TIROCINI PROPOSTI PER LA LAUREA MAGISTRALE IN FISICA a.a. 2014/15
PROPOSTA 1
1) Titolo: Dispersione angolare di elettroni relativistici interagenti con cristalli e amorfi sottili.
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, Luglio-Agosto 2015
3) Responsabile delle attività: Davide De Salvador ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente:
Il lavoro riguarda l’analisi di sati sperimentali ottenuti presso la facilities MAMI di Mainz. Si tratta di dati che
misurano la dispersione angolare di un fascio di elettroni di 855MeV dopo interazioni con membrane
cristalline a vari angoli di incidenza e amorfe ad incidenza normale. Dall’analisi dei dati si dovrà determinare
se e in quali condizioni di incidenza gli effetti coerenti dovuti all’ordinamento degli atomi nel cristallo siano
trascurabili rispetto all’interazione con l’amorfo. Sarà inoltre messo a punto e utilizzato un codice Montecarlo
per il calcolo delle traiettorie in cristallo e amorfo. I dati di simulazione saranno utilizzati per meglio
l’interpretazione fisica dati sperimentali.
Le competenze acquisite riguarderanno principalmente l’analisi critica e quantitativa di dati sperimentali
raccolti tramite una facilities relativamente complessa, e lo sviluppo di metodi numerici per l’interpretazione
di dati sperimentali. La tematica studiata, per quanto largamente investigata sotto vari aspetti, ha larghi
margini di discussione laddove l’interazione avvenga con materiali particolarmente sottili e quindi
potenzialmente sensibili a fenomeni di correlazione.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 1
PROPOSTA 2
1) Titolo: Ottimizzazione della strategia di riduzione del fondo continuo nell'analisi dei dati simulati del
rivelatore BelleII.
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, 4 settimane nel periodo tra il 17 agosto e il 2 ottobre.
3) Responsabile delle attivita': Roberto Stroili ([email protected]) e Alessandro Gaz
([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente:
L'esperimento BelleII e' attualmente in fase di costruzione presso il collider e+e- KEKB a Tsukuba, in
Giappone. Il gruppo di Padova e' coinvolto sia nella costruzione di parte del rivelatore che nella preparazione
delle analisi di Fisica, basata sulla simulazione (Monte Carlo) dei dati dell'esperimento.
L'area di interesse principale del gruppo di Padova, riguarda la violazione della simmetria
materia/antimateria (CP) nei decadimenti dei mesoni B in stati finali privi di quark “charm”.
Attualmente il gruppo sta lavorando ad una stima della sensibilita' dei parametri della violazione di CP in uno
dei canali di decadimento piu' importanti: B0 → phi K0.
Una delle fasi dell'ottimizzazione dell'analisi riguarda la soppressione e modellizzazione del fondo
dominante, che proveniente da eventi di “continuo”, cioe' eventi in cui la collisione e+e- genera una coppia di
quark-antiquark “leggeri”. Lo scopo del lavoro proposto consiste nell'ottimizzare la discriminazione tra gli
eventi di segnale B0 → phi K0 e gli eventi di continuo, avvalendosi di strumenti statistici “evoluti” quali Reti
Neurali, Boosted Decision Trees, … Tale ottimizzazione dovra' tener conto non solo dell'effettivo potere
discriminante dell'algoritmo impiegato, ma anche della correlazione delle variabili utilizzate con le principali
variabili dell'analisi e della sensibilita' finale ai parametri della violazione di CP.
Durante lo svolgimento del progetto, lo studente acquisira' familiarita' con strumenti di analisi statistica
comunemente utilizzati nella Fisica delle Alte Energie (e facilmente esportabili anche in campi di ricerca
molto diversi), ed una conoscenza diretta del lavoro in una grande collaborazione sperimentale, che potra'
essere utile per un'eventuale prosecuzione del lavoro in una Tesi di Laurea Magistrale.
Per lo svolgimento dell'attivita', non sono necessarie specifiche conoscenze di Fisica delle Particelle. E' utile
la conoscenza (anche superficiale) del linguaggio di programmazione C++ e del software di analisi ROOT.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 3
1) Titolo: Ottimizzazione del sistema di calibrazione a laser del rivelatore di identificazione di particelle
dell’esperimento Belle-II
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, 4 settimane nel periodo tra il 17 agosto e il 2 ottobre.
