione Europea; infine, per ricostruire il contesto culturale e intellettuale in cui avveniva la discussione sulla scienza, la ricerca analizza il dibattito pubblico svoltosi sulla stampa italiana ed europea, utilizzando fonti di tipo giornalistico reperite sia negli archivi sopra menzionati, sia negli archivi storici di quotidiani e riviste specialistiche nazionali e internazionali.

2008/2009
Lo studio di processi di Drell-Yan (DY) polarizzato permette di accedere alle funzioni di distribuzione partoniche dipendenti dal momento intrinseco trasverso (TMD PDF) che sono usate per descrivere la struttura del protone. La proposta di misura di T-odd TMD PDF (funzioni di Sivers e di Boer-Mulders) è in scrittura e verrà presentata all'SPS Committee. Essa illustra l'intezione di usare lo spettrometro dell'esperimento COMPASS al CERN per effettuare questa misura studiando eventi di Drell-Yan polarizzato. Simulazioni di Monte Carlo sono state effettuate e sono riportate le analisi dei dati raccolti durante i test di DY svolti alla fine dei run di COMPASS degli anni 2007, 2008 e 2009.
The study of Drell-Yan (DY) processes allows to access to the transverse momentum dependent parton distribution functions (TMD PDF) which are used to describe the structure of the proton. The proposal of measure of T-odd TMD PDF (Sivers and Boer-Mulders functions) has been written and it will be submitted to the SPS Committee. It is about the use of the COMPASS spectrometer at CERN to perform this measure via Drell-Yan processes. Monte Carlo simulations were done and the analysis of the data collected during the DY test at the end of 2007, 2008 and 2009 runs are reported.
1982

2010/2011
The transversity distribution function can be studied in inclusive one- and two-hadrons production in DIS off a transversely polarized target. The measurement of the spin asymmetries in the azimuthal distribution of the one- or two-hadrons, and of the Collins or di-hadron fragmentation functions, allows to access the transversity distribution function. In this thesis the measurements of the one- and two-hadron transverse spin asymmetries performed by the COMPASS experiment is discussed. Finally the first extraction of the transversity PDF from two-hadron asymmetries is perfomed.
XXIV Ciclo
1976

2012/2013
Topic of my thesis is the joint study of Double Parton Scattering (DPS) in high energy proton-proton and proton-nucleus collisions in order to understand how the partons inside a proton are correlated among each other. The multi-parton structure is in fact probed in a different way by DPS, in p -p and in p -A collisions. In p-A collisions the interpretation of the experimental results may be however complicated by the presence of interference terms, which are missing in p-p. A suitable reaction channel, where interference terms are absent, is W JJ production. By studying W JJ production in p-Pb collisions, we estimate that the fraction of events due to DPS may be larger by a factor 3 or 4, as compared to p-p, while the amount of the increased fraction can give information on the importance of different correlation terms.
XXVI Ciclo
1981

2008/2009
The ALICE experiment at CERN will study the medium formed in very high energy lead-lead collisions at the LHC. According to the Quantum Chromo Dynamics theory of the strong interaction, a phase transition to a state where quarks and gluons are not confined into hadrons (Quark-Gluon Plasma) can occur in these collisions. Heavy quarks (charm and beauty) are produced in hard scattering processes in the first stages of the collisions. While travelling through the medium they can lose energy by means of gluon radiation. This affects the momentum spectra of the hadrons produced in the subsequent hadronization. To study the energy loss mechanism and its dependence on the parton nature (quark/gluon) and mass (light/heavy quark), hadron momentum spectra observed in heavy-ion collisions are compared to the same spectra observed in proton-proton collisions, where the formation of a thermalized medium is not expected. In this thesis, the measurement of charm production in proton-proton collisions via the exclusive reconstruction of the D0 meson (cū) decay in the D0->Kπ channel is presented. An invariant mass analysis of selected pairs of particles with opposite charges is performed, exploiting the high spatial resolution of the Inner Tracking System silicon detector, that assures the tracking precision needed to resolve the D0 decay vertices from the interaction point of the colliding protons (primary vertex). The estimate of the fraction of secondary D0 mesons coming from the decay of B mesons, if based on theoretical calculations, introduces a relevant systematic error. A method to extract this contribution directly from data, via the analysis of the impact parameter distribution, i.e. the distance between the reconstructed meson trajectory and the primary vertex, is presented. The presence of the ITS assures the possibility to highlight the different shape of the impact parameter distribution typical of secondary D0 mesons, influenced by the relative long lifetime of B mesons (cτ~460-490 μm). Due to construction and mounting finite precision, the modules composing the ITS can be displaced from their designed positions by large amounts if compared with the expected spatial resolutions, of the order of tens of micron. This deteriorates the detector performances, in particular the tracking spatial and momentum resolutions. The alignment of the ITS, that is, the a posteriori determination of more than 13000 parameters defining the real position and orientation in space of the modules, is extensively discussed. The results obtained with 2008 cosmic-ray data are presented. The promising alignment status allowed to test the analysis for the D0 reconstruction on proton-proton collision data simulated with realistic detector properties.
