Tesi Fisica e Astronomia “Augusto Righi” - DIFA

for the outer Time of Flight layer of the future ALICE 3

experiment

Abelian Higgs Mechanism

theory and observation prospects

perturbazioni lineari in modelli cosmologici di

Bouncing Coupled Dark Energy

relativistiche

worldline

per lo studio della dinamica veicolare in città

Implementazione e analisi di un modello di traffico

per lo studio della dinamica veicolare in città"

perturbations

Fisica - Fisica Nucleare e subnucleare.

La docente propone attualmente argomenti di tesi di Laurea Triennale e/o Magistrale nell'ambito della fisica nucleare e subnucleare. Le tesi proposte sono di carattere sperimentale (analisi dati, simulazione) o fenomenologico (simulazione, modellizzazione) negli ambiti generali seguenti:

esperimento ALICE a Large Hadron Collider: analisi dati dell'esperimento, studi di performance del rivelatore, algoritmi di ricostruzione e identificazione di particelle, analisi fenomenologica dei dati di ALICE, simulazione, sviluppo software

progetto CosmicAntinuclei: analisi dati di ALICE (come punto precedente), simulazione con generatori Monte Carlo, modellizzazione di processi fisici, sviluppo software

esperimento EpIC al futuro Electron-Ion Collider: simulazione con generatori Monte Carlo, modellizzazione di processi fisici, analisi di dati simulati per studi di fattibilità e di impatto al EIC, sviluppo software

L'elenco di argomenti proposto di seguito è indicativo degli interessi del gruppo di ricerca e si invita caldamente a contattare la docente per ulteriori dettagli o per aggiornamenti. 

Meccanismi di formazione di adroni e nuclei leggeri

Studio del meccanismo di coalescenza per la produzione di nuclei di antimateria in interazioni adroniche

Simulazione di produzione di antimateria in collisioni di alta energia e nei raggi cosmici con generatori Monte Carlo

Studio e simulazione della propagazione di antinuclei leggeri nella Galassia

Applicazione di modelli fenomenologici come il modello termico per la produzione di adroni e coalescenza su nuclei leggeri e stati adronici esotici

Identificazione e misura della produzione di antinuclei leggeri in collisioni di alta energia con ALICE

Produzione di risonanze adroniche e stati "esotici" in collisioni di alta energia

Ricerca di fenomeni collettivi in sistemi governati dalla QCD, da LHC a EIC

Impatto delle misure di adroni leggeri all'Electron-Ion Collider 

Simulazione di collisioni e-p con fasci polarizzati

Studio delle funzioni di struttura del protone e del deutone

Studio di performance di rivelatori per l'identificazione di particelle per esperimenti di fisica nucleare delle alte energie

Note:

- su richiesta, si propongono anche tesi compilative sugli argomenti indicati

- la maggior parte delle tesi proposte comprende una componente di sviluppo software (Python/C++) e richiede conoscenze di programmazione (almeno C++).

hadron measurements with ALICE at the LHC Run 3

dell’esperimento transatlantico di Guglielmo

Marconi nella storia della fisica

MeerKAT polarisation observations

Development Of Data Processing Tools And

Experimental Techniques

1) Feedback effects in an obscured QSO at z~1.5

goal: study of the spatial distribution of ionised gas in comparison to that of star formation in search for feedback effects

collaborator: G. Cresci (INAF-OAArcetri)

2) The environment of an obscured, outflowing QSO at z~1.5

goal: characterise the dust and SF properties of a bright submm source, its gas content, and assess the physical relation with a bright obscured QSO at ~170 projected kpc

collaborators: R. Paladino (INAF-IRA) E. Daddi (CEA)

3) The radio emission in a X-ray luminous CSS with strong ionised wind at z~1.5

goal: assess the role of jets and sub-kpc radio emission in driving outflows

collaborator: I. Delvecchio (Zagreb University)

4) A four-dimensional study (Muse 3D+ HST-ACS) of an obscured AGN in the J1030 field

goal: study the velocity field of low- and high-ionisation gas, and investigate for the presence of kpc-scale outflows

collaborator: M. Mignoli + J1030 team

5) Unveiling AGN excitation in 5 X-ray Bright Optically Normal Galaxies (XBONGs)

goal: disentangle host galaxies and AGN light in these peculiar systems, and map the stellar and extended narrow line region kinematics

collaborator: M. Mignoli + A. Comastri (INAF-OABo)

6) X-ray properties of galaxies with HI outflows

goal: assess X-ray properties and/or other phases outflows incidence in radio selected galaxies with HI outflows

collaborator: G. Lanzuisi (DIFA)

7) Mass without radiation: Heavily obscured AGNs, the X-ray background, and the black hole mass density

goal: derive observational constraints to be used to search for the most obscured AGN responsible for the XRB

collaborator: A. Comastri (INAF-OABo)

8) The cold side of AGN: dust, gas, and star formation in high-z AGN from Herschel and ALMA

goal: construct average SED of AGN in luminosity classes, investigate their dust and gas content and compare them to “normal” galaxies

collaborator: R. Decarli (INAF-OABo)

galassie ellittiche.

oscura

E' possibile svolgere tesi di laurea triennale e/o magistrale nell'ambito della attività di ricerca in fisica delle particelle elementari da me svolta all'interno del gruppo LHCb di Bologna.

L'attività di ricerca è svolta sia a Bologna sia presso il CERN di Ginevra. Il gruppo è principalmente coinvolto nell'analisi dei dati raccolti da LHCb e nello sviluppo di tecniche di acquisizione dati avanzate per gli esperimenti di prossima generazione.

Durante il periodi di tesi è prevista la possibilità di trascorrete un periodo presso il CERN di Ginevra, per seguire l'andamento della presa dati e delle principali analisi di fisica. Gli studenti parteciperanno ai meeting di collaborazione ai quali sarà anche possibile presentare i risultati della proprio attività.

Per informazioni contattatemi al mio indirizzo e-mail.

Per gli studenti del corso di laurea in Fisica:

E' possibile svolgere tesi di laurea triennale e/o magistrale nell'ambito della attività di ricerca in fisica delle particelle elementari da me svolta all'interno del gruppo LHCb di Bologna.

L'attività di ricerca è svolta sia a Bologna sia presso il CERN di Ginevra. Il gruppo è principalmente coinvolto nell'analisi dei dati raccolti da LHCb e nello sviluppo di tecniche di acquisizione dati avanzate per gli esperimenti di prossima generazione.

Durante il periodi di tesi è prevista la possibilità di trascorrete un periodo presso il CERN di Ginevra, per seguire l'andamento della presa dati e delle principali analisi di fisica. Gli studenti parteciperanno ai meeting di collaborazione ai quali sarà anche possibile presentare i risultati della proprio attività.

