Ateneo

Dall’inizio del mio dottorato, l’obiettivo principale della mia ricerca è stato lo studio approfondito della struttura interna del protone. Ho partecipato a diverse misurazioni delle Parton Distribution Functions (PDF) del protone, sia all’interno sia al di fuori della Collaborazione ATLAS, e sono diventato un esperto — e successivamente uno sviluppatore — del framework xFitter, uno strumento open-source comunemente utilizzato negli studi sui PDF. Sono stato convenor dell’ATLAS PDF Fit Forum e il principale contributore alla prima analisi di fit dei PDF realizzata da una collaborazione LHC che utilizza molteplici set di dati (inclusi quelli a 13 TeV, non ancora utilizzati nelle più recenti analisi globali dei PDF) e che valuta l’impatto delle correlazioni delle incertezze sistematiche tra diversi set di dati. Questo è qualcosa che i gruppi di fit globali non possono fare, poiché richiede una conoscenza approfondita dei dettagli sperimentali delle misure in input. Questo lavoro ha fornito informazioni cruciali all’intera comunità dei PDF, e sono già state integrate nella prossima versione dei fit globali.

Parallelamente ai miei studi sui PDF, sono stato attivamente coinvolto in analisi particolarmente rilevanti per l’estrazione dei parametri fondamentali del Modello Standard. Ho lavorato alla misura della sezione d’urto del processo Drell–Yan a bassa massa fino a mll = 7 GeV (la prima analisi di questo tipo in ATLAS). Questa analisi esplora regioni cinematiche complementari a quelle accessibili negli esperimenti LHCb e HERA, dove effetti nuovi sia nella QCD perturbativa sia non-perturbativa (come gli aumenti logaritmici a piccolo-x o piccolo-pT) possono diventare importanti.

Attualmente sono convenor dell’ATLAS W/Z Physics Group e responsabile della misura di precisione della sezione d’urto di produzione del bosone W in associazione con un quark c, concentrandomi sul canale di decadimento muonico. Poiché questo canale è dominato da processi inizializzati da quark strange, questi dati possono contribuire a chiarire il dibattito sul livello di soppressione della componente strange a basso Bjorken x. In questa analisi viene utilizzata la tecnica Soft Muon Tagging (SMT) per identificare il jet adronico che presenta un muone spazialmente associato. Sono uno dei principali sviluppatori di questo algoritmo, utilizzato anche in una recente misura della massa del quark top, in cui vengono sfruttati i decadimenti semileptonici degli adroni contenenti b prodotti nella catena di decadimento del quark top. I risultati di questo studio sono caratterizzati da incertezze sistematiche ridotte e in larga parte indipendenti rispetto alle analisi convenzionali della massa del quark top nel canale lepton + jets.

Attualmente contribuisco anche alle misure del rapporto di sezioni d’urto tt/Z e delle sezioni d’urto inclusive di W e Z con i dati iniziali del Run 3. In entrambe le analisi ho generato previsioni teoriche avanzate a ordine NNLO QCD + NLO EW per diversi set di PDF. Inoltre, sono coinvolto nella misura della massa del bosone Z, analizzando le correzioni QED ed EW di ordine superiore alla linea di risonanza del bosone Z; sarò presto impegnato anche in studi di calibrazione dei muoni, ricavando una correzione aggiuntiva al bias della sagitta tramite il metodo dell’“asimmetria della pseudo-massa”.

Mi sto inoltre concentrando sul miglioramento della modellizzazione di pT(Z) e pT(W) utilizzando calcoli allo stato dell’arte N3LO + aN4LL, svolgendo fit a numerose misure ATLAS e non-ATLAS per meglio vincolare le correzioni non-perturbative ai piccolissimi momenti trasversi (pT < 5 GeV) introdotte nei calcoli. Questo lavoro potrebbe portare a miglioramenti significativi nelle future determinazioni della massa del W. Sono anche interessato alla finalizzazione della misura dell’angolo di mescolamento elettrodebole leptonicamente efficace tramite decadimenti del bosone Z. In passato ho generato previsioni teoriche per la misura dell’asimmetria di carica del W in ATLAS a 8 TeV e ho studiato il potenziale impatto di questa determinazione. Poiché le incertezze dovute ai PDF rappresentano la principale fonte di errore in questa misura, ulteriori vincoli potrebbero portare a una riduzione significativa dell’incertezza su sin²(θW).

Durante questo periodo ho avuto anche l’opportunità di contribuire ad altri compiti in ATLAS. Ho partecipato allo sviluppo e all’installazione dell’upgrade di Fase 1 delle camere Resistive Plate Chamber ad alte prestazioni organizzate in triplette, specificamente progettate per la regione di transizione barrel-forward del rivelatore ATLAS (progetto BIS78).

Negli ultimi due anni, inoltre, sono stato profondamente coinvolto nelle operazioni di trigger, come esperto reperibile sia per il trigger on-line sia per il menù di High Level Trigger (HLT). Fino a poco tempo fa sono stato l’ATLAS Express Stream Coordinator, responsabile della definizione del menù dell’express stream che fornisce i dati utilizzati nella valutazione iniziale della qualità dei dati, nonché del monitoraggio del consumo di banda dello stream per garantire il rispetto degli obiettivi prefissati.

Sto anche esplorando la possibilità di eseguire il software di trigger ATLAS su GPU o FPGA. Lo sviluppo del software HLT per l’HL-LHC su queste nuove tecnologie potrebbe consentire una velocità di elaborazione superiore rispetto all’uso delle CPU e permettere ulteriori sviluppi, come l’applicazione del machine learning agli algoritmi di tracciamento a livello di trigger. Questi potenziali benefici sono attualmente oggetto di studio da parte della comunità. In questo contesto, ho analizzato le prestazioni in termini di tempi di esecuzione di schede acceleratrici commerciali nel contesto dell’HLT della New Small Wheel. Ho studiato le prestazioni ottenute eseguendo tre modelli di machine learning (una Deep Neural Network per la ricostruzione della posizione dei cluster, una Convolutional Neural Network e una Recurrent Neural Network per il riconoscimento dei pattern dei muoni) su schede Xilinx Alveo U50, U250 e VCK5000 Versal. Ho confrontato i tempi di inferenza ottenuti tra CPU, GPU e le suddette schede utilizzando strumenti di sviluppo e hardware commerciale.