L'esperimento ALICE al CERN studierà il mezzo formato in collisioni piombo-piombo ad altissime energie a LHC. Secondo la Cromodinamica Quantistica, teoria che descrive l'interazione forte, in queste collisioni può avvenire una transizione di fase ad uno stato in cui quark e gluoni non siano confinati dentro gli adroni (Quark-Gluon Plasma). I quark pesanti (charm e beauty) vengono prodotti negli istanti iniziali delle collisioni, in processi con alto momento trasferito. Attraversando il mezzo possono perdere energia tramite radiazione di gluone. Per studiare il meccanismo con cui la perdita di energia avviene, in particolare la sua dipendenza dalla natura del partone (quark/gluone) e dalla sua massa (quark leggeri/pesanti), gli spettri in momento degli adroni osservati in collisioni tra ioni pesanti vengono confrontati con gli stessi spettri osservati in collisioni protone-protone, dove non ci si aspetta la formazione di un mezzo termalizzato. In questa tesi è presentata la misura della produzione di charm in collisioni protone-protone tramite la ricostruzione esclusiva del decadimento del mesone D0 (cū) nel canale D0->Kπ. A questo scopo viene effettuata un'analisi in massa invariante di coppie di tracce con carica opposta opportunamente selezionate, sfruttando l'elevata precisione spaziale dell'Inner Tracking System, rivelatore al silicio che assicura la precisione di tracciamento necessaria per risolvere i vertici di decadimento dei mesoni D0 dal punto di interazione dei protoni dei fasci (vertice primario). La stima della frazione di D0 secondari, provenienti dal decadimento di un mesone B, introduce un errore sistematico consistente, se basata su calcoli teorici. Viene presentato un metodo per valutare questo contributo direttamente dai dati, tramite l'analisi della distribuzione del parametro d'impatto, cioè la distanza tra la traiettoria ricostruita del mesone e il vertice primario. La presenza dell'ITS assicura la possibilità di evidenziare la diversa forma della distribuzione in parametro d'impatto tipica dei D0 secondari, influenzata dalla vita media relativamente lunga dei mesoni B (cτ~460-490 μm). A causa della precisione finita nelle operazioni di costruzione e montaggio, la posizione e l'orientazione dei moduli che compongono l'ITS possono differire da quelle di progetto. Se paragonate alle risoluzioni spaziali attese, dell'ordine di decine di micron, le differenze possono essere notevoli. Questo degrada le prestazioni del rivelatore, soprattutto le risoluzioni spaziale e in momento del tracciamento. L'allineamento dell'ITS, ovvero la determinazione a-posteriori dei più di 13000 parametri necessari per definire le reali posizioni e orientazioni dei moduli viene discussa in dettaglio nella tesi e vengono presentati i risultati ottenuti utilizzando i dati da raggi cosmici raccolti nel 2008. Il promettente stato dell'allineamento ha permesso di testare l'analisi per la ricostruzione del mesone D0 su dati da simulazioni di collisioni protone-protone in cui le proprietà del rivelatore fossero descritte realisticamente.
