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

Nelle dotazioni di gruppo: MIR R. L.: F. Della Valle PVLAS R. L.: F. Della Valle

The Cherenkov Telescope Array concept: 2 sites (N/S)

Site N: two types of telescopes, including LSTSite S: all three types of telescopes

Low energyFew 23 m (LST)

telescopes4…5o FoV

~2500 pixels~ 0.1o

Medium energyAbout twenty 12 m (MST)

telescopes6…8o FoV

~1500 pixels~ 0.18o

High energyFifty+ 4…7 m (SST)

telescopes8…10o FoV

~1500…2000 pixels~ 0.2o…0.3o

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

Dettaglio attivita’ Udine/Trieste

1. Coordinamento generale INFN (De Angelis)

2. Sviluppo sito test per sensori (Pauletta, Stella e 1 laureando De Angelis)

3. Simulazione (Longo, Bissaldi, De Lotto)

4. Fisica (Longo, Bissaldi, De Lotto, Persic, Cerchiara, De Angelis)– Persic è membro del SAPO e già physics coordinator di CTA

Plans for a test station:

For measurement of: (a) IV curves, (b) Dark Count (i.e. thermal noise), (c) cross talk and (d) afterpulsing

interface

picoammeter

bias

digitization

SiPMs

frontend

SiP

Ms

interface

Richieste Udine/Trieste

• Missioni: 20 k€– Missioni responsabile nazionale (De Angelis) e membro SAPO CTA e Physics Board

(Persic); altre missioni• Consumo: 3 k€

– Filtri,lenti e componenti ottici per stazione di test SiPM– SiPM Excelitas

• Inventario: 9.5 k€– 3 Moduli N6736B DC power modules per sistema Agilent Technologies N6700B @ 500

euro/module– Modulo linear fanin/fanout– Testina U/V per laser a picosecondi picoquant PDL 800-B– Power supply

• 1 mese officina elettronica

• Nota: a metà 2014 la proposta andrà in CTS

• 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.

Fermi Status (abridged from Fermi’s mission scientist

report)

• Longo Francesco 60% (UniTS)• Piero Ullio 20% (SISSA)• Gabrijela Zaharias 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)

Fermi – TS/Ud – composizione del gruppo

Percentuali preliminari da confermare!

• 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 Working Groups (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 macchine nella farm di sezione in GRID (da 250 a 360

HS06)

Richieste Finanziarie - Preliminare

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 – 1015 eV);

• 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

GAMMA-400

C/T

C/T

CC1

CC2

CC2

CC1

Electronics Electronics

Original Russian proposal (2011) Jointly agreed Russian-Italian proposal (2013)

Gamma-400

Partecipanti e FTE:Boezio Mirko (I Ric) 30Bonvicini Valter (I Ric) 70Cumani Paolo (Dott.) 100Gregorio Anna (RU) 50Mocchiutti Emiliano (Ric. TD) 20Vacchi Andrea (DR) 10Vallazza Erik (I Tecn) 20

Ricercatori: 7, FTE: 3

Responsabile Nazionale e Locale: V. BonviciniSezioni partecipanti: FI, PI, PV, RM2, TS

Richieste finanziarie e di serviziMissioni 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, prototipaggi vari sul tracciatore da farsi nel 2014.)

Trasporti 2 k€ (Trasporto di materiale (prototipi di ladders e jig relativi) da/per G&A Engineering (AQ)).Tot. 28 k€

Servizi: 6 m.u. off. meccanica, 8 m.u. lab. el. & riv.

MAGIC telescopes:stato, risultati, preventivi

2014

Consiglio di Sezione TS – 11 luglio 2013

15

• 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

B.

De

Lo

tto

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

Partecipanti e richieste finanziarie

De Angelis A. PO 40

Celotti A. PO 50Persic M. PA 60 De Lotto B. RU

80Longo F. RU 20Ansoldi S. RU

40Franco G. TECN. 100 Palatiello M. dottorando

100Biasuzzi B. dottoranda 100Cerchiara P.L. dottorando 50Roberto 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

(preliminare)

Non sono previste richieste di utilizzo dell’officina meccanica e/o elettronicadella sezione.

B.

De

Lo

tto

Stato attuale

Punti – dato sperimentaleLinee - simulazione

Set-up di misura

Curva di risonanza parametrica

Durante il 2012/13 si sono svolte altre misure di amplificazione parametrica con 5 diversi tipi di semiconduttori aventi tempi di ricombinazione tra 5 ps e 40 ps e con cavità precaricata

In tutti i casi si è trovato che la dissipazione è maggiore del coefficiente di guadagno. Si osserva cioè risonanza parametrica ma senza incremento di segnale.

I dati sono stati riprodotti sia tramite simulazione numerica sia mediante uso di formule analitiche

Guadagno totaleRA < 1

L’approccio con il semiconduttore irraggiato è quindi scartato.

