Fisica Sperimentale delle Alte Energie
Il gruppo di Fisica Sperimentale delle Alte Energie svolge la sua attività di ricerca negli esperimenti installati alle grandi macchine acceleratrici di particelle che coinvolgono grandi collaborazioni internazionali. Il centro principale dell’attività scientifica e sperimentale è il CERN di Ginevra (Svizzera), dove sta attualmente operando il Large Hadron Collider producendo collisioni protone-protone all'energia di 13 TeV.
Il gruppo di ricerca, composto da docenti, ricercatori, e studenti, opera in stretto collegamento con il Dipartimento di Fisica dell'Università di Pisa con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN, Sezione di Pisa), che fornisce il sostegno finanziario ai gruppi in cui è coinvolto il personale SNS. I membri del gruppo sono principalmente coinvolti negli esperimenti CMS e LHCb finanziati dalla INFN-CSN1 (Particle Physics with Accelerators).
The Compact Muon Solenoid (CMS) è un rivelatore general-purpose installato al Large Hadron Collider. Ha un vasto e ricco programma di fisica che va dallo studio del Modello Standard (incluso lo studio dettagliato delle proprietà del bosone di Higgs) alla ricerca delle extra dimensions, di particelle super-simmetriche con massa fino alla scala in energia del TeV, e dei costituenti elementari della cosiddetta materia oscura. L'esperimento CMS opera grazie a una delle più grandi collaborazioni scientifiche internazionali mai esistite nella storia, coinvolgendo circa 5000 fisici delle particelle, ingegneri, tecnici, studenti e personale di supporto provenienti da circa 200 istituti dislocati in 50 differenti paesi nel mondo. CMS è attualmente in funzione e sta raccogliendo dati.
L'esperimento Large Hadron Collider beauty (LHCb) è uno dei grandi esperimenti di fisica delle particelle installati presso il Large Hadron Collider, e consiste in una collaborazione internazionale di circa 1000 fisici provenienti da tutto il mondo. A differenza degli esperimenti general-purpose LHCb è altamente specializzato e studia i processi e la dinamica dei quark pesanti. LHCb ha infatti accesso ai più grandi campioni di dati mai raccolti contenenti decadimenti di particelle con quark bottom e charm e la sua missione è quella di eseguire un'esplorazione ad alta precisione delle questioni centrali della fisica dell'era post-Higgs, compresa l'asimmetria cosmologica materia-antimateria e l'esistenza di possibili interazioni fondamentali nuove e sconosciute. LHCb è attualmente in funzione e sta raccogliendo dati.
I membri del gruppo sono coinvolti anche in altri esperimenti come l'esperimento Muon g-2 installato presso l'acceleratore FermiLab (Chicago USA) che ha lo scopo di studiare la precessione dei muoni sotto l’effetto di un intenso campo magnetico. L'obiettivo principale dell’esperimento è testare le previsioni del Modello Standard del valore “g-2” del momento di dipolo magnetico anomalo del muone misurando sperimentalmente la velocità di precessione con una precisione di 0,14 parti per milione. Il gruppo contribuisce anche al progetto MUonE che ha scopo di effettuare nei prossimi anni una misurazione completamente indipendente e molto precisa del contributo adronico principale al momento magnetico del muone.
Il gruppo è anche uno dei principali contributori del progetto RETINA , uno sforzo di R&D che ha lo scopo di dimostrare la fattibilità di un dispositivo di tracciamento in tempo reale basato sul cosiddetto "Algoritmo della retina artificiale", in grado di soddisfare le esigenze di trigger di livello 0 di gli esperimenti LHC (bunch crossing frequency di 40MHz), attraverso la progettazione e realizzazione di prototipi hardware implementati su field-programmable gate array (FPGA) commerciali.