XXII Ciclo
1981

2009/2010
The main topic of this thesis is the measurement of the transverse momentum dependent (TMD) azimuthal asymmetries in the inclusive hadron production in the deep inelastic scattering (DIS). This work has been carried on in the framework of COMPASS, a fixed target experiment at CERN's SPS, which started data taking in 2002. One of the main topic of COMPASS is the study of the nucleon spin structure using high energy (100-200 GeV) muon beam and either transversely and longitudinally polarized proton and deuteron target. Recent developments both from the experimental and theoretical side pointed out the relevance of the transverse spin effects and of new effects, related to the intrinsic transverse momentum of the quark and its correlation with the spin. The nucleon structure, in the non perturbative QCD formalism, can be described at first order, in the collinear approximation, by three parton distribution functions (PDF): the unpolarized PDF, the helicity PDF and the transversity PDF. When including the intrinsic transverse momentum of the quark other 5 PDFs are needed at first order. They are related to the correlation between the transverse momentum of the quark and the spin and are practically unmeasured. The semi inclusive DIS (SIDIS) allows to study all these functions. Indeed the the SIDIS differential cross section, taking into account the beam and target polarization, is characterized by 14 azimuthal modulations in independent linear combination of the nucleon spin angle and of the hadrons angle, as measured with respect to the virtual photon direction. Their amplitudes are related to the structure functions given by the convolution between the new PDFs and the hadron fragmentation functions. In this thesis the measurement of the azimuthal asymmetries which appears in the SIDIS cross section on the unpolarized and longitudinally polarized target. Of particular interest is the information that this measurement give on the Boer-Mulders TMD PDF, which is a very interesting topic. The analysed data have been taken using the 160 GeV positive muon beam on the deuteron target. The target configuration and the spectrometer are optimized for the spin asymmetry measurements and are described in the thesis as well as the data taking. Also, the data processing and the software used for the analysis and the SIDIS data selection are described. The measurement of the azimuthal asymmetries on the longitudinally polarized target have been done using the same data as the one used for the $\Delta$G (the contribution to the nucleon spin of the longitudinal spin of the gluons) measurement. To avoid acceptance effects in the asymmetries extraction, the data collected from the two oppositely polarized target cells (which form the target) have been opportunely combined. Other possible systematic effects have been studied in details and are described in the thesis. \\ The asymmetries have been extracted as functions of the relevant kinematical variables and separately for positive and negative hadrons. The final results, accepted for publication in European Journal C, are compared with the results produced by other experiments and with the calculations of theoretical models of the TMD functions. The measurement of the azimuthal asymmetries which appears in the spin independent part of the SIDIS cross section is more difficult since it cannot benefit from the periodically reversal of the target polarization. The measured hadron azimuthal distributions must be corrected for the possible effects introduced by the apparatus acceptance (geometrical acceptance, detectors and trigger efficiencies). The Monte Carlo simulation of the apparatus has been used to estimate those effects. Extensive studies of the description of the azimuthal acceptance of the apparatus have been done in the whole kinematical domain of interest using different SIDIS events generations. A reliable asymmetries extraction method has been developed and used. A considerable effort has been put into the study and the control of the systematics. Also in this case the asymmetries have been extracted as functions of the relevant kinematical variables and separately for positive and negative hadrons. \\ The strongest measured signals are related to the Cahn effect, which is a kinematical effect proportional to the intrinsic transverse momentum of the quarks, and to the Boer-Mulders TMD PDF, describing the correlation between the intrinsic transverse momentum of the quark and its transverse spin. \\ The results, in particular the kinematical and the charge dependencies of the asymmetries, are interpreted in terms of TMD quantities and higher effects in the non perturbative QCD. The comparisons with the results produced by the other experiments, and with the theoretical predictions are also discussed.