Per informazioni contattatemi al mio indirizzo e-mail.

related to the fit model in the ∆ACP

measurement at LHCb

scalar gauss-bonnet models

with a positive cosmological

constant

in gravity and supersymmetric gauge

theories

Classical Metrics and Observational Tests

self-interacting scalars

1. Advanced semiconductor thin films for sensor applications.

Innovative perovskites thin films are becoming more and more attracting for several applications. In particular, methylammonium lead iodide perovskite (CH3NH3PbI3) has recently demonstrated to be a very interesting material applications in solar cells and radiation sensors applications [1,2. However, notwithstanding encouraging results in applications, perovskites still suffer from stability problems when used as transport layer in thin film solar cells, and one of the possible causes of the stability issue should be found in the presence of defect states [3,4].]

The research activity aims to monitor defect states and compositional changes of the perovskite layers. The analyses will be carried out by electrical and optical characterization methods (temperature dependent current-voltage and capacitance voltage analyses), charge spectroscopy techniques (Deep Level Transient Spectroscopy, Photo induced transient spectroscopy) and Surface Photovoltage Spectroscopy.

The activity will be carried out in at the Bologna Semiconductor Physics Group of the Physics and Astronomy Dept. Internships abroad are also available on request. For further information on the research activity please visit the group website [5.]

M. A. Green, A. Ho-Baillie, H. J. Snaith, The emergence of perovskite solar cells. Nat. Photonics 8, 506–514 (2014). 10.1038/nphoton.2014.134

Haotong Wei, Yanjun Fang, Padhraic Mulligan, William Chuirazzi, Hong-Hua Fang, Congcong Wang, Benjamin R. Ecker, Yongli Gao, Maria Antonietta Loi, Lei Cao & Jinsong Huang; “Sensitive X-ray detectors made of methylammonium lead tribromide perovskite single crystals” Nature Photonics volume 10, pages 333–339 (2016)

Sung Heo, Gabseok Seo, Yonghui Lee,c, Dongwook Lee, Minsu Seol, Jooho Lee, Jong-Bong Park, Kihong Kim, Dong-Jin Yun, Yong Su Kim, Jai Kwang Shin, Tae Kyu Ahn and Mohammad Khaja Nazeeruddin, “Deep level trapped defect analysis in CH3NH3PbI3 perovskite solar cells by deep level transient spectroscopy” Energy Environ. Sci., 10, 1128, (2017).

Sung HeoGabseok SeoYonghui LeeMinsu SeolSeong Heon KimDong‐Jin YunYongsu KimKihong KimJunho LeeJooho Lee,Woo Sung JeonJai Kwang ShinJucheol ParkDongwook Lee Mohammad Khaja Nazeeruddin; “Origins of High Performance and Degradation in the Mixed Perovskite Solar Cells” Adv Mater. 2019.

https://site.unibo.it/semiconductor-physics/en

2. III-N semiconductor alloys and compounds

III-Nitride alloys uniquely offer tuning of their bandgap from infra-red (0.7 eV) to ultra-violet (6.1 eV) as well as strong anisotropic polarization reaching as high as 0.081 C/m2. Thanks to their high thermal and mechanical stability, AlxGa1-xN and InxGa1-xN based optoelectronic devices have already approached commercial applications. While white, blue and ultra-violet light emitting diodes (LEDs) are well-known examples [1, AlGaN/GaN based high electron mobility transistors [2] are considered serious contenders for replacing vacuum tubes in radio-frequency (RF) electronics for multitude of applications. Apart from light emitting applications, InxGa1-xN-based structures might as well be highly promising for THz detection based on inter-subband absorption in the quantum wells and for multijunction solar cells in tandem with Si [3]. However, special attention towards the material characteristics is required, as fundamental material issues still need to be understood and resolved.]

The research activity proposed aims to advance the fundamental knowledge on these materials alloys, on the role of defects, strain, doping on the electronic properties of the materials and devices. The thesis is carried out in cooperation with  the IMEC Institute in Belgium. https://www.imec-int.com/en/home.

Further details on the thesis project can be found here:

Quantitative 3D mapping of carrier concentration in quantum-confined heterostructures for power and RF applications [https://www.imec-int.com/en/work-at-imec/job-opportunities/quantitative-3d-mapping-of-carrier-concentration-in-quantum-confined-heterostructures-for-power-and-rf-applications]

https://www.imec-int.com/en/work-at-imec/academic-opportunities?employmenttypes=1106

Tutor at IMEC: Albert Minj.

[1 T. Lin, Z.Y. Zhou, Y.M. Huang, K. Yang, B.J. Zhang, Z.C. Feng, Strain-Controlled Recombination in InGaN/GaN Multiple Quantum Wells on Silicon Substrates, Nanoscale Res. Lett. 13 (2018). doi:10.1186/s11671-018-2663-6.]

[2 U.K. Mishra, P. Parikh, Y.F. Wu, AlGaN/GaN HEMTs - An overview of device operation and applications, Proc. IEEE. 90 (2002) 1022–1031. doi:10.1109/JPROC.2002.1021567.]

[3 H. Kurokawa, M. Kaga, T. Goda, M. Iwaya, T. Takeuchi, S. Kamiyama, I. Akasaki, H. Amano, Multijunction GaInN-based solar cells using a tunnel junction, Appl. Phys. Express. 7 (2014) 034104. doi:10.7567/APEX.7.034104]

String Theory

Brane-Antibrane Inflation

Atomic Force Microscopy offers unique opportuneties to characterize material properties at the nanoscale. In our AFM-laboratory we develop new methods to achieve multi-channel imaging of nanostructured electronic materials. Our interest is focussed on the characterization of semiconductors and their electrical properties with nanoscale resolution. For example we investigate the local density of states, charge carrier mobility or the transport of ions into semioconducting structures. The developed techniques are of relevance for novel devices in information technology or for the transformation and accumulation of energy.

In case of interest please contact

tobias.cramer@unibo.it

2) Master thesis:Development of novel bioelectronic sensors and transducers.

Our laboratory is equipped with a range of state-of-the-art techniques to fabricate microstructured semiconductor devices. Thin layers of electronic materials are deposited with a variety of techniques and patterned using direct writing laser lithography. With these techniques we can fabricate prototypes of novel sensor and transducer devices. Our expertise lies in biomedical applications and sensor are exploited to monitor the properties and the behaviour of living cells. With transducer devices we aim also at the stimulation of biological cells and to impact on their biological response and development. With our collaboration partners we can test the devices in cell-culture experiments or in experiments with small animals.Current interest lies in the developement of bioelectrical monitoring tools for 3D cell-cultures, wearable biosensors and neuronal interfaces.

In case of interest please contact

tobias.cramer@unibo.it

Analisi e caratterizzazione dei dati di rumore del rivelatore Virgo.

Ricerca di segnali transienti quali segnali gravitazionali emessi da Core Collapse Supernovae

Analisi dati per il rivelatore di onde gravitazionali Einstein Telescope.

Applicazione di tecniche di Machine learning per la ricerca e stima dei parametri dei segnali gravitazionali.

Applicazione di tecniche di Machine learning per Astrofisica Multi-messaggera

Analisi e pipelines per ricerca e caratterizzazione di segnali in tempo reale.

Un'Introduzione

Monitoraggio geofisico data-driven di risorse, specialmente in campo geotermico, vulcani, faglie ed ambiente.

