DOTTORATO DI RICERCA IN FISICA XXXI CICLO Coordinatore: Prof. Maurizio DE CRESCENZI decrescenzi@roma2.infn.it Segreteria: Sig.ra Lucia Cori Lucia.cori@roma2.infn.it http://people.roma2.infn.it/~dottorato/fisica/?page_id=10

Il Collegio Docenti del Dottorato in Fisica è composto da: Prof. Ordinari: ​​R. Benzi, R. Bernabei, L. Biferale, G. Carboni, M. De Crescenzi, E. Pace, A. Di Ciaccio Prof. Associati: M. Bianchi, A. D'Angelo, O. Pulci, M. Sbragaglia, A. Sgarlata, R. Frezzotti, R. Senesi,​​​  Ricercatori Università: P. Camarri​, F. Arciprete Primi Ricercatori e Ricercatori  INFN e INAF:  M. Casolino,  F. Fucito, A. Morselli, A. Salamon, M. Tavani

Risultato ammissione dottorato XXXI ciclo 6 di Ateneo, 1 di Ateneo per studenti stranieri; 3 borse INFN; 4 borse del progetto europeo HPC-LEAP del prof. Luca Biferale. Miliucci Marco: iscritto (registered) Prete Maria Stella: iscritta Tisbi Elisa: iscritta Caccese Antonio: iscritto De Santis Emiliano: iscritto Bruno Salvatore: iscritto Cansoli Dario: iscritto Macis Salvatore: iscritto Lastoria Chiara Filomena: iscritta Sysoeva Ekaterina: studente straniero

Borse HPC-LEAP: Milan Felix, Tauzin Guillaume, Xue Xiao, Maragazoglou Georgios

The PhD in Physics is activated at the Department of Physics of the University of Rome "Tor Vergata" It has the