XXIII Ciclo
1977

2012/2013
This thesis describes the study of the isotopes of hydrogen and helium and of the boron and carbon nuclei in the cosmic radiation. New measurements of the fluxes of 1H, 2H, 3He, 4He, between 120 MeV/n and 900 MeV/n, and of the boron and carbon fluxes, between 400 MeV/n and 120 GeV/n, are presented at the top of the atmosphere. The measurements were made with the space-borne PAMELA experiment from July 2006 to March 2008, that is during a period of minimum solar activity and negative solar magnetic field polarity. Such measurements can help in achieving a more detailed knowledge of the physics of cosmic ray propagation inside the Galaxy, which is a key ingredient in interpreting cosmic ray origin, acceleration mechanism and the possible presence of new physics.
XXVI Ciclo
1986

2013/2014
The main purpose of this thesis work is the investigation of the role of the glassy state on the Dynamic Nuclear Polarization (DNP) process, paying particular attention to the application in the diagnostic field (Magnetic Resonance Imaging, MRI). So far, experimental evidences have shown that the crucial requests for a sample containing paramagnetic impurities to be polarized by DNP are its amorphous state and the homogeneity of its glassy mixture and dispersion. On the other hand, a consistent theoretical interpretation for this phenomenon is missing, as well as a deep analysis on the “goodness” of the glassy state obtained after the amorphization process, intended for DNP-MRI application. An alternative preparation procedure of contrast agents containing radical molecules, hyperpolarizable by DNP, is proposed in this thesis. The novelty of these glassy samples is that they are solid at room temperature. Under these circumstances, a methodology of characterization of the amorphous solids in all the fundamental aspects (thermal, spectroscopic, structural and magnetic properties) is suggested to investigate the correlation between the glassy state and the hyperpolarization features (such as the maximum achievable value of polarization, P%). In particular, in this way it is possible to study one of the main problems in this topic, that is the effect of the presence of nano- and micro-crystalline domains on the homogeneity of the radical distribution and, then, on the efficiency of the magnetic polarization transfer. Furthermore, in order to optimize the DNP efficiency, another crucial issue is the role of the radical concentration on the polarization transfer and whether high concentration could lead to either quenching effect or to radical aggregation. For this purpose, several amorphization procedures of solids have been analyzed. This study shows that co-milling is the best procedure, that provides riproducibility, prevents degradation and allows a good control of the physical features of the glass and of the crystalline phase. A milled mixture of trehalose and TEMPO molecules has been chosen as model system, because of the high stability of trehalose and high solubility of the TEMPO radical. Chapters 1 and 2 briefly report the state of art regarding both the glassy state and the preparation of amorphous samples, addressing to the issue relevant for the hyperpolarization by DNP in chapter 2. Chapter 3 presents a discussion about the choice of the optimal combination of amorphization technique and model system. The characterization of the model system perfomed by Differential Scanning Calorimetry (DSC), Electron Paramagnetic Resonance (EPR), Solid State Nuclear Magnetic Resonance (SSNMR) and Raman spectroscopies and X-Ray Diffraction (XRD) is described in chapter 4. The effects of both the concentration and the amorphization degree on the physical properties of the samples have been highlighted. Chapter 5 reports results of DNP measurements on the model system. The effect of radical concentration on the polarization transfer has been stressed for fully amorphized samples (12 h of milling), paying attention to the physical stability of these amorphous solids. In addiction, some alternative substrates used in DNP-MRI have been tested for comparison. In the final part of this work, chapter 6 describes an ancillary study on the dehydration of solutions, carried out by means of a novel calorimetric approach to investigate the role of water (possibly absorbed from the environment) on the stability of the amorphous solids. Further investigation in this direction is needed. For example, direct comparison between EPR spectra and DNP enhancement, as well as a deep analysis of the TEMPO-trehalose and TEMPO-TEMPO interactions by mean of vibrational spectroscopy could allow to investigate aggregation processes in high concentration samples. Moreover, further studies of dynamic properties by mean SSNMR would allow to separate the behaviour of the crystalline and amorphous phases and to follow separately the two processes, amorphization and co-mixing, that simultaneously occur during the milling. Furthermore, FT analysis of the obtained XRD patterns will provide information on the spatial distribution of the molecules of trehalose (and TEMPO) by deriving the pair distribution function, g(r). Finally, the methodology of investigation above described opens a new avenue to characterize the effect of the matrix density of aged glasses or of controlled dispersion of nanocrystals into the amorphous matrix on the DNP performance, from both experimental and theoretical approches. A more systematic analysis of the DNP measurements could be carried out, in order to have more information on the correlation between the presence of crystals and the efficiency of the magnetic transfer: in particular, the maximum dimension of the crystalline domains and the maximum achievable polarization are the parameters that should be correlated.