Modellazione di risposte geofisiche della crosta terrestre.

system during the 2020-2021 period

topologiche e applicazioni

Area di ricerca: Fisica Teorica

Le tesi possono riguardare

- aspetti analitici o computazionali per lo studio di modelli di sistemi quantistici a molti corpi in bassa dimensionalità e le loro fasi quantistiche

- la teoria dell'informazione e della computazione quantistica applicata alle simulazioni quantistiche di sistemi quantistici a molti corpi e di modelli di meccanica statistica e teoria dei campi 

Collaborazioni: altri docenti del DIFA, ricercatori dell'INFN e del CNR; docenti di altre università italiane e straniere

Durata: 6-8 mesi

Prerequisiti:Conoscenze di teoria dei campi e meccanica statistica.

 Esami consigliati: Statistical Mechanics, Statistical Field Theory, Quantum States of Matter and Radiation; Quantum Many Body Theory,  Quantum Computing

Tesi per Laurea di I livello

Come gli altri docenti del Gruppo Teorico, sono disponibile come Relatore per gli studenti interessati a una tesi che riguarda tematiche mirate a studiare gli aspetti teorici, concettuali, di modellizzazione e/o matematici di un problema fisico, in particolare nell'ambito della fisica statistica e della meccanica quantistica, con particolare attenzione alla teoria dell'informazione e della computazione quantistica, con applicazioni alle nuove tecnologie.

Prerequisiti: avere preferibilmente superato -o comunque studiato- i corsi fondamentali di Meccanica Analitica, Istituzioni di Fisica Teorica, Struttura della Materia (modulo di Fisica Statistica), Introduzione alla Scienza e Tecnologia Quantistica.

È possibile unire il lavoro di tesi all’attività di Mondo Lavoro.

quantum systems: Berry’s phase and

topological quantum computation

Time Dependent Variational Principle on

Spanning Tree Tensor Networks

Requisiti:

Interesse per la teoria dell’informazione quantistica e la fisica delle particelle (preferibilmente dal lato sperimentale).

Conoscenze di base di programmazione (C++ o Python).

Descrizione:

La studentessa o lo studente indagherà la possibilità di misurare, per la prima volta, la decoerenza tra coppie di top quark prodotte nelle collisioni all’LHC. L’entanglement tra coppie di top quark è stato misurato per la prima volta nel 2023 dall’esperimento ATLAS. Questo progetto di tesi intende approfondire lo studio delle correlazioni quantistiche tra particelle fondamentali, con particolare attenzione all’effetto delle radiazioni sull’entanglement e alla possibilità che esse inducano decoerenza tra i due quark e se questo effetto puó essere misurato.

Il progetto è sviluppato in collaborazione con l’Università di Valencia. Per questo motivo, sarebbe molto interessante se la studentessa o lo studente potesse trascorrere 3 o 6 mesi a Valencia, svolgendo una parte della tesi all’estero (con finanziameti dell'Universitá).

Ideazione di esperimenti di elettromagnetismo con materiali di facile reperibilità

Gli studenti del corso di laurea in Fisica hanno la possibilità di svolgere tesi di laurea triennale e/o magistrale nell’ambito della ricerca di base sulle particelle elementari, utilizzando dati collezionati dal rivelatore LHCb, installato presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN.

La tesi prevede attività di ricerca presso il Dipartimento di Fisica di Bologna e/o presso il CERN, a seconda del tema scelto. Il gruppo di ricerca LHCb Bologna è coinvolto sia nell’analisi statistica dei dati raccolti dall’esperimento sia nello sviluppo di fotorivelatori con precisioni temporali dell’ordine di decine di picosecondi.

Durante il periodo di tesi è prevista la possibilità di trascorrere una fase di ricerca presso il CERN di Ginevra, per seguire da vicino la presa dati e le principali analisi di fisica. Gli studenti parteciperanno inoltre ai meeting della collaborazione, dove potranno presentare e discutere i risultati del proprio lavoro.

Per informazioni contattatemi al mio indirizzo email.

scans at the LHCb experiment

at LHCb Upgrade I using prompt J/ψ → μ+μ-

A complete list of arguments (and documents) can be found at

https://github.com/paolofinelli/MasterTheses

the case of TRISO and UZrH fuels

source terms due to gas leakage

and nuclide volatilization

strategie di Controllo Morfologico per

Semiconduttori Organici a film sottile

semiconductors.

- High-throughput calculations of optical and magnetic properties

- Quantum Magnetism: prediction of unconventional non-collinear spin ordering using first principles methods, many body techniques and Machine Learning

- Correlated and spin-orbit coupled 2D magnets

- Diagrammatic Quantum Monte Carlo: fundamentals, code development,ML-augmented DiagMC

- Electron-phonon interaction: polaron physics, anharmonic effect in using first principles methods and machine learning force field: bulk and surfaces

- Computational Surface Science and computational single atom catalysis

vibrazioni reticolari

non-degenerate band extrema

experiment

Research and development of a hardware firewall, based on custom-fabricated electronic boards, to wide network security applications. The work will mainly consist of the firmware development of digital algorithms on Xilinx FPGA-based platforms. The candidate will become familiar with high-speed electro-optical connections using FPGAs, and the transmission protocol of the ISO/OSI model.

There are also thematic theses with sector collaborations, in the electronic field, to be finalized with a recruitment.

Master Thesis Topic 2: Research in Electronics for Nuclear and Subnuclear Physics Experiments

The candidate will join a project that has been widely launched in the

international ATLAS collaboration at CERN, with particular attention to the

research and development of data-acquisition and trigger systems using

custom-fabricated electronic boards. This work will complete the data

acquisition system currently present in the ATLAS pixel acquisition chain. Similar systems are planned to be used for the DUNE experiment for the neutrinos track detection and data acquisition.

The INFN association is also possible to partially carry out the activity at

CERN or at BNL (USA).

Implementation of trigger algorithms based on neural-networks for LHC

upgrade, implemented on frontier FPGA devices, mainly for the ATLAS experiment at CERN. The work will be

proposed as solution for innovative triggering systems particularly required

to pixel-detector upgrades.

The work consists in High-Speed (GByte/s) electro-optical links

communication tests on electronic boards used for many applications.

Mainly these are related to the Phase-2 LHC upgrade at CERN but can be

also oriented to a technology transfer to the market.

Master Thesis Topic 3: Research in Microelectronics

The candidate can start a training study oriented to becoming familiar with the microelectronic design, for the fabrication of ASICs (microchips). The final destination of this subject can be a doctoral position. Details can be discussed in person.

Doctoral Thesis Topic 1: Research in Microelectronics

All the proposed topics for Master Theses can be expanded, in principle, into a 3-year doctoral study.

Study, design and test of microelectronics circuits (ASICs), or IP blocks, withing large collaborations of world-wide research institutes and universities. The main applications are readout systems for international high-energy experiments such as ATLAS and DUNE. The circuits can also operate at cryogenic temperatures.

Industrial PHD projects to be agreed with private industries operating world-wide in the electronic area, oriented to a recruitment as final destination. This type of study includes periods of work in the partner industry and periods of study and research to be completed abroad.

