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Gruppo II Attività 2013

Gruppo II Attività 2013. Esperimenti in corso : CTA R. L. & N.: A. De Angelis FERMI R. L.: F. Longo GAMMA-400 R. L. & N.: V. Bonvicini KWISP R. L. & N.: G. Cantatore MAGIC R. L. & N.: B. De Lotto WIZARD R. L. & N.: M. Boezio Nelle dotazioni di gruppo :

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Gruppo II Attività 2013

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  1. Gruppo IIAttività 2013 • Esperimenti in corso: • CTA R. L. & N.: A. De Angelis • FERMI R. L.: F. Longo • GAMMA-400 R. L. & N.: V. Bonvicini • KWISP R. L. & N.: G. Cantatore • MAGIC R. L. & N.: B. De Lotto • WIZARD R. L. & N.: M. Boezio • Nelledotazioni di gruppo: • MIR R. L.: F. Della Valle • PVLAS R. L.: F. Della Valle

  2. The Cherenkov Telescope Array concept: 2 sites (N/S)Site N: two types of telescopes, including LSTSite S: all three types of telescopes High energy Fifty+ 4…7 m (SST) telescopes 8…10oFoV ~1500…2000 pixels~ 0.2o…0.3o Low energy Few 23 m (LST) telescopes 4…5oFoV ~2500 pixels~ 0.1o Medium energy About twenty 12 m (MST) telescopes 6…8oFoV ~1500 pixels~ 0.18o

  3. Partecipazione INFN: obiettivi principali dell’R&D • Fattibilità di una camera per SST con SiPM italiani (FBK) ed elettronica italiana (CAEN, SITAEL) • Sensori “piccoli”: qualche mm • Fattibilità di un cluster di SiPM da circa 2 cm per LST con SiPM italiani (FBK) ed elettronica italiana (CAEN, SITAEL) • Fast processing “in camera” (GPUs? Eurotech, NVIDIA?) • Monte Carlo • Calibrazione atmosferica • Sezioni INFN partecipanti: Bari, Napoli, Padova, Perugia, Pisa/Siena, Roma 2, Torino, Udine/Trieste

  4. Dettaglio attivita’ Udine/Trieste • Coordinamento generale INFN (De Angelis) • Sviluppo sito test per sensori (Pauletta, Stella e 1 laureando De Angelis) • Simulazione (Longo, Bissaldi, De Lotto) • Fisica (Longo, Bissaldi, De Lotto, Persic, Cerchiara, De Angelis) • Persicèmembro del SAPO e già physics coordinator di CTA

  5. Plans for a test station: For measurement of: (a) IV curves, (b) Dark Count (i.e. thermalnoise), (c) cross talk and (d) afterpulsing picoammeter SiPMs SiPMs bias interface interface frontend digitization

  6. Richieste Udine/Trieste • Missioni: 20 k€ • Missioni responsabile nazionale (De Angelis) e membro SAPO CTA e PhysicsBoard (Persic); altre missioni • Consumo: 3 k€ • Filtri,lenti e componenti ottici per stazione di test SiPM • SiPMExcelitas • Inventario: 9.5 k€ • 3 Moduli N6736B DC powermodules per sistema Agilent Technologies N6700B @ 500 euro/module • Modulo linearfanin/fanout • Testina U/V per laser a picosecondi picoquant PDL 800-B • Powersupply • 1 mese officina elettronica • Nota: a metà 2014 la proposta andrà in CTS

  7. Fermi Status (abridged from Fermi’s mission scientist report) • June 11, 2013  5th anniversary of the Fermi launch. • In the past five years, 1130 refereed papers have used Fermi data or results, with a cumulative 26,038 citations. The three most-cited are the LAT instrument paper, the first electron spectrum paper, and the first LAT source catalog. • The spectacular work with Fermi has been noted by our peers in the science community. Scientists working with Fermi have received several prominent awards: the Rossi prize (twice!), the Panofsky prize and others • We stand on the eve of 300 billion LAT event triggers. The LAT Instrument Science Operations Center have used 1200 CPU-years to process over 2 PB of data; an additional 1700 CPU-years have been devoted to Monte Carlo simulations to support understanding of the performance of the LAT and the LAT data. • The ISOC has sent 1,789,794,674 events to the FSSC of which 268,324,179 are in the photon database. • While collecting high quality science data, the spacecraft has spent 96% of its observing time in survey mode, 3% in pointed mode, and the remainder in maneuver mode. Fermi has made over 90 autonomous repoints, 31 nadir observations and 12 targeted observations • Most importantly, over 100 students have written a PhD thesis based on Fermi data.