Lo scopo principale di questo lavoro d tesi è lo studio del ruolo dello stato vetroso sul processo di Polarizzazione Nucleare Dinamica (DNP), prestando particolare attenzione all'applicazione in campo della diagnostica per immagini di Risonanza Magnetica (MRI). Finora, evidenze sperimentali hanno dimostrato che le caratteristiche cruciali di un campione contenente impurezze paramagnetiche per poter essere polarizzato tramite DNP sono rappresentate dal suo stato amorfo e dalla omogeneità della sua miscela e dispersione vetrosa. D'altra parte, mancano ancora sia una interpretazione teorica coerente di questo fenomeno che una una approfondita analisi sulla "bontà" dello stato vetroso per applicazioni DNP-MRI preparato a seguito di un processo di amorfizzazione. In questa tesi viene proposta una procedura alternativa per la preparazione di agenti di contrasto contenenti molecole di radicali iperpolarizzabili tramite DNP. La novità di questi campioni vetrosi è che sono solidi a temperatura ambiente. In queste condizioni, viene proposta una metodologia di caratterizzazione di solidi amorfi nei vari aspetti fondamentali (termici, spettroscopici, strutturali e magnetici) allo scopo di indagare la correlazione tra proprietà dello stato vetroso e caratteristiche di iperpolarizzazione (ad esempio, in quali condizioni è possibile raggiungere il valore massimo di polarizzazione P%). In tal modo è possibile studiare uno dei principali problemi in questo argomento, ossia l'effetto della presenza di domini nano- e micro-cristallini sulla omogeneità della distribuzione di radicali e quindi sulla efficienza di trasferimento di polarizzazione magnetica. Inoltre, al fine di ottimizzare l’efficienzadel processo di DNP, un altro problema cruciale è comprendere il ruolo della concentrazione di radicale sul trasferimento di polarizzazione e se una alta concentrazione può portare ad un effetto di spegnimento o di aggregazione di radicali. A questo scopo, sono state analizzate diverse procedure di amorfizzazione di solidi; la co-macinazione è risultata essere la procedura migliore in quanto permette di preparare campioni con caratteristiche riproducibili, ne previene la degradazione e consente un buon controllo delle caratteristiche fisiche del vetro e della fase cristallina. Una miscela macinata di molecole trealosio e TEMPO è stato scelto come sistema modello, grazie alla elevata stabilità di trealosio e alla elevata solubilità del radicale TEMPO. I capitoli 1 e 2 riportano brevemente lo stato dell'arte per quanto riguarda sia stato vetroso e la preparazione di campioni amorfi, affrontando il problema rilevante della iperpolarizzazione tramite DNP nel capitolo 2. Il capitolo 3 presenta una discussione sulla scelta della combinazione ottimale costituita da tecnica di amorfizzazione e sistema modello. La caratterizzazione del sistema modello tramite Calorimetria a Scansione Differenziale (DSC), Risonanza Paramagnetica Elettronica (EPR), Risonanza Magnetica Nucleare a Stato Solido (SSNMR), Spettroscopia Raman e Diffrazione ai Raggi X (XRD) è descritta nel capitolo 4. Tali misure hanno permesso di evidenziare gli effetti della concentrazione e del grado amorfizzazione sulle proprietà fisiche dei campioni. Il capitolo 5 riporta i risultati delle misure DNP sul sistema modello. L'effetto della concentrazione di radicali sul trasferimento di polarizzazione è stato investigato su campioni completamente amorfizzati (12 h di macinazione), prestando particolare attenzione alla stabilità fisica di questi solidi amorfi. Inoltre, alcuni substrati alternativi già utilizzati in DNP-MRI sono stati testati per un confronto. Nella parte finale di questo lavoro, il capitolo 6 descrive uno studio ausiliario sulla disidratazione di soluzioni effettuata mediante un nuovo approccio