Master/Doctoral Thesis Topic 2:Hardware Accelerators for Nuclear Power model simulations

The NewCleo [https://www.newcleo.com/ Futurable Energy can accept master’s or PhD students for internships in Turin or Saclay to develop simulations of nuclear energy models running on FPGA-based hardware acceleration platforms.]

Cybersecurity

Recently A.G. has started a collaboration with the

Laboratorio Nazionale di Cybersecurity,

European Cyber Security Organization,

Cybersecurity: from design to operations

via an AlmaIdea project for designing a FireWall hardware. A use-case within the INFN-BO and INFN-CNAF is starting in parallel with a Course "B1165 - HARDWARE-BASED SECURITY WITH FPGA: FROM CYBERCRIME TO CYBERWARFARE AND DIPLOMACY" at the Collegio Superiore of the Bologna University.

Master and PhD thesis are available in this subject.

Una presentazione di possibili argomenti per gli studenti triennali di Fisica è disponibile al seguente link .

Per gli studenti laureandi magistrali, viene richiesta la consegna dell'elaborato completo alla relatrice almeno due settimane prima della data di upload della tesi relativa alla sessione di laurea di interesse.

Il tirocinio per tesi ha l’obiettivo di valutare la presenza, la distribuzione spaziale e temporale di contaminanti emergenti in ambienti marini situati sia in Artico che in Antartide. Lo studente acquisirà le competenze analitiche per la determinazione di microinquinanti organici in matrici ambientali, come acqua e sedimenti marini, utilizzando diverse tecniche estrattive (estrazione in fase solida - SPE, estrazione liquida pressurizzata - PLE) e strumentali (UHPLC-HRMS, HPLC-FLD, GC-MS).

L'applicazione delle diverse metodologie permetterà allo studente di elaborare in modo integrato i dati ottenuti, al fine di comprendere gli effetti dell’attività antropica e del cambiamento climatico sulla presenza, distribuzione spaziale e temporale dei contaminanti emergenti in Artico e Antartide. Il tirocinio si svolgerà in presenza presso il laboratorio di chimica ambientale dell'Istituto di Scienze Polari-CNR (sede di Montelibretti, Area della Ricerca Roma1). È richiesta la conoscenza della lingua inglese e la disponibilità di un computer portatile.

Target studenti: LM Scienze e tecnologie per la sostenibilità ambientale (curriculum AGA), LM Biologia Marina.

Contatti:

Prof. Roberta Guerra, Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna: roberta.guerra@unibo.it [mailto:roberta.guerra@unibo.it]

Dott.ssa Luisa Patrolecco, Istituto di Scienze Polari, CNR: luisa.patrolecco@cnr.it [mailto:luisa.patrolecco@cnr.it]

Sviluppo e integrazione di un sistema di trigger basato su scintillatori sottili e Silicon Photomultipliers per il telescopio di cosmici installato presso i laboratori dell'INFN

Studio dello spettro del bottomonium con i dati del rivelatore CMS a LHC 

Simulazione e sviluppo di algoritmi per l'upgrade del sistema di trigger di muoni di CMS

Analisi delle prestazioni del sistema di trigger dei muoni di CMS nel Run3 di LHC

Sviluppo di strumenti di programmazione dichiarativa per l'analisi interattiva delle prestazioni del rivelatore CMS

1) Company weighing systems production company that makes and design scales that until now have been considered impossible to achieve. Thesis available:

DEVELOPING AN INNOVATIVE LOAD CELL FOR INDUSTRIAL USE: participation in the development of a strain gauge sensor for use in the check weigher. This project intends to disrupt check weigher technologies.

DEVELOPMENT OF AN INDUCTION HOB THAT WEIGHS FOOD DIRECTLY ON CERAMIC GLASS:participation at the development of a load cell that is integrated with an induction hob allows us to weigh the ingredients directly on ceramic glass.

DATA-SELECTION-BASED MEASUREMENT ALGORITHM: this project involves the development of a self-learning artificial intelligence algorithm that allows the improvement of the digital arithmetic average of the load cell signal.

2) One of the technological leaders worldwide in the design and development of machines for solid-liquid separation, in particular dynamic thickeners and pressure filter. Thesis available:

BIG DATA ANALYTICS: to implement a big data analysis platform, supported by the Mindpshere infrastructure, which allows the management of the data itself, and its abstraction towards integrated information of the chemical-physical parameters that characterize the machine and the filtration process.

3) Company which designs and produces X-ray tubes for medical and industrial applications. Thesis available:

DEEP ANALYSIS OF SECONDARY ELECTRON EMISSION IN MICROFOCUS X-RAY TUBE

ANALYSIS OF THE ELECTRIC FIELD IN A X-RAY TUBE AND THE IMPLICATION ON ITS SHAPE

THE DARK CURRENT IN X-RAY TUBES: SCIENTIFIC EXPLANATION AND IMPLICATION ON THE QUALITY OF THE TUBE.

4) Company which produces systems for X-ray mammography and tomosynthesis. Thesis available:

SCATTER ANALYSIS AND REMOVAL FROM MAMMOGRAMS IN CESM (Contrast-Enhanced Spectral Mammography).

for Digital Breast Tomosynthesis Systems

Marine boundary layer characterization through near-shore flux measurements ( e.g. sea breeze, internal boundary layer, flow patterns induced by a dune, etc.).

Nocturnal low-level jets in complex terrain

Boundary layer depth and evolution during Perdigao field experiment

Further topics: urban microclimate, urban heat island, urban morphometry, nature-based solutions.

qualitativa sulle capacità ritenute fondamentali per

il successo formativo e professionale

Analisi di dati di radianza spettrale infrarossa del sensore REFIR-PAD ottenuti da misure effettuate presso la base Antartica Dome-C dal 2013 ad oggi. L'analisi è volta alla caratterizzazione delle nubi antartiche (proprietà radiative e micro-fisiche). In collaborazione con INO-CNR Firenze (I).

Derivazione dell’altezza di nubi tramite dati ad alta risoluzione spettrale nel medio e lontano infrarosso. Lo scopo del lavoro è sviluppare un algoritmo in grado di derivare l’altezza degli strati nuvolosi tramite osservazioni (o simulazioni) di radianza ad alta risoluzione spettrale. Le tecniche di riferimento sono la CO2 slicing/sorting e la minimum local emissivity variance (MLEV).

