Analisi degli spettri di particelle neutre prodotte a piccolo angolo con l’esperimento LHCf a LHC

I raggi cosmici, in particolare i raggi cosmici ad altissima energia (UHECR), sono stati oggetto di studi approfonditi a causa della loro rilevanza per l'astrofisica e la fisica delle particelle. Sebbene siano stati compiuti progressi sostanziali attraverso esperimenti a terra, come gli osservatori Pierre Auger e Telescope Array, permangono diverse incertezze dovute alla dipendenza dai modelli di interazione adronica per l'interpretazione dei dati. Questi modelli sono fondamentali per comprendere la composizione dei raggi cosmici e i meccanismi alla base della loro produzione e accelerazione. L'esperimento LHC-forward (LHCf) presso il Large Hadron Collider (LHC) svolge un ruolo chiave nell'affrontare queste incertezze, fornendo preziose misurazioni della produzione di particelle in avanti nelle collisioni protone-protone e protone-ione. Questa tesi presenta una panoramica dettagliata dell'esperimento LHCf, del suo ruolo nella fisica avanzata e dei suoi recenti contributi al cosiddetto "Muon Puzzle" nei modelli di interazione adronica. Il capitolo 1 presenta una panoramica della fisica dei raggi cosmici e delle sfide nel rilevamento degli UHECR, comprese le tecniche di simulazione e sperimentali utilizzate nei modelli di sciame d'aria estesi. Particolare attenzione è data ai modelli di interazione adronica e ai loro limiti, che sono cruciali per l'interpretazione dei dati UHECR. Il capitolo 2 discute il Large Hadron Collider (LHC) e i suoi esperimenti, con particolare attenzione ai loro risultati riguardanti il Muon Puzzle e l'esperimento LHCf, dettagliando il suo apparato sperimentale, i sistemi di acquisizione dati e i risultati pubblicati. Una parte importante di questo lavoro è l'analisi della produzione del mesone η in collisioni protone-protone a √s = 13 TeV con il rivelatore LHCf-Arm2, dettagliata nel Capitolo 3. Viene misurato il tasso di produzione in funzione della variabile Feynman-x e i risultati vengono confrontati con le previsioni di modelli di interazione adronica ampiamente utilizzati. Vengono discusse le prospettive future di questa analisi, sfruttando i dati raccolti da LHCf durante l'LHC RUN III a √s = 13.6 TeV, evidenziando la necessità della calibrazione del rivelatore LHCf-Arm2, descritta nel Capitolo 4, con particolare attenzione al test del fascio SPS H2, che valuta la risoluzione energetica, la linearità e le incertezze sistematiche che influenzano la scala di energia assoluta del rivelatore. Infine, il Capitolo 5 presenta le conclusioni di questa tesi e delinea le prospettive future, inclusi due lavori in corso, la misura del rapporto di produzione η/π e l'applicazione di tecniche di apprendimento automatico per migliorare la ricostruzione di cluster calorimetrici multipli nell'esperimento LHCf.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2024

Author dc:creator

• PIPARO, Giuseppe

Contributors dc:contributor

• TRICOMI, Alessia Rita

• Cosmic ray
• LHCf experiment
• Hadronic interaction model
• η meson production
• Muon Puzzle
• Raggi cosmici
• Esperimento LHCf
• Modelli di interazione adronica
• Produzione di mesoni η

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/658089

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/658089