3) Responsabile delle attivita': Roberto Stroili ([email protected]) e Stefano Lacaprara
([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente:
L'esperimento Belle-II e' attualmente in fase di costruzione presso il collider e+e- KEKB a Tsukuba, in
Giappone. Il gruppo di Padova e' coinvolto sia nella costruzione di parte del rivelatore che nella preparazione
delle analisi di Fisica, basata sulla simulazione (Monte Carlo) dei dati dell'esperimento.
Lo scopo principale del rivelatore di identificazione di particelle consiste nel separare pioni e K carichi,
misurando con una tecnica innovativa l'angolo della luce Cherenkov emessa dalla particella carica nel
passaggio attraverso barre di quarzo.
L’innovazione consiste nel determinare tale angolo non più solo mediante la proiezione geometrica del cono
di luce ma combinando ad essa anche il tempo di arrivo dei fotoni mediante un sistema di fotorivelatori ed
elettronica ad alta risoluzione temporale. Per monitorare la stabilità del rivelatore è necessario un sistema di
calibrazione laser con una risoluzione temporale inferiore a 100 psec. Lo studente avrà la possibilità di
accedere ai dati ottenuti illuminando con il laser i primi moduli costruiti e di contribuire ad ottimizzare il
funzionamento del sistema.
Durante lo svolgimento del progetto, lo studente acquisirà familiarità con strumenti di analisi comunemente
utilizzati nella Fisica delle Alte Energie (e facilmente esportabili anche in campi di ricerca molto diversi), ed
una conoscenza diretta del lavoro in una grande collaborazione sperimentale, che potrà essere utile per
un'eventuale prosecuzione del lavoro in una Tesi di Laurea Magistrale.
Per lo svolgimento dell'attività, non sono necessarie specifiche conoscenze di Fisica delle Particelle. E' utile
la conoscenza (anche superficiale) del linguaggio di programmazione C++ e del software di analisi ROOT.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 1
PROPOSTA 4
1) Titolo: Studio della violazione di CP nell'oscillazione dei mesoni B0s / anti-B0s col rivelatore LHCb
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata DFA, prioritariamente agosto settembre (le date precise
verranno concordate successivamente),100 ore da svolgersi in un periodo temporale di 4 settimane
3) Responsabile delle attività: Alessandro Bertolin ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
L'oscillazione in funzione del tempo tra particella e antiparticella nel sistema dei mesoni neutri B0s anti-B0s
presenta una fenomenologia paticolarmente ricca.
Fenomenologia che deriva sia dalla differenza di massa non trascurabile tra gli autostati di massa che dalla
presenza di un'ampiezza e una fase, entrambe non nulle, che descrivono l'oscillazione.
Lo studio di questo fenomeno e' uno dei compiti principali della collaborazione LHCb.
Inizialmente lo studente studiera' la distribuzione del tempo proprio di decadimento di un campione simulato
di B0s e anti-B0s usando le variabili della verita' MC.
Verranno poi introdotti, uno alla volta, tutti gli effetti di accettanza ed efficenza di ricostruzione, spaziale e
temporale, del rivelatore LHCb. La luminosita' integrata del campione di eventi MC verra' fissata a quella
corrispondente ai dati 2011+2012.
In questo modo la simulazione diventera' via via piu' realistica.
A questo punto sara' possibile un confronto, almeno a livello qualitativo, tra la simulazione sviluppata e i
risultati sperimentali di LHCb.
Dalla simulazione sviluppata sara' anche possibile ottenere un limite inferiore sull'incertezza con la quale
possono essere determinati sperimentalmente i parametri che descrivono l'oscillazione.
Lo studente acquisira' quindi competenze di alto profilo nel campo della fisica dei mesoni con beauty in
generale e delle loro oscillazioni in particolare.
Lo studio verra' effettuato usando il toolkit di analisi dati root, sviluppato dal CERN, in ambiente linux.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 5
1) Titolo: Studi di flavor tagging col rivelatore CMS
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, periodo da concordare, negli intervalli 15-07 <-> 31-07
24-08 <-> 27-09
3) Responsabile delle attività: Franco Simonetto ([email protected]) e Martino Margoni
([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
Partecipera' al perfezionamento degli algoritmi di identificazione della natura (flavor) degli adroni B prodotti in
collisioni pp a LHC e analizzati col rivelatore CMS.
Ottimizzazione degli algoritmi di jet charge vertex charge, etc.