Il Laboratorio di Radio Scienza del Dipartimento di Ingegneria Industriale è impegnato in attività relative ad esperimenti scientifici su missioni di esplorazione planetaria del sistema solare. Tra tali attività vi sono l’analisi dati degli esperimenti di radio scienza di missioni concluse, come Cassini-Huygens (NASA/ESA/ASI) Galileo (NASA), in corso, come Juno (NASA) e BepiColombo (ESA), e la progettazione e simulazione degli esperimenti di radio scienza di missioni future, come Juice (ESA), Europa Clipper (NASA) e Hera (ESA).Per il successo di queste attività è di fondamentale importanza lo sviluppo di una serie di strumenti di simulazione delle performance degli esperimenti da svolgere, con particolare riferimento alle “radio occultazioni” per la stima delle atmosfere (troposfere, parte neutra, e ionosfere, parte ionizzata). L’obiettivo generale è quello di studiare nel dettaglio la propagazione di segnali radio attraverso una atmosfera planetaria, ai fini della stima dei profili di pressione, temperatura e densità dell’esosfera neutra al variare della quota, e dei profili di densità elettronica delle ionosfere al variare della quota. Più specificamente, si vuol determinare, in funzione del tempo dell’osservazione, la direzione di puntamento del segnale radio emesso dalla sonda in modo tale che il segnale stesso raggiunga la stazione ricevente a Terra, dopo aver attraversato un’atmosfera planetaria. Lo strumento di simulazione inoltre calcola una serie di output interessanti, come l'angolo di “bending” del segnale radio, lo spostamento Doppler atteso, la soluzione del problema del tempo luce, ecc. Per la messa a punto di questi strumenti si farà largo uso di data base di dati da radio occultazioni esistenti, acquisiti dalla missione NASA/ESA/ASI Cassini-Huygens durante le occultazioni di Saturno e Titano, e dalle missioni NASA Galileo e Juno per occultazioni di Giove e delle lune Galileiane. (Prof. Paolo Tortora, DIN-UNIBO)

Radiative transfer at limb. The student will be involved in the definition of a scaling algorithm for radiative transfer at limb. The task required is in the frame of the CASIA project which is lead by IFAC-CNR (Florence) and financed by the italian space agency which is supporting the 11th Earth Explorer Candidate CAIRT. 

Tutti i lavori di tesi proposti sono a disponibilità immediata. Si richiede che il candidato abbia una conoscenza dei principi base del trasferimento radiativo in atmosfera e l'abilità (o volontà di apprendimento) di programmazione in MATLAB, Fortran90 (oppure C/C++) in ambiente Unix.

SCIENZA ATTORNO A UN FOCOLARE

Il podcast "Come in Cielo, così in Terra": tra Hänsel e Gretel e il Cherenkov Telescope Array Observatory, in cerca di un approccio diverso alla divulgazione dell'astronomia

global minimum for solid-solid interface

with Bayesian optimization approach

1) Comparing alternative estimators of the two-point and three-point correlation functions

Goal: implement and validate alternative statistical estimators of second-order and third-order clustering statistics 

Prospects:

learn how to use standard codes for cosmological analyses

contribute to the CosmoBolognaLib implementation

acquire numerical knowledges, in particular in C++ and Python, useful for both scientific and many other non-scientific activities

Requirements:

scientific skills: low

computing skills: medium (C++/Python)

2) A graphic web interface for the CosmoBolognaLib

Goal: expand the web interface of the CosmoBolognaLib to include further cosmological probe statistics

Prospects:

learn how to implement graphic web interfaces

build new cosmological tools for general usage

familiarize with Python, one of the most popular programming languages

Requirements:

scientific skills: low

computing skills: medium (Python)

3) Emulating cosmological observable

Goal: train deep neaural networks to emulate cosmological probe observables

Prospects:

become expert in deep learning techniques

acquire high-level cosmological knowledges, useful for the Master Thesis

contribute to the optimization of the CosmoBolognaLib

acquire high-level skills in C++ and Python, useful for both scientific and many other non-scientific activities

Requirements:

scientific skills: medium

computing skills: medium (C++/Python)

Available thesis projects for the Second Cycle Degree in Astrophysics and Cosmology

1) Validating the Euclid clustering codes on the Flagship Simulation

Goal: test the new Euclid clustering pipeline on galaxy and cluster mock Euclid catalogues

Prospects:

contribute to the preparation of the ESA Euclid mission

become a C++ expert

learn how to exploit the latest numerical tools to do cosmology with next generation galaxy surveys

contribute to write internal Euclid reports

Requirements:

scientific skills: medium

computing skills: medium/high (C++)

2) Cosmological constraints from cluster number counts and clustering in Euclid

Goal: participate to the Euclid Cluster Cosmology Challenge, aimed at implementing the Euclid likelihood modules to model cluster statistics

Prospects:

contribute to the preparation of the ESA Euclid mission

become a C++/Python expert

learn how to exploit the latest numerical tools to do cosmology with next generation cluster surveys

contribute to implement new Euclid modules for cosmological analyses

contribute to write internal Euclid reports

Requirements:

scientific skills: medium

computing skills: high (C++/Python)

3) Halo Occupation Distribution model to extract cosmological constraints from small-scale clustering

Goal: implement the Halo Occupation Distribution model in the CosmoBolognaLib, and exploit it on real data

Prospects:

become one of the CosmoBolognaLib main builders

become a C++/Python expert

derive new cosmological constraints from galaxy clustering at small scales (possible applications to VIPERS and BOSS surveys)

contribute to write one or more scientific publications

Requirements:

scientific skills: medium

computing skills: high (C++/Python)

4) Combining high and low redshift cosmological probes

Goal: collect a large dataset of cosmological data from different probes, and implement the numerical tools to combine them

Prospects:

acquire high-level cosmological knowledges on different probes

acquire high-level statistical skills

become a C++/Python expert

familiarize with the latest data analysis techniques, useful for both scientific and many other non-scientific activities

contribute to write one or more scientific publications

Requirements:

scientific skills: high

computing skills: medium/high (C++/Python)

5) Bayesian deep neural networks to learn the properties of the Cosmic Web

Goal: exploit the latest machine learning techniques to do cosmology bypassing standard statistics

Prospects:

become an expert on deep learning techniques

develop new methods, never tested before, for cosmological analyses

become one of the first builders of the CosmoBolognaNet

start a long-term project, to be hopefully continued during the Ph.D.

Requirements:

scientific skills: high

computing skills: high (Python)

in galaxy clusters to discriminate among different gravity theories

matter model

astrofisica nucleare e la nucleosintesi degli elementi nelle stelle e nel Big Bang;

tecnologie nucleare emergenti (produzione di energia con sistemi guidati da acceleratori, trasmutazione di scorie nucleari, reattori di nuova generazione);

fisica nucleare di base (modelli di fissione, proprietà statistiche dei nuclei);

fisica applicata, trattamento dei tumori con adroni scarichi (BNCT).

Le sezioni d’urto indotte da neutroni costituiscono l’ingrediente chiave per questi studi, e possono essere misurate presso la facility per tempi di volo di neutroni n_TOF al CERN, dove è presente una delle sorgenti di neutroni più luminose al mondo (spallazione di protoni da 20 GeV/c su Piombo) caratterizzata da una eccellente risoluzione energetica, con base di volo di circa 200 m. Nel 2014 è stata inaugurata una seconda linea di fascio ancora più intensa, a 20 metri dalla sorgente, che ha permesso di ampliare la gamma di misure possibili. Le due sale sperimentali in cui si svolgono gli esperimenti sono equipaggiate con rivelatori innovativi e tecnologie all’avanguardia, sviluppate contestualmente all’esperimento presso i laboratori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

A questo link si possono trovare esempi di tesi triennali, magistrali e di Dottorato proposte dal docente.

nell’area del DIFA tramite spettrometria

gamma con rivelatore NaI(Tl)

NaI(Tl): calibrazione, risoluzione e studi di

schermatura

The proposed internship will address the whole development process, starting from the synthesis of thin film nanostructures by physical vapor deposition methods (Sputtering, thermal or e-beam evaporation), their structural characterization (XRD, SEM, TEM and optical spectroscopy) and the investigation of functional properties by steady-state and time-resolved electro- and photoelectrochemical techniques.