  8. Fermi – TS/Ud – composizione del gruppo • Longo Francesco 60% (UniTS) • Piero Ullio 20% (SISSA) • GabrijelaZaharias 100% (ICTP) • Guido Barbiellini 0% (Senior) • Francesca Matteucci 50% (UniTS) • Annalisa Celotti 20% (SISSA) • Alessandro De Angelis 10% (UniUD) • Massimo Persic 20% (INAF TS) • Gianrossano Giannini 40% (UniTS) • Elisabetta Bissaldi 50% (UniTS) • Valentina Grieco 100% (UniTS) • Rachele Desiante 100% (UniUD) Percentualipreliminari da confermare!

  9. RichiesteFinanziarie - Preliminare • Missioni : 49 k€ • 4 meetings per 4gg per 4 persone • Coordinamento del SW • Riunioni di collaborazione in USA (3 meeting per 8gg per 2 persone) • Riunioni Science WorkingGroups (analisi dati e simulazioni) • Partecipazione turni ISOC (1 mu +viaggi) • Consumo: 6 k€ • Metabolismo, Manutenzione Farm • Manutenzione: 2.5 k€ • Licenza SW IDL • Inventariabile: 12 k€ • Sostituzione 4 macchinenella farm di sezione in GRID (da 250 a 360 HS06)

  10. GAMMA-400: steps in 2012/13 • Definition through MC simulations of the best configuration for a dual instrument for photons (30 MeV - > 300 GeV) and cosmic rays (electrons > 1 TeV and high-energy cosmic-ray nuclei, p and He spectra close to the “knee” region (1014 – 1015eV); • Test beam of a prototype of homogeneous calorimeter with 130 CsI(Tl) cubic crystals • Agreement on a jointly defined apparatus that, taking into account the currently available resources, optimizes the scientific performance; • Agreement on the preparation (in progress) of a MoU between Russian Agencies and INFN for the funding (with Russian money) of the design and construction of the Converter/Tracker by INFN (Trieste will lead this effort): • Preliminary estimated C/T cost  10 M€ • 10 planes (20 views, 10X and 10Y), planar dimensions  1 m2, 2000 silicon strip detectors • Preparation of a GAMMA-400 Technical Design Report for CSN 2; • After these 2 years of R&D, the Collaboration will ask for a scientific approval

  11. GAMMA-400 C/T C/T CC1 CC1 CC2 CC2 Electronics Electronics Original Russian proposal (2011) Jointly agreed Russian-Italian proposal (2013)

  12. Gamma-400 ResponsabileNazionale e Locale: V. Bonvicini Sezionipartecipanti: FI, PI, PV, RM2, TS Richiestefinanziarie e di servizi Missioni 18 k€ (riunioni di collaborazione in Italia e all’estero, contatti con le industrie, test beams) Cons. 8 k€ (Circuiti stampati, cavi e componenti per test dei "baby" detectors di FBK e di prototipi di ASICs, prototipaggivari sul tracciatore da farsi nel 2014.) Trasporti2 k€ (Trasporto di materiale (prototipi di ladderse jig relativi) da/per G&A Engineering(AQ)). Tot. 28 k€ Servizi: 6 m.u. off. meccanica, 8 m.u. lab. el. & riv. Partecipanti e FTE: BoezioMirko (I Ric) 30 BonviciniValter (I Ric) 70 Cumani Paolo (Dott.) 100 Gregorio Anna (RU) 50 MocchiuttiEmiliano (Ric. TD) 20 Vacchi Andrea (DR) 10 Vallazza Erik (I Tecn) 20 Ricercatori: 7, FTE: 3

  13. 15 MAGIC telescopes: stato, risultati, preventivi 2014 • Upgrade: successfully completed in November 2012: • New M-I camera • Both telescopes readout by 2 Gsample/s DRS4 chips • Fully automatic Sum-Trigger will be implemented in Sept.2013 • Performance: never as good as it is now • Results: Important INFN contribution will come for SIF Congress in Trieste, stay tuned! Despite the fact that in the last 2 years MAGIC was under upgrade for about 1.5 years long, we presented 15 oral presentations and 23 posters at the ICRC Conference B. De Lotto Consiglio di Sezione TS – 11 luglio 2013

  14. De Angelis A. PO 40 Celotti A. PO 50 Persic M. PA 60 De Lotto B. RU 80 Longo F. RU 20 Ansoldi S. RU 40 Franco G. TECN. 100 Palatiello M. dottorando 100 Biasuzzi B. dottoranda 100 Cerchiara P.L. dottorando 50 Roberto V. PO 100 ==== TOT (FTE) 7.4 Capitolo kEuro ==================== Missioni 44.0 Inventariabile 12.0 Consumi 4.0 Common Funds 50.0 (per tutte le sezioni) Altri servizi 12.0 (noleggio auto a La Palma) 16 Partecipanti e richiestefinanziarie (preliminare) B. De Lotto Non sono previste richieste di utilizzo dell’officina meccanica e/o elettronica dellasezione.