Competenze di analisi dati e studio di strutture complesse.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 6
1) Titolo: Studi di eventi con leptoni di alto impulso trasverso col rivelatore CMS
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, periodo da concordare, negli intervalli 15-07 <-> 31-07
24-08 <-> 27-09
3) Responsabile delle attività: Franco Simonetto ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
Contribuita' allo studio di stati finali con muoni di alto impulso trasverso per la ricerca di nuova fisica col
rivelatore CMS
5) Numero massimo di studenti ammessi: 1
PROPOSTA 7
1) Titolo: Caratterizzazione di prototipi di rivelatore per lo studio di materia nucleare esotica (Fisica Nucleare
Sperimentale)
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: Laboratori Nazionali di Legnaro e DFA, da Luglio in poi, da
concordare con lo studente
3) Responsabile delle attività: Daniele Mengoni ([email protected]), Philipp R. John ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
All'interno di un gruppo di ricerca internazionale, lo studente apprenderà le principali tecniche di rivelazione
di radiazione elettromagnetica, X e gamma, particelle cariche e neutroni, nonché le nuove tecnologie
sviluppate nella ricerca fondamentale nell'ambito della Fisica Nucleare Sperimentale. In particolare lo stage
prevede la caratterizzazione di nuovi prototipi di rivelatori a semiconduttore altamente segmentati e la loro
elettronica digitale, nell'ambito del progetto TRACE/MUGAST. In tale contesto lo studente criticamente si
confronterà con i diverse aspetti della fisica sperimentale: simulazione, test, raccolta dati e loro analisi. Il
tirocinio prevede l'apprendimento e l'utilizzo di linguaggi di programmazione di alto livello e la conoscenza
delle moderne suite di programmazione e simulazione (Root, Geant).
5) Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 8
1) Titolo: Studio della produzione di quark top a LHC
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, luglio e settembre, 4 settimane
3) Responsabile delle attività: Ugo Gasparini ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
Il quark top e’ prodotto copiosamente nelle interazioni pp al Large Hadron Collider del Cern; la sua
osservazione costituisce un importante banco di prova per la ricostruzione dei getti adronici e lo studio degli
algoritmi di b-tagging, essenziali per la ricerca di nuova fisica. Lo studente analizzera’ i dati raccolti nel
2012 a un energia di 8 TeV nel centro di massa della collisione e, se possibile, i primi dati del 2015 racclti a
13 TeV, dall’ esperimento Compact Muon Solenoid (CMS) a LHC, ricostruendo i decadimenti
completamente adronici top->bW , con W->jj in eventi triggerati da decadimenti semi-leptonici del secondo
top dell’ evento e studiando la distribuzione di “energia mancante” degli eventi. Lo studente studiera’ le
efficienze di identificazione dei b-jets e la risoluzione, confrontando la simulazione MonteCarlo con i dati
reali, e studiera’ le proprieta’ cinematiche dei decadimenti ricostruiti, familiarizzandosi con le tecniche di
analisi dati e le problematiche di rivelazione di un esperimento di Fisica delle Alte Energie. Acquisira’ inoltre
alcune competenze di base di programmazione in C++ e di analisi statistica.
Scopo dello stage
Avvicinare lo studente alle problematiche tipiche di selezione ed analisi dati di un esperimento di Fisica
delle Alte Energie, approfondendo le conoscenze sulle tecniche di rivelazione delle varie particelle e
venendo a contatto con una realta’ sperimentale complessa,anche dal punto di vista degli strumenti
computazionali (sebbene le difficolta’ inerenti a cio’ sono in larga misura “prefiltrate” dagli strumenti di
calcolo gia’ predisposti che lo studente avra’ a sua disposizione).