Operando structural characterization of thin films for photoelectrochemical water splitting by synchrotron radiation techniques (XANES, EXAFS, FEXRAV)

The thesis will be devoted at the development of an experimental setup for the structural analysis of thin films employed as absorbing layers or catalysts for the photoelectrochemical conversion of water to hydrogen. Specifically, the student will assist in the design of a synchrotron/FEL radiation experiment (ESRF/XFEL depending on the allocated beamtime) and the analysis of the produced data.

Caratterizzazione del gradiente GC all'interno del nucleo cellulare.

mid-infrared photons in the high-gain

regime

- Storia di formazione del Gruppo Locale: i satelliti della Milky Way (Nubi di Magellano e Sagittario) e galassie nane.

- Storia di formazione della Milky Way

- Stelle metal-poor: primo arricchimento chimico della Milky Way e di altri sistemi del Gruppo Locale.

- Abbondanza di litio in stelle metal-poor: evidenze della nucleosuntesi del Big Bang

- Modelli di evoluzione chimica

Tracce delle Stelle di Popolazione III

1- Internal waves in the Mediterranean Sea. The study may rely on existing observational and model-derived data-set or the implemetation of ad-hoc numerical models.

2- Ocean predictions and data assimilation.

3- Development of high-resolution limited area ocean models for selected case studies.

4- Climate Variability (analysis of Climate projections)

5- OSE (Observing System Experiment) or OSSE (Observing System Simulation Experiment)

6- Ocean Process study

Caratterizzazione delle siccità multiannuali su Europa e Italia e loro legame con la circolazione atmosferica a larga scala.

Impatto della variabilità climatic interna e cambiamento climatico antropico nell'evoluzione delle siccità.

Caratterizzazione delle tipologie di circolazione atmosferica associata ad eventi di precipitazione estrema.

Impatto della variabilità climatic interna e cambiamento climatico antropico sulle precipitazione estremi in Italia.

renewable energy droughts in Europe using the

German Climate Forecast System

Standard Model

1) Metal oxide nanostructures for solar energy conversion

2) Integration of photoelectrochemical and photovoltaic systems for solar energy conversion

3) Metal hydrides for solid state hydrogen storage

4) Fabrication of photoelectrodes by magnetron sputtering and atomic layer deposition

LAUREA IN FISICA

1) Analisi sperimentale di struttura e proprietà di materiali per lo stoccaggio di idrogeno allo stato solido 

2) Fabbricazione di fotoelettrodi per la conversione dell'energia solare e loro caratterizzazione foto-elettronica

la caratterizzazione fotoelettrochimica di

campioni con gradienti di proprietà fisiche

System with a Dichroic Spectral Splitting for

Solar Hydrogen Production

amplitudes coefficients using finite fields

1. Analysis of atmospheric and ocean time series of temperature, winds, currents, sea level, waves, humidity and salinity in the Mediterranean Sea from observational and modelling data;

2. Comparative analysis of climate trends in different coastal areas of the world ocean for several atmospheric and ocean variables;

3. Analysis of ocean biochemistry climate trends for long time series of data in the Adriatic, Mediterranean and the global ocean.

Master Thesis are offered in the field of:

1) ocean predictions

This topic is articulated into three potential sub-topics:

1.a data assimilation, or the development and application of techniques for best estimates of the ocean circulation from observations and numerical models;

1.b understanding of model uncertainties and improvement of ocean modelling

1.c analysis of forecast quality, development of quality indicators

This topic is done in collaboration with the Centro Euro Mediterraneao sui Cambiamenti Climatici.

2) Studies of the Mediterranean Sea circulation, sea level, air-sea interaction physics and long term climate variability

This topic uses all possible sources of data, observations and models, to understand the Mediterranean Sea general circulation and its climate variability.

3) Fundamental studies of the mesoscale/submesoscale dynamics in the global ocean by means of high resolution modelling

4) Coupled biogeochemical and ocean circulation modelling to explain carbon fluxes and pathwways in several coastal and open ocean ecosystems

5) Fundamental studies of oil pollution at sea and risk mapping

le radici fisiche di una distinzione cruciale

da cielometer

teorici e contesto meteorologico

Valutazione LCA di solventi verdi

Integrazione in analisi LCA dei processi di stoccaggio del carbonio organico nei suoli agricoli

Tesi di Laurea Triennale:

Analisi bibliografica su LCA applicata alla produzione di bioplastiche

Advanced software and computing for the ATLAS experiment at CERN-LHC

Machine/deep learning in the ATLAS experiment at CERN-LHC

Computing benchmarking for High Energy Physics experiments

Sviluppo di modelli numerici di propagazione del magma e di fratture idrauliche, calcolo degli osservabili (deformazioni, sismicità, variazioni di gravità) attesi.

Studio degli sforzi legati a lente variazioni topografiche in vari contesti vulcanici.

Studio della propensione alla propagazione di fratture in mezzi fragili danneggiati.

Titolo:

Ricerca di particelle del settore oscuro con l'esperimento SHADOWS alla North Area del CERN

abstract:

La ricerca di particelle del settore oscuro e' attualmente una delle linee di ricerca piu' attive nella fisica delle alte energie. L'esperimento SHADOWS (Search for Hidden And Dark Objects at the SPS) si propone di diventare uno degli esperimenti leaders nel settore. La tesi riguarda lo sviluppo del disegno del rivelatore con codici GEANT e C++. Questo lavoro di tesi sara' fondamentale per scegliere le tecnologie piu' opportune e per ottimizzare la risposta del rivelatore. La tesi prevede anche brevi permanenze al CERN e contatti con gruppi internazionali. (qui la proposta dell'esperimento)

(altre tesi disponibili)

Fisica Applicata

La tesi sperimentale si propone di indagare la possibilità di usare rivelatori molto veloci per migliorare sia la localizzazione degli eventi che la risoluzione di apparecchiature ToF PET per l’imaging medico nucleare. Il candidato acquisirà, oltre che lo stato dell’arte della strumentazione della tomografia a emissione di positroni, la conoscenza di alcuni rivelatori di medicina nucleare e il controllo di tecniche per la realizzazione di specifici algoritmi Monte Carlo.

(altre tesi disponibili)

Didattica e Storia della Fisica

Le nuove metodologie di insegnamento necessitano sempre più di tecnologie informatiche di recente sviluppo. La tesi sperimentale si pone come obiettivo l’uso della piattaforma e-learning ufficiale dell’ateneo di Bologna per sviluppare contenuti multimediali per l’insegnamento della Fisica e per elaborazione di strumenti di valutazione dei contenuti prodotti dagli studenti.

(altre tesi disponibili)

Our nature is astonishing: we are not subject to the laws of classical mechanics but live in a quantum universe. Among the most extraordinary effects of quantum mechanics, entanglement stands out: the capacity of two states to influence each other even when they area causally-disconnected.

