Riunione CSNII di Settembre 2016 - pd.infn.it · Laboratori con esperienza su coni e bolometri...

Riunione CSNII di Settembre 2016

Alberto Garfagnini

Universita di Padova and INFN, Italy

Consiglio Di Sezione,4 Novembre 2016, Padova

CSNII: Lecce, 12-15 Settembre 2016

Stato degli esperimenti

Ü Pochi interventi dei Rappresentanti Nazionali, report prevalenti dei referee,focalizzati sulle richieste economiche

• Intervento del nuovo Direttore Generale, Dr Bruno Quarta

Approvazione del bilancio

Ü Grande lavoro preparatorio dei referee

Ü Lavoro reso piu facile dello scorso anno grazie ad un leggero incremento delbilancio della commissione

• White Paper

Alberto Garfagnini (UniPD/INFN-PD) 1

Novita in CSNII

Bilancio

• aumento strutturale, grazie a lavoro preparatorio White Paper (presentazioneM.Pallavicini alla G.E.), e anche aumento degli FTE

• bilancio 2016: 12.2 Me(di cui 4.5 Medi missioni)

• bilancio 2017: 13.7 Me(di cui 4.5 Medi missioni)

• novita per il 2017: calcolo al CNAF esce dal bilancio della CSN2 (∼ 570 ke )

Sigle

• nuova gestione delle sigle

• 8 sigle chiuse (2 in pensione, 2 non approvate)

• termine fissato per ogni sigla: una estensione richiede richiesta espelicita,presentazione in commissione e discussione


Sigle : estensione temporale


Sigle : estensione temporale, esperimenti per gruppi

CR!

DM!

NU!

GP!


Bilancio 2017 - Aree Tematiche

fonte: DB INFN!

Richieste 25M!Assegnazioni 13.7M!


Bilancio 2017 - Aree per FTE

fonte: DB INFN!


Assegnazioni 2017 : criteri utilizzati

1) tagli iniziali dei referee (25 Me Ü)

ICARUS : spesa ripartita su piu anni

KM3-Net : utilizzo di fondi regionali

XENON : future su Xe rimandato a presentazione dettagliata XENON-10t in CSN2

DarkSide : utilizzo di fondi premiali e regionali

2) tagli analitici dei referee

analisi dettagliata e tagli sulle singole voci

3) tagli analitici CSN2 (17 Me Ü)

analisi comune di voci importanti per macro aree

4) tagli flat per tutti (15 Me Ü)

tagli missioni: 10%, tagli sul resto: 7%


Bilancio 2017 - Esperimenti

taglio piatto mediato sulle sigle

assumendo 30% di missione!

fonte: DB INFN!


Highlights 1

JUNO

• opere civili proseguono piu lentamente del previsto, causa acque sotterranee.Qualche ritardo che si pensa di riassorbire Commissioning previsto nel 2020.Responsabilita italiane in aumento: elettronica PMT (PD), elettronica VETO(LNF), scintillatore (MI) novo gruppo radio-purezza (MIB)

ICARUS

• attualmente CERN, pronto per il trasferimento al FermiLab, studi short-baseline.Progr. Fisica: ricerche neutrini sterili. Inizio programma Nu-At-FNAL (DUNE),studi long-baseline. Progr Fisica: violazione CP e mass hierarchy

AUGER

• per PRIME, approvato finanziamento italiano: 1.6 Me in 4 anni (30% smallPMT30% scintillatori, 23% HV, 17% elettronica)Si notano costi crescenti di OCF. Compressione manutenzione ordinaria peresigenze di budget

DarkSide

• notevole crescita in FTE della collaborazione, proposal DS-20k sottomesso e inreview separata presso NSF e INFN. 2017 e 2018, anni di prototipazione dellaTPC


Highlights : 2

VIRGO

• GW : 2016, annus miralibis. Sospensone monolitica rimandata e sostituita con filidi acciaio per cercare di essere pronti per O2-II, da marzo 2017 insieme a LIGO

BOREX e SOX

• miglioramento misure solari (7Be, pep), misura CNO procede ma moltochallenging. Possibile purificazione nel 2017. Consegna della sorgente per SOX amarzo 2018