Apprendere e sviluppare criteri di valutazione e scelta in relazione al problema affrontato (come esempio
nel campo della ricerca di base del processo di problem solving ), imparando ad impostare un processo di
ottimizzazione orientato allo scopo della ricerca assegnata, anche utilizzando metodi statistici.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 1
PROPOSTA 9
1) Titolo: Rivelatori di neutroni per lo studio di reazioni nucleari di fusione evaporazione
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: Laboratori Nazionali di Legnaro, Luglio-Settembre 2015
3) Responsabile delle attività: Jose Javier Valiente-Dobon ([email protected])
e Santo Lunardi
([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
Ai laboratori Nazionali di Legnaro stiamo costruendo un moderno array (NEDA: NEutron Detector Array) per
la misura di neutroni veloci. Quest’array sarà un rivelatore complementare ad un sistema di multi-rivelatori
gamma al germanio come AGATA e GALILEO, che permetterà di selezionare i nuclei ricchi di protoni
lontani dalla stabilità prodotti in reazioni di fusione-evaporazione. L’attività dello studente si concentrerà nello
sviluppo e test di questo nuovo rivelatore per neutroni veloci: si studieranno le forme d’impulso e
l’informazione contenuta in esse, la sua risoluzione temporale e la capacita' di discriminazione di radiazione
neutra (gamma e neutroni). Lo studente acquisirà familiarità con l’uso delle moderne suites di
programmazione e simulazione (Root, Geant) per l’analisi dei dati e deò trattamento dati per risalire
all’informazione fisica.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 10
1) Titolo: Misure e analisi di campioni di materiale tramite tomografia muonica
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, Laboratori Nazionali di Legnaro, Luglio e Settembre, 4
settimane
3) Responsabile delle attività: Paolo Checchia ([email protected]), Sara Vanini
([email protected]), Gianni Zumerle ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
La tomografia muonica è un’ applicazione, basata su strumentazione sviluppata nell’ ambito della fisica delle
particelle, che permette lo studio del materiale contenuto all’interno di volumi non accessibili dall’esterno.
Tale tecnologia utilizza la misura delle deviazioni subite dai muoni provenienti dai raggi cosmici
nell’attraversamento di materiale per produrre un’immagine del volume sotto analisi. Essa può trovare
svariate applicazioni pratiche. In particolare è di interesse studiarne la capacità di distinguere materiali
contenuti all’interno di altoforni per la produzione di ghisa. In questo contesto, a Legnaro, è attivo un
sistema di misura basato su camere a deriva, che permette l’acquisizione di dati ottenuti utilizzando raggi
cosmici. Sarà effettuata una campagna di misure con materiali diversi che saranno esposti ai raggi cosmici
nel sistema di Legnaro e una seguente campagna di analisi dei dati raccolti. Lo studente parteciperà ad una
parte della presa dati, e parteciperà all’ analisi dei dati raccolti. Potrà pertanto familiarizzare con i sistemi di
strumentazione, con l’ acquisizione dati e con programmi di analisi basati sul linguaggio C++.
Scopo dello stage
Far partecipare lo studente ad un intero ciclo di misure che partendo dall’ acquisizione dei dati con
strumentazione usata negli esperimenti di fisica delle particelle, termina con l’analisi dei dati stessi.
Lo studente potrà pertanto trovarsi a contatto con un ambiente sperimentale ad un tempo completo e
basato sulla stessa complessità di esperimenti di fisica delle particelle. Sarà possibile anche acquisire
familiarità con strumenti e metodi statistici che hanno potenziale ricaduta sia nel proseguo del processo
formativo dello studente che in possibili successive esperienze lavorative.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 11
1) Titolo: Misura dell’anisotropia azimutale di mesoni D0 prodotti in reazioni piombo-piombo a LHC con
l’esperimento ALICE
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, settembre 2015, 4 settimane
3) Responsabile delle attività: Andrea Dainese ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
La/o studente sarà introdotta/o alle attività dell'esperimento ALICE, il cui scopo è quello di studiare il QuarkGluon Plasma prodotto in collisioni tra nuclei di piombo al LHC del CERN.
Le strategie di analisi saranno chiarite con esercizi basati sull’utilizzo della simulazione, sia con modelli
semplificati (toy models) che con AliRoot, il pacchetto di simulazione e analisi di ALICE basato su ROOT.
L’attività principale della/o studente sarà l’analisi dei dati reali provenienti dalle collisioni piombo-piombo
realizzate a LHC, al fine di ricostruire la massa invariante del mesone D0 nel canale di decadimento Keffettuare la misura della asimmetria azimutale rispetto al piano della reazione. Questa asimmetria è
sensibile alla dinamica dei quark charm nel Quark-Gluon Plasma.