  15. Set-up di misura MIR: propostasperimentale per la misura dell’effettoCasimirdinamico Stato attuale Durante il 2012/13 sisonosvoltealtremisure di amplificazioneparametrica con 5 diversi tipi di semiconduttoriaventitempi di ricombinazionetra 5 pse 40 pse con cavitàprecaricata In tuttiicasisiètrovatoche la dissipazioneèmaggiore del coefficiente di guadagno.Si osservacioèrisonanzaparametrica ma senzaincremento di segnale. I datisonostatiriprodottisiatramitesimulazionenumericasiamedianteuso di formuleanalitiche Guadagnototale RA < 1 L’approccio con ilsemiconduttoreirraggiatoèquindiscartato. Curva di risonanza parametrica Punti – dato sperimentale Linee - simulazione

  16. Sostituzione del semiconduttore con diodovariabile (varicap) Una seconda opzione studiata è stata l’utilizzo di un diodo a capacità variabile, pilotabile direttamente tramite una sorgente a radiofrequenza. Cavity front plate Il sistema funziona: misurato lo spettro del rumore termico di singolo modo a temperatura ambiente varicap Istogramma dei tempi di misura per spettro termico: misura e simulazione T = 298 K

  17. Misure in corso e prossimisviluppi Studiarel’EffettoCasimirdinamicosignificastudiareilrisuonatore con un numero di fotonitermiciprossimo a zero bassatemperatura Prime misure con varicap a bassatemperatura Prossimeattività 2013: - controllaresorgenti di rumore - aumentarestatistica - ridurrela temperaturasotto 7 K

  18. SezioniPartecipantiall’esperimento MIR LNL (sededell’esperimento), PD, PV, TS, Roma1 Resp. Nazionale G. Carugno (PD) Ricercatori MIR-TS F. Della Valle 50% Richieste MIR-TS per Commissione II 12 kEuroMissioni a LNL Attivitànel 2014 Studio del sistema di amplificazioneparametrica con Varicap a temperature criogeniche (fino a 2 K) con l’obbiettivo di identificareilcontributodell’energia di punto zero

  19. PVLAS Esperimento per la misura della birifrangenza magnetica del vuoto prevista in QED L’esperimentoèbasatosu un ellissometro molto sensibile, dotato di unacavitàotticaFabry Perot ad altafinezza (F > 700 000) in vuoto, eaccoppiato ad un sistema di due magnetipermanentirotanti(frequenza di rotazione > 4 Hz) 1 metro Il set-up è stato da poco completato presso la sezione di Ferrara. Nei prossimi mesi si eseguirà l’ottimizzazione e messa a punto dell’apparato. Nel 2014 si prevedono run di misura e installazione di eventuali migliorie. (Nuovi motori, nuove camere da vuoto)

  20. SezioniPartecipantiall’esperimento PVLAS FE, LNL, TS Resp. Nazionale G. Zavattini (FE) F. Della Valle 50% E. Milotti 50% Componentigruppo PVLAS-TS Richieste PVLAS-TS per Commissione II 18 kEuroMissioni Attività del gruppo PVLAS - TS per il 2014 Missioni a Ferrara per presadati Completamentoemessa a punto del sistemarotanteidraulico

  21. Sistema di rotazioneoleodinamico (LNL) Con questosistemasirealizzaunarotazionedeimagnetipriva di rumoreelettromagneticoin vicinanzaall’ellissometro. E` necessariastabilizzazione di fasedellarotazione Segnale di riferimento comparato con rotazione del magnete

  22. Stato PAMELA • Il 15 giugno sono stati 7 anni di PAMELA in orbita. • Vista notorietà della missione in Russia, è stato ufficialmente confermato da parte russa il proseguimento della missione per altri tre anni (2013-2015) ovvero fino a fallimento funzionalità del satellite. • Trasmissione dati a terra ~16 GB/giorno, di cui ~10 GB/giorno (~25 Hz trigger rate) di dati nuovi. • Dati raw disponibili ~40 TB.