Numerous experiments have been conducted to observe entanglement in different systems, but there is still no experimental proof of entanglement between particles at very high energy, such as those created in the Large Hadron Collider. However, in recent years, there has been a tremendous interest in attempting to observe entanglement for the first time in this fascinating context, and the most promising channel is the production of pairs of top quarks.

The entanglement between top quarks can be studied in two regions: the threshold region, where the energy is sufficient to create the quark pair, or the "boosted" region, where the top quarks are generated with incredibly high momentum. It is precisely this latter region that represents the most challenging task but also the most sensitive to quantum correlations.

The main obstacles we encounter in the "boosted" region concern the individual reconstruction of all the decay products of the top quark, which are collimated and difficult to separate. The reconstruction of the entire system is essential to observe entanglement.

The objective of this thesis project is to develop a strategy to measure observables sensitive to entanglement, using ATLAS data and simulations. We aim to be the first to observe quantum entanglement between high-energy top quarks.

But that's not all: measuring the quantum properties of fundamental particles also offers an unexplored opportunity to investigate the presence of new physics that could modify quantum correlations. This innovative approach represents a direction of research that is still relatively unexplored and differs from the traditional methods used for discovering new phenomena. The phenomenology group at the University of Bologna is a true pioneer in this field and is actively collaborating with the ATLAS experimental group to push forward research in this area.

Summary:

The student will analyze data collected from the ATLAS experiment, located at the CERN's Large Hadron Collider (LHC), in order to study the quantum correlations between pairs of top quarks. The objective is to develop an analysis method that allows for the first observation of entanglement between high-energy particles created in a collider. The thesis work will involve the development and comparison of different approaches for the reconstruction and measurement of the high-energy top-antitop systems. The approach will be optimized toward the precision with which variables sensitive to the presence of entanglement, "entanglement witnesses," can be measured. This thesis project is suitable for master's degree students and can be adapted for bachelor's degree students as well. The main activities involve data analysis and programming, so basic knowledge of a programming language (C++/Python) is preferable but not necessary.

Deglaciazione dell'Antartide: osservazioni, modelli, ipotesi. 

Geodetic variations in Greenland caused by recent ice melting. 

High resolution global models of glacial isostasy. 

Paleotopography of the Mediterranean Sea since the Last Glacial Maximum.

I telescopi per neutrini sono apparati sperimentali realizzati sotto l’acqua o nei ghiacci del Polo Sud per

studiare le proprietà del neutrino

 rivelare neutrini di altissima energia provenienti dal cosmo con l’obiettivo di comprendere i processi che originano supernovae, pulsar, AGN, coalescenza di stelle di neutroni,…

KM3NeT è un progetto largamente europeo che sta costruendo due grandi apparati per la rivelazione di neutrini. Il telescopio KM3NeT/ARCA è in fase di costruzione a circa 100 km dalla costa di Portopalo di Capo Passero (Sicilia), con l’obiettivo di studiare neutrini di origine cosmica. L'infrastruttura ospiterà anche strumentazione per il monitoraggio a lungo termine e online dell'ambiente di acque profonde, le cui misure verranno utilizzate per studi di geofisica e biologia marina. KM3NeT utilizza l’esperienza di un rivelatore più piccolo (ANTARES) che ha preso dati dal 2008 sino a Febbraio 2022.

Diverse tesi TRIENNALI e MAGISTRALI sono disponibili, principalmente legate agli studi di astrofisica (neutrini coincidenti temporalmente con eventi quali onde gravitazionali e GRBs, neutrini provenienti dalla regione centrale Galattica, ricerca di neutrini diffusi di energia elevatissima) sia utilizzando i dati di ANTARES sia utilizzando i primi dati raccolti da KM3NeT. Inoltre, tesi di natura più tecnologica (acquisizione dati, calibrazioni degli apparati sottomarini) sono disponibili, così come tesi legate all’ambiente marino. Per contatti e ulteriori informazioni, anche sulle tesi triennali, rivolgersi a:

Prof. Maurizio Spurio, maurizio.spurio@unibo.it 

Prof.ssa Annarita Margiotta annarita.margiotta@unibo.it

Dr.ssa Giulia Illuminati, giulia.illuminati3@unibo.it

Dr. Tommaso Chiarusi, chiarusi@bo.infn.it

Esempio di tesi triennale: 

Titolo: Caratterizzazione delle latenze intrinseche alle misure di tempo per i moduli del telescopio di neutrini KM3NeT

KM3NeT è formato da migliaia apparati di rivelazione, denominati Digital Optical Module (DOM) e sincronizzati con una precisione temporale migliore di 1 ns. Le schede elettroniche di ogni apparato, preposte all’acquisizione dei dati, possono introdurre delle latenze fisse che costituiscono un'incertezza sistematica che deve essere misurata e compensata. La tesi triennale proposta consiste nella caratterizzazione di tali ritardi attraverso una strumentazione di test allestita nel nostro laboratorio. Lo studente dovrà effettuare misure di ritardi temporali con un oscilloscopio di alta precisione collegato alle schede elettroniche dei DOM. I risultati ottenuti saranno confrontati con misure equivalenti, ottenute processando i dati trasmessi dalle schede attraverso il sistema di acquisizione online di KM3NeT.

ESPERIMENTO SND@LHC AL CERN

SND@LHC è un nuovo esperimento nel panorama della fisica delle particelle, approvato a Marzo 2021 dal CERN con l’obiettivo di realizzarlo in tempi brevi e raccogliere dati al Large Hadron Collider (LHC) dal 2022 al 2025.

SND@LHC osserverà per la prima volta in modo diretto neutrini di altissima energia (TeV) prodotti nelle collisioni protone-protone (p-p) di LHC. Tutte e tre le specie di neutrino (elettronico, muonico, tauonico ) saranno studiate. I neutrini sono oggi l’unica anomalia certa nella fisica delle particelle. Perché, in contrasto con quanto teorizzato nel Modello Standard, hanno una massa non-nulla non determinata dal meccanismo di Higgs. Deve esistere qualcosa a noi ancora sconosciuto. Ma finora i dati sulle interazioni dei neutrini con la materia sono incompleti. Gli studi con neutrini dell’elettrone sono rari. Quelli con neutrini del tau rarissimi. Il detector di SND@LHC è compatto (0.6x0.8x2.5 metri cubi). È posto nel tunnel di LHC a 480 m da ATLAS e intercetta l’intenso flusso di neutrini emessi a piccolissimo angolo nelle collisioni p-p. Interagendo con il materiale/bersaglio di SND@LHC (0.8 ton di tungsteno) i neutrini producono particelle che attraversano piani di emulsioni nucleari e fibre scintillanti, i cui segnali rendono possibile la ricostruzione e la visualizzazione dell’evento. A valle del bersaglio, piani di scintillatori plastici letti da fotodiodi di silicio (SiPM), inseriti tra blocchi di ferro, identificano la specie del neutrino e misurano l’energia rilasciata nell’interazione.