Le competenze acquisite dalla/o studente saranno: introduzione di base alla fisica del Quark-Gluon Plasma
e delle collisioni di ioni pesanti; nozioni di ricostruzione di eventi e tracce in esperimenti al collisionatore
LHC; risoluzione sperimentale sulla misura del momento delle tracce e sua relazione con la risoluzione in
massa invariante; analisi di dati sperimentali con software basato su C++ e ROOT; determinazione e
interpretazione di incertezze statistiche e sistematiche su una misura reale.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 1
PROPOSTA 12
1) Titolo: Studio della struttura e della dinamica locale in materiali cristallini e amorfi mediante spettroscopia
EXAFS
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, agosto-settembre (4-5 settimane)
3) Responsabile delle attività: Sanson Andrea ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
Grazie alla sua sensibilità all’ordine a corto raggio e alla sua selettività nella specie atomica, la spettroscopia
EXAFS (dall’inglese Extended X-ray Absorption Fine Structure) è tra le tecniche più potenti per lo studio
della struttura e della dinamica vibrazionale locale di materiali cristallini, amorfi e nano-strutturati. Scopo di
questo stage sarà quello di acquisire familiarità con questa tecnica d’indagine e con le potenzialità che essa
offre, sia dal punto di vista teorico/fenomenologico che dal punto di vista sperimentale e dell’analisi dei dati.
Lo studente avrà modo di conoscere e utilizzare alcuni programmi di analisi EXAFS con esempi concreti,
lavorando su dati raccolti presso il laboratorio europeo di luce di sincrotrone.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 13
1) Titolo: Studi spettrali 500keV-6 MeV sui bolometri di Cuore0
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, Ufficio PAO109
3) Responsabile delle attività: Luca Taffarello ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
Il doppio decadimento beta-è un processo che ipoteticamente viola la conservazione del numero leptonico
nel quale 2 neutroni decadono simultaneamente in 2 protoni all'interno dello stesso nucleo emettendo 2
elettroni ma nessuno antineutrino elettronico. La scoperta di questo fenomeno definirebbe la natura di
Majorana del neutrino.
L'attività proposta è indirizzata all'analisi dati di tutta la statistica raccolta dall'esperimento Cuore0, che da
circa 2 anni sta funzionando alla temperatura di lavoro di 10 mK, si tratta di una colonna di 52 bolometri di
ossido di tellurio installata all'interno di un criostato estremamente radiopuro situato nella HallA dei
Laboratori nazionali del Gran Sasso (INFN).
Lo studente sarà coinvolto nell'ottimizzazione dell'analisi e nello sviluppo di algosritmi per l'estrazione del
segnale.
Conoscenze di calcolo che verranno acquisite: capacità di operare in ambiente Unix, programmazione in
C/C++, conoscenza dei strumenti di rielaborazione e visualizzazione dati ROOT/ROOFIT.
Analisi fisica con lo scopo di identificare le coincidenze fra bolometri vicini, nel caso che componenti diverse
delle interazioni vengano assorbite da bolometri distinti.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 1
PROPOSTA 14
1) Titolo: Studio di correlazioni spettrali Tempo-Frequenza sui bolometri di Cuore0
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, Ufficio PAO109
3) Responsabile delle attività: Luca Taffarello ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente
Il doppio decadimento beta-è un processo che ipoteticamente viola la conservazione del numero leptonico
nel quale 2 neutroni decadono simultaneamente in 2 protoni all'interno dello stesso nucleo emettendo 2
elettroni ma nessuno antineutrino elettronico. La scoperta di questo fenomeno definirebbe la natura di
Majorana del neutrino.
L'attività proposta è indirizzata all'analisi dati di tutta la statistica raccolta dall'esperimento Cuore0, che da
circa 2 anni sta funzionando alla temperatura di lavoro di 10 mK, si tratta di una colonna di 52 bolometri di
ossido di tellurio installata all'interno di un criostato estremamente radiopuro situato nella HallA dei
Laboratori nazionali del Gran Sasso (INFN).
Lo studente sarà coinvolto nell'ottimizzazione dell'analisi e nello sviluppo di algosritmi per l'estrazione del
segnale.
Conoscenze di calcolo che verranno acquisite: capacità di operare in ambiente Unix, programmazione in
C/C++, conoscenza dei strumenti di rielaborazione e visualizzazione dati ROOT/ROOFIT.
Analisi maggiormente indirizzata alla caratterizzazione del rivelatore per lo studio di sorgenti di rumore
(meccanico ed elettromagnetico) che generano segnali in bolometri non vicini.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 1
PROPOSTA 15
1) Titolo: Laboratorio di ottica non lineare
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: Laboratori Nazionali di Legnaro, durante il periodo estivo da
concordare con lo studente.