  23. Cosmic-ray Positron Results O. Adriani et al., Submitted to Physical Review Letters.

  24. Time Dependance of the Proton Flux Evolution of the proton energy spectrum from July 2006 to Deember 2009 The PAMELA proton spectra over four months compared with the computed spectra O. Adriani et al., ApJ 765 (2013) 91; M. S. Potgieter et al., to appear in Solar PhysicsarXiv:1302.1284

  25. WIZARD – PAMELA ResponsabileNazionale e Locale: M. Boezio Sezionipartecipanti: BA, FI, NA, RM2, TS Richiestefinanziarie (preliminare) Missioni 25 k€ (Riunioni e coordinamentodell’analisi in Italia edall’estero) Consumo 3 k€ (Metabolismo) Inventariabile5k€ (Sostituzionehardware obsoleto nella farm di sezione) Tot. 33 k€ Partecipanti e FTE: Boezio Mirko (I Ric) 70 Gregorio Anna (RU) 20 Formato Valerio (Dott.) 100 MocchiuttiEmiliano (Ric. TD) 80 Munini Riccardo (Dott.) 100 Ricercatori: 5, FTE: 3.7

  26. GruppoIIPreventivi2014 * 50 k€ Common Funds Tot. Ass. 2013: 240 k€

  27. GruppoIIRicercatori & Servizi 2013 Anagrafica 2013: Ricercatori: 32, FTE: 19,97

  28. Spare Slides

  29. Design: 23 m Large Telescopesoptimized for the range below 200 GeV 27.8 m focal length 4.5o field of view 0.1o pixels 400 m2 dish area 1.5 m sandwich mirror facets On (GRB) target in < 20 sec. Carbon-fibre structure

  30. Design: Small 4-6 m Telescopescover the range above few TeV across 10 km2 One of four options for telescope structure Multi-Anode PMT camera option Under study: dual-mirror optics with compact photo sensor arrays single-mirror optics PMT-based and silicon-based sensors ➜ Not yet conclusive which solution is most cost-effective

  31. Attivitàdeigruppiespressa in CTA WP

  32. For “dynamic” bench test Integratingsphere + attenuators Climate control box Quartzfiber picoammeter laser bias SiPMs interface interface Frontendsnddigitization Calibrated Monitor Per studi di temporizzazione si usa il laser a picosecondi e ’elettronica di frontend viene integrata di apposita elettronica ORTEC Per misure di PDE, si usano diverse sorgenti di luce e l’ottica viene integrata di monocromatore

  33. MIR: proposta sperimentale per la misura dell’effetto Casimir dinamico STUDIO DEL VUOTO QUANTISTICO Questo esperimento studia la creazione di particelle dal vuoto ottenuta mediante accelerazione non uniforme di una parete riflettente in una cavità risonante a microonde. APPARATO SPERIMENTALE Uno strato di semiconduttore (spessore ~ 150 mm) è posto sulla parte finale di una rientranza di una cavità risonante ad alto Q (realizzata in rame o niobio). La frequenza propria nr~ 2.5 GHz. Usando luce laser modulata in ampiezza (frequenza f) il semiconduttore commuta da trasparente a riflettente, producendo così un moto efficace. Si ottiene amplificazione parametrica per: f = 2 nr Saranno prodotti fotoni dal vuoto e misuratidall’antennatramite un ricevitore ultra sensibile. Cavità reale smontata

  34. Misure in corso e prossimisviluppi Studiarel’EffettoCasimirdinamicosignificastudiareilrisuonatore con un numero di fotonitermiciprossimo a zero bassatemperatura Prime misure con varicap a bassatemperatura Energia del modo / Probabilità Energia di punto zero Prossimeattività 2013: - controllaresorgenti di rumore - aumentarestatistica - ridurrela temperaturasotto 7 K

  35. Solar Physics Marzo 2012: due eventisolari PAMELA protons flux Dalla press release NASA del 31 maggio: “PAMELA recorded the incoming solar particles up in space, providing one of the first in-situ measurements of the stream of particles that initiated a GLE. Only the early data has been seen so far, but scientists have high hopes that as more observations are relayed down to Earth, they will be able to learn more about the May 17 onslaught of solar protons, and figure out why this event triggered a GLE when earlier bursts of solar protons in January and March, 2012 didn't.” Preliminary 17 maggio 2012: eventosolaremagneticamenteconnesso con la terra

  36. Summary of PAMELA results

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