CUORE

• installazione completata, a breve inizio del commissioning dell’apparato

KM3-Net

• ancora problemi di infiltrazione acqua nel cavo delle stringhe dei PMT. Istituitoun team con incarico di review dell’esperimento e con ampio mandato


Highlights

CTA

• sviluppo SiPM per MST e LST, prototipi MST doppio specchio. Proposta fusionesigla MAGIC in CTA nel 2018

LSPE/QUBIC

• QUBIC: the Q and U Bolometric Interferometer for Cosmology: misura delB-modes della polarizzazione del CMB. Si supporta ingresso di gruppi italianistorici nel CMB (DeBernardis LSPE e Masi QUBIC). Laboratori con esperienza suconi e bolometri

FERMI

• superata III NASA SR, operazioni estese fino al 2018 (opzione possibile fino al2020), lavori follow-up GW e Time Domain Astrophysics, Dark Matter, SNR

JEM-EUSO

• supporto a MINI-EUSO e analisi EUSO-TA. La sigla chiude a fine 2017 inmancanza di concreta prospetiva missione


QUBIC

QUBICthe Q and U Bolometric

Interferometer for Cosmology

Silvia Masi – RM1 – Meeting CSN2 – Lecce – 2016/Sep/14

• QUBIC is an international experiment to measurethe B-modes of CMB polarization exploiting an original method: bolometric interferometry.

• The B-modes signal is the smoking gun of the inflation process in the very early universe, and isimportant to explore Physics at ultra-high energy.

• If a genuine B-mode signal will be detected, it willbe possible to estimate the energy-scale of cosmological inflation and have hints on the inflaton itself.


QUBIC Polarization MeasurementPolarization measurements

• A bolometricinterferometercan be made polarization-sensitive in the same way as an imager: placing a rotating HWP and a steady polarizerbetween the skyand the detectors.

• So the QUBIC interferometricpolarimeter hasthe main partsdescribed in the sketch:

Apertures array

Beam combiner

Flags indicate main contributors.The Italian contribution is important !

The QUBIC instrument Baffles & shields

Readout & acquisition

BeamCombiner

BeamCombiner


LSPE vs QUBIC : GREAT synergy !

LSPE

QUBIC

All• the Italian contributors to QUBIC are also contributing to LSPE, a joint ground/balloon program to measure CMB polarization at the largest angular scales (lowest multipoles).

The • two instruments are complementary and synergic, using orthogonal measurementtechniques, covering complementary sky and ranges in multipoles and frequency, and taking advantage of the same laboratory infrastructures for their development.


Highlights : 3

LHAASO

• alla ricerca di sinergie sui SiPM con CTA e DarkSide. Possibile contributo INFNll’elettronica integrata lettura SiPM. Sigla da confermare nel 2017

PVLAS

• chiusura sigla nel 2017 dopo piu di 20 anni di attivita. Sembra che l’apparatoabbia raggiunto la sensibilita possibile sulla birifrangenza

QUAX

• collaborazione in aumento, eseguite prime misure sui campioni magnetici a Torino(INRIM).

T2K

• ampliamento collaborazione nelle varie sedi. Ingresso in Super-K e possibileingresso in Hyper-K.


PVLAS : stato dell’esperimento

Current experimental setup

Rotazione dei magneti portata a 22 Hz: i magneti sono stati ri-bilanciati usando pulegge di precisione (centrate con calettatori); ilrapporto delle pulegge motore-magnete è stato portato a 80/18, guadagnando un fattore 4 nella frequenza di rotazione dei magnetia parità di rotazione dei motori� guadagnato un fattore 2 sul rumore a larga banda.

Sono stati istallati tubi da vuoto in Si3N4 più stabili: il movimento del tubo all’interno dei magneti genera un’ellitticità; entro 2016verrà controllata la posizione del tubo con un feedback.