3) Responsabile delle attività: Jean-Pierre Zendri ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente Lo studente verrebbe
inserito nel gruppo di lavoro che si sta occupando dello sviluppo di un tavolo ottico di luce squeezed per il
rivelatore di onde gravitazionali Virgo. Lo studente sarebbe coinvolto nello sviluppo e nella caratterizzazione
di una cavità ottica non lineare per la generazione di luce da seconda armonica.
Le competenze acquisite saranno nel campo dell'ottica gaussiana non lineare e dell'ottica quantistica non
che dell'elettronica di controllo.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 1
PROPOSTA 16
1) Titolo: FPGA based data acquisition system for time difference measurements
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: DFA, laboratorio GR1, stanza 167
Laboratorio didattico di via Loredan 10; 120 ore o 5 settimane; luglio-settembre.
3) Responsabile delle attività: Gianmaria Collazuol ([email protected]), Gabriele Simi
([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente Lo stage proposto ha
come obiettivo principale il design e l'implementazione di un sistema di acquisizione dati basato su FPGA
commerciali. Questo comprende la generazione dei segnali digitali, la generazione di un trigger sulla base di
operazioni logiche sui segnali e la misura di differenze di tempo con precisione dell'ordine di 10ns.
L'applicazione principale a cui e' rivolto e' il sistema di misura del tempo proprio di decadimento di mu
cosmici arrestati in un assorbitore.
Lo stage si articola in tre fasi della durata ciascuna di 40 ore in cui si acquisiscono varie competenze.
La prima fase ha come obiettivo il processamento dei segnali analogici prodotti dalla front end in modo da
generare un segnale digitale veloce comparato con una soglia settabile e senza doppi scatti. Cio' e' ottenuto
tramite il design e la realizzazione su una PCB di un comparatore cha includa trigger di schmitt e una soglia
regolabile. Lo studente acquisisce competenze di elettronica anlogica e digitale di front-end.
La seconda fase ha come obiettivo l'acquisizione dei segnali digitali nell' FPGA e il processamento logico
degli stessi per generare segnali si coincidenza, veto o altra combinazione logica dei segnali d'ingresso da
usare come trigger. Questo viene ottenuto programmando l'FPGA in Verilog HDL tramite l'apposita suite
software QUARTUS. Lo studente acquisisce competenze sui sistemi di acquisizione real-time e
processamento digitale di segnali di front-end.
La terza fase ha come obiettivo la programmazione dell'FPGA per ottenere la misura della differenza di
tempo tra due segnali di trigger con una precisione dell'ordine di 10 nanosecondi e il salvataggio dei dati su
disco. Questo e' ottenuto tramite l'implementazione nell'FPGA di un contatore a 32 bit, una phase-locked
loop come sorgente del clock, e la comunicazione con un PC attraverso la porta ethernet. Lo studente
acquisisce competenze piu' avanzate sul trattamento dei segnali digitali della front fino ad essere in grado
di implementare un sistema completo di acquisizione dati realtime.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 2
PROPOSTA 17
1) Titolo: Biofisica molecolare e cellulare
2) Luogo, periodo di svolgimento e durata: Laboratori dell'Istituto Veneto di Medicina Molecolare (VIMM),
via Orus 2, Padova; 7 settembre - 2 ottobre 2015; 100 ore distribuite in 4 settimane.
3) Responsabile delle attività: Mario Bortolozzi ([email protected])
4) Breve descrizione delle attività e delle competenze acquisite dallo studente Lo studente acquisirà
preliminarmente conoscenze di fisica biologica, microscopia ottica e modelli matematici adatti allo studio di
numerosi fenomeni biologici che avvengono all'interno della cellula umana. Lo studente svolgerà poi, sotto la
supervisione di un tutor, esperimenti di microscopia ottica di fluorescenza per lo studio delle dinamiche
spaziali e temporali dello ione calcio all'interno della cellula. Gli strumenti presenti al VIMM sono fra i più
avanzati disponibili sul mercato ed inoltre è in fase di sviluppo un microscopio a super-risoluzione (STED)
che verrà illustrato allo studente. Quest'ultimo imparerà inoltre ad utilizzare il software Matlab per l'analisi dei
dati ottenuti e a scrivere brevi programmi di simulazione, basati su opportuni modelli matematici, per
interpretare quanto osservato sperimentalmente. A propria scelta lo studente potrà scegliere se approfondire
di più la parte sperimentale o teorica.
5) Numero massimo di studenti ammessi: 4