MIR: proposta sperimentale per la misura dell’effetto Casimir dinamico

Sostituzione del semiconduttore con diodo variabile (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

varicapIl sistema funziona: misurato lo spettro del rumore termico di singolo modo a temperatura ambiente

Istogramma dei tempi di misura per spettro termico: misura e simulazione

T = 298 K

Misure in corso e prossimi sviluppi

Studiare l’Effetto Casimir dinamico significa studiare il risuonatore con un numero di fotoni termici prossimo a zero

bassa temperatura

Prime misure con varicap a bassa temperatura

Prossime attività 2013: - controllare sorgenti di rumore - aumentare statistica - ridurre la temperatura sotto 7 K

Ricercatori MIR-TS F. Della Valle 50%

Richieste MIR-TS per Commissione II

12 kEuro Missioni a LNL

Sezioni Partecipanti all’esperimento MIR

LNL (sede dell’esperimento), PD, PV, TS, Roma1Resp. Nazionale G. Carugno (PD)

Attività nel 2014

Studio del sistema di amplificazione parametrica con Varicap a temperature criogeniche (fino a 2 K) con l’obbiettivo di identificare il contributo dell’energia di punto zero

PVLASEsperimento per la misura della birifrangenza magnetica del vuoto prevista in QED L’esperimento è basato su un ellissometro molto sensibile, dotato di una cavità ottica Fabry Perot ad alta finezza (F > 700 000) in vuoto, e accoppiato ad un sistema di due magneti permanenti rotanti (frequenza di rotazione > 4 Hz)

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)

1 metro

Componenti gruppo PVLAS-TS F. Della Valle 50%E. Milotti 50%

Richieste PVLAS-TS per Commissione II

18 kEuro Missioni

Sezioni Partecipanti all’esperimento PVLASFE, LNL, TSResp. Nazionale G. Zavattini (FE)

Attività del gruppo PVLAS - TS per il 2014

Missioni a Ferrara per presa dati

Completamento e messa a punto del sistema rotante idraulico

Sistema di rotazione oleodinamico (LNL)Con questo sistema si realizza una rotazione dei magneti priva di rumore elettromagnetico in vicinanza all’ellissometro. E` necessaria stabilizzazione di fase della rotazione

Segnale di riferimento comparato con rotazione del magnete

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.

Cosmic-ray Positron Results

O. Adriani et al., Submitted to Physical Review Letters.

Time Dependance of the Proton Flux

O. Adriani et al., ApJ 765 (2013) 91;M. S. Potgieter et al., to appear in Solar PhysicsarXiv:1302.1284

The PAMELA proton spectra over four months compared with the computed spectra

Evolution of the proton energy spectrum from July 2006 to Deember 2009

WIZARD – PAMELA

Partecipanti e FTE:Boezio Mirko (I Ric) 70Gregorio Anna (RU) 20Formato Valerio (Dott.) 100Mocchiutti Emiliano (Ric. TD) 80Munini Riccardo (Dott.) 100

Ricercatori: 5, FTE: 3.7

Responsabile Nazionale e Locale: M. BoezioSezioni partecipanti: BA, FI, NA, RM2, TS

Richieste finanziarie (preliminare)

Missioni 25 k€ (Riunioni e coordinamento dell’analisi in Italia ed all’estero)

Consumo 3 k€ (Metabolismo)

Inventariabile 5 k€ (Sostituzione hardware obsoleto nella farm di sezione)

Tot. 33 k€

Missioni Cons./Trasp.

Invent. Man. Totalek€

CTA 20 3 9.5 - 32.5

FERMi 49 6 12 2.5 69.5

GAMMA-400 18 10 - - 28

KWISP 3 6 4 - 13

MAGIC 44 4 (+12) * 12 - 72

MIR.DTZ 12 - - - 12

PVLAS.DTZ 18 - - - 18

WIZARD 25 3 5 - 33

Totale 189 44 42.5 2.5 278

Gruppo IIPreventivi 2014

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

Gruppo IIRicercatori & Servizi

2013Ric.

strutturatiRic. non

strutturatiMecc., m.u. El., Riv. & A.

Tec., m.u.

CTA 1.3 (5) 2 (3) - 1

FERMI 3.2 (9) 2.5 (3) - -

GAMMA-400 1.8 (5) 1.2 (2) 6 8

KWISP 1 (2) - 2 1

MAGIC 4.9 (8) 2.5 (3) - -

MIR.DTZ 0.5 (1) - - -

PVLAS.DTZ 1 (2) - - -

WIZARD 0.9 (2) 2.8 (3) - -

14.6 (23) 10,6 (11) 8 10

Anagrafica 2013: Ricercatori: 32, FTE: 19,97

Spare Slides

Design: 23 m Large Telescopes

optimized for the range below 200 GeV

Carbon-fibre structure

400 m2 dish area1.5 m sandwichmirror facets

On (GRB) targetin < 20 sec.

27.8 m focal length4.5o field of view0.1o pixels

Under study:dual-mirror optics with compact photo sensor arrayssingle-mirror opticsPMT-based and silicon-based sensors

➜ Not yet conclusive which solution is most cost-effective

Design: Small 4-6 m Telescopes

cover the range above few TeV across 10 km2 One of four options for telescope structure

Multi-Anode PMT camera option

Attività dei gruppi espressa in CTA WP

interface

picoammeter

bias

Frontend snd digitization

SiP

Ms

interface

For “dynamic” bench test

laser

Calibrated

Monitor

Integrating sphere + attenuators

Quartz fiberClimate control box

Per studi di temporizzazionesi 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

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 misurati dall’antenna tramite un ricevitore ultra sensibile.

Cavità reale smontata

Misure in corso e prossimi sviluppi

Studiare l’Effetto Casimir dinamico significa studiare il risuonatore con un numero di fotoni termici prossimo a zero

bassa temperatura

Energia del modo / Probabilità Prime misure con varicap a bassa temperatura

Energia di punto zero

Prossime attività 2013: - controllare sorgenti di rumore - aumentare statistica - ridurre la temperatura sotto 7 K

Solar PhysicsPAMELA protons flux

Marzo 2012: due eventi solari

17 maggio 2012: evento solare magneticamente connesso con la terra

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

Summary of PAMELA results