PVLAS : risultati 2016

Risultati 2016 e obiettivi 2017 - 1

Per frequenze di rotazione superiori a 15 Hz si osservano picchi nonostante il centraggio dei

tubi: si sospettano vibrazioni che passano attraverso il suolo

�Necessità di isolare la struttura dei magneti dal suolo; la riduzione delle vibrazioni potrebbe permettere di integrare con i magneti rotanti a 20 Hz: si dovrebbe guadagnare circa un fattore 2 sulla sensibilità


PVLAS : obiettivi 2017

Risultati 2016 e obiettivi 2017 - 2

Il rumore termico potrebbe dipendere, a secondo del meccanismo, da T oppure √T; assumendo una temperatura di 120 K si

potrebbe guadagnare un fattore da 1.6 a 2.5

Se tutto funzionasse al meglio, nel 2017 si potrebbe guadagnare circa un fattore 5 in sensibilità


Highlights : 4

XENON-1T

• Veto Cherenkov riempito a luglio ed in commissioning. LXe TPC commissionedin aria. Grande lavoro svolto su Monte Carlo. Primi eventi di fondo con e senzaveto confermano MC. A breve inizio del run. Presenteranno nel 2017 unaproposta XENON-nT

XPE

• sigla nuova. Polarimetria X su satellite (L. Baldini - PI) Finanzia fase A di NASAe ESA. Sviluppo di Gas Pixel Detectors. Profilio finanziario: 1 Me in 5 anni

WIZARD

• termine operazioni dovute a PowerSupply failure sul satellite. Sigla chiusa nel2017. Una buona parte del gruppo si sposta su GAPS, approvato nell’estate dallaNASA


X-ray PolarimetryExplorers (XPE)

Luca BaldiniUniversita and INFN–Pisa

[email protected]

Riunione CSN2Lecce, 13 settembre 2016


A unique moment for astronomical X-ray polarimetryXPE encompasses two different mission proposal: XIPE and IXPE

—XIPE (ESA M4) —IXPE (NASA SMEX)

P. So�tta (INAF/IAPS) Principal Investigator M. Weisskopf (MSFC)R. Bellazzini (INFN) Co-Investigators P. So�tta (INAF/IAPS)

R. Bellazzini (INFN)400 Me Cost envelope 125 M$2000 kg (Vega) Mass envelope 400 kg (Pegasus)450 cm2 E↵. area @2 keV 200 cm2

April 2017 Down-selection date February 20172025–2026 Launch date 2020–2021> 3 years Duration > 2 years

I Three (out of 6) missions in phase study for the last ESA and NASA callsare specifically devoted to X-ray polarimetry.

I Two of them are based on a technology developed within INFN.

L. Baldini (UNIPI, INFN) Riunione CSN2Lecce, 13 settembre 2016 4 / 17Alberto Garfagnini (UniPD/INFN-PD) 21

XIPE/IXPE: the science caseConnections with science topics of interest for INFN

I The origin of cosmic rays:I Imaging polarimetry of young supernova remnants.

I Extreme systems (i.e., strong gravitational and/or magnetic fields) andtest of specific prediction of general relativity and/or QED.

I Accretion disks around black holes.I Magnetars.

I Probe new physics through propagation over cosmological distances:I Search for Lorentz-invariance violation.I Search for axions and axion-like particles (ALP).

I All of the above well represented in the XIPE/IXPE core program ofhigh-priority targets.


Photoelectric X-ray polarimetryThe Gas Pixel Detector (GPD) as a polarimeter: Nature, 411, 662 (2001)

I Dominant interaction process at low energy, and perfect analyzer.I Challenge: the range of a few keV electron is O(100 µm) in gas.

I Basic components: absorption gap, Gas Electron Multiplier (GEM), finelypixelized readout anode.

I Sensitive down to very low energy (⇠ 1 keV).I Fully two-dimensional (imaging).I Highly azimuthally symmetric (no need of rotation to control systematics).I Contemporaneous polarimetry, imaging, spectroscopy and timing.


CSNII White Paper

• in fase di review finale (Pallavicini, Gemme, De Mitri)

• priorita nelle linee di ricerca discusse e condivise

• approvazione prevista per gennaio 2017 : sara documento condiviso

Stesura finalizzata da reviewers, con editorial board (Pallavicini, Gemme, De Mitri) !Priorita� a blocchi nelle linee di ricerca discusse e condivise !Review ed approvazione per gennaio 2017, sara� documento condiviso!


RESERVE SLIDES


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