Alcuni possibili argomenti di Tesi Magistrale sono:

Ricostruzione di eventi per l’osservazione d'interazioni di neutrini prodotti nelle collisioni p-p. La tesi riguarda lo sviluppo del sistema di misura e analisi delle emulsioni nucleari e l’applicazione sui primi eventi reali di interazioni di neutrini.

Identificazione di muoni per l’osservazione di interazioni di neutrini

prodotti nelle collisioni p-p. La tesi riguarda lo sviluppo del sistema di misura e analisi con gli scintillatori per l’identificazione di muoni, e l’applicazione per la selezione dei primi eventi reali da interazioni di neutrini

Per ulteriori informazioni ed eventuali tesi triennali contattare: 

maurizio.Spurio@unibo.it

andrea.Castro@unibo.it

marco.Dallavalle@bo.infn.it

frontiere applicative della J-PET

1. Simulated particle acceleration and radio emission from cluster radio galaxies

    The student will use new high-resolution simulations of jets in clusters of galaxies (obtained with the ENZO code) to test theoretical recipes to accelerate relativistic electrons, and compute their synchrotron radio emission. The results will be key to compare in detail with the estimates of the age of radio lobes (and of their inflated "X-ray cavities") routinely used in real observations - and possibly understand their systematics uncertainties.    Thesis in collaboration with Prof. F. Brighenti

2. Simulations of the emergence of diffuse radio emission from halos and mega-halos

The student will tackle the theoretical problem of modelling the formation of large-scale radio emission in clusters of galaxies, which has been recently discovered on unprecedently large scales in a few systems. The student will use a suite of new dedicated cosmological simulations of clusters of galaxies, which also contain a description of the evolution of relativistic electrons injected by galaxies and re-accelerated by Fermi I and Fermi II processes, with the goal of advancing our understanding on how such emitting structures originated.  Thesis in collaboration with Dr.V. Cuciti

However, it is always possible to propose a different thesis, if the student has a clear idea and the supervisor is competent on the topic.

All theses are mostly focused on the usage of numerical simulations (with different level of complexity, depending on the students'skills) as a tool to improve our understanding on the physics of gas and magnetic fields in cosmic large-scale structures. It is necessary just to have a bare minimum knowledge (and interest) for numerical methods, but not in a specific language in particular. The supervisor would typically advise to use / develop algorithms in Julia (https://julialang.org) , arguably the most versatile and performing programming language for the development of new scientific codes.

All thesis projects are designed to produce, within the duration of the project or shortly afterwards, at least one scientific publication - this is what happened to all projects I have offered so far, either at the University of Bologna or before this at the University of Hamburg.

Manuel O. Stubbe (2015) -> https://arxiv.org/abs/1603.02688

Stephan Hackstein (2016) -> https://arxiv.org/abs/1607.08872 e https://arxiv.org/abs/1710.01353

Paul M. Hinz (2017) -> https://arxiv.org/abs/1805.11113 e https://arxiv.org/abs/1711.02669

Matteo Angelinelli (2018)-> https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020MNRAS.495..864A/abstract

Marco Simonte (2020) -> https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022A%26A...658A.149S/abstract

Laura di Federico (2022) -> https://arxiv.org/abs/2210.01591

Luca Beduzzi (2023) -> https://arxiv.org/abs/2306.03764 

Koushika Sri Lakshmi Srikanth (2023) -> in prep.

Francesca Zanetti (2024) ->  https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025arXiv250119041V/abstract

Prospects For Future Ground-Based Observatories And Space-Based Missions

in a sample of interacting galaxies

di galassie Lyman-Break vicino a quasar

luminosi ad alto redshift (z ≳ 6)

Si propone di contribuire allo sviluppo del sistema di acquisizione per l'esperiemento FOOT, volto a misurare sezioni d'urto nucleari di interesse nell'ambito delle terapie oncologiche con fasci di ioni. Nello sviluppo della tesi si useranno le più recenti tecniche di C++, threading e architetture distribuite (per CdL in Fisica), VHDL e SoC (per CdL in Ing. Elettronica).

Ricostruzione di tracce, simulazione e analisi dati per l'esperimento FOOT.

Nell'esperimento FOOT è possibile contribuire allo sviluppo della fase di analisi dei dati, partecipando alla ricostruzione delle tracce nucleari, analizzando dati di simulazione o dati presi in corrispondenza di una recente campagna di misure presso il laboratorio internazionale GSI.  (per CdL in Fisica)

Studio, test e caratterizzazione di prototipi di rivelatori a pixel per l'esperimento ATLAS.

Nell'ambito dell'esperimento ATLAS al CERN è in fase di avvio una campagna di misure e caratterizzazione di rivelatori di pixel per il futuro rivelatore di vertice dell'esperiemento. Si propongono tesi sperimentali e di laboratorio (anche in camera pulita) dove lo studente verrà a contatto con i rivelatori della prossima generazione di esperimenti nella fisica delle alte energie.

Intership presso EMTDLAB (Lussemburgo) per attività di ricerca

Simulazioni numeriche di materiale da esporre a radiazioni: studi di schermi protettivi dai raggi cosmici per future missioni spaziali nello spazio profondo. Riservato a Laureandi o laureati magistrali. Contributo spese viaggio/alloggio. Le tematiche possono variare senza preavviso: chiedere al docente per eventuali aggiornamenti.

Molti modelli di fisica oltre il modello standard prevedono l'esistenza di particelle a vita media lunga che possono essere identificate dai moderni rivelatori di esperimenti di fisica ai collider. Uno dei possibili segnali consiste in particelle che viaggiano "troppo lentamente" (a causa della loro massa): misure di tempo di volo in vari rivelatori sono in grado di distinguere il segnale dal fondo. 

L'idea del progetto sta nel fare studi con dati simulati per verificare la sensitività del rivelatore a questi modelli di nuova fisica. Il progetto può includere anche l'analisi di dati raccolti dall'esperimento ATLAS. 

 Dopo aver completato il progetto, migliorerai le seguenti competenze:

Sviluppo software.

Metodi avanzati di analisi dati, anche utilizzando intelligenza artificiale.

Lavoro in una collaborazione internazionale.

HIDRA - Nuove tecnologie per la calorimetria per fare fisica di frontiera

La comunità si sta preparando per il prossimo grande progetto in fisica delle particelle. La misura di precisione del settore dell'Higgs richiede la costruzione di un nuovo collider  e+e-. Per ottenere i risultati desiderati, è necessario sviluppare rivelatori con prestazioni superiori a quelle odierne. Questo è il contesto in cui viene studiata la tecnica del dual readout (in grado di raggiungere una risoluzione calorimetrica molto elevata).

Se decidi di lavorare a questo progetto, ti unirai alla collaborazione HIDRA (HIgh-resolution Dual ReAdout) e utilizzerai pacchetti di simulazione per studiare le prestazioni di configurazioni specifiche di rivelatori, che verranno testate con fasci di particelle al CERN.

Dopo aver completato il progetto, migliorerai le seguenti competenze:

Sviluppo software.

Conoscenza della fisica dei rivelatori.

Lavoro in una collaborazione internazionale.

Analisi di grandi quantità di dati.

e muoni del CERN SPS

fondamentale di sistemi elettronici fortemente

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