calorimetrico per studiare il ruolo di acqua (eventualmente assorbita dall'ambiente) sulla stabilità dei solidi amorfi. Per uno sviluppo di questo studio sono necessarie ulteriori indagini in questa direzione. Ad esempio, il confronto diretto tra spettri EPR e di aumento del segnale DNP, nonché di una profonda analisi delle interazioni TEMPO-trealosio e TEMPO-TEMPO tramite spettroscopia vibrazionale potrebbero consentire di investigare i processi di aggregazione operativi in campioni ad alta concentrazione. Inoltre, ulteriori studi di proprietà dinamiche tramite SSNMR dovrebbero permettere di separare il comportamento dellle fasi amorfa e cristallina e di seguire separatamente i due processi, amorfizzazione e co-miscelazione, che si verificano simultaneamente durante la macinazione. Inoltre, l'analisi FT dei segnali XRD potrà fornire informazioni sulla distribuzione spaziale delle molecole di trealosio (e TEMPO) derivando la funzione di distribuzione, g(r). Infine, la metodologia di ricerca sopra descritta apre una nuova via per caratterizzare l'effetto della densità della matrice di vetri invecchiati o di dispersioni controllate di nanocristalli nella matrice amorfa sulle prestazioni DNP tramite approcci sia teorici che sperimentali. Potrebbe essere effettuata una analisi più sistematica delle misure DNP, in modo da avere ulteriori informazioni sulla correlazione tra la presenza di cristalli e l'efficienza del trasferimento magnetico: in particolare, la dimensione massima dei domini cristallini e la polarizzazione massima ottenibile sono i parametri che devono essere correlati.
XXVII Ciclo
1985

Prenatal genetic diagnosis of monogenic diseases and chromosomal abnormalities is usually performed collecting fetal samples through villocentesis or amniocentesis. These invasive procedures are associated with 0.5-1% risk for the fetus. Due to it, in recent years, much effort has been made to develop non invasive prenatal diagnosis (NIPD). Two potential non invasive approaches involve the analysis of fetal cells and cell-free fetal DNA (cffDNA) found in the maternal circulation. The presence of fetal cells in the maternal circulation was first documented by 1893 when the fetal cells were found in pregnant women died for eclampsia. The Fetal erythroblasts (NRBC) from the maternal circulation have been considered the best potential target for NIPD because they can be detected early in pregnancy, are nucleated and have short life. The NRBC isolation from maternal circulation is still difficult because the number of NRBC is small and a fetal specific antibody is not currently available. Cff-DNA detected in the maternal circulation during pregnancy, could potentially offer an excellent method for early NIPD of the genetic status of a fetus. In a recent study has been shown that, during the pregnancy, the cffDNA is cleared from the maternal circulation, 16 min following delivery. Moreover, it has been demonstrated that cffDNA has a mean fractional concentration of about 10%. The goal of our project was to develop and validate a protocol for NIPD of monogenic diseases by two experimental procedures: the isolation and the molecular characterization of fetal NRBC, and the analysis of cffDNA in maternal plasma. We recruited 95 pregnant women between 6th and 14th week of gestation. In our study we have developed a protocol for fetal NRBC isolation from maternal blood that unfortunately require further refinements the isolation procedure. In parallel we have developed a protocol for non invasive fetal sexing from cffDNA. This method appears to be highly accurate showing 100% sensitivity and 96% specificity. In the next future we are planning to analyze cffDNA both for monogenic diseases and for the most frequent aneuploidies using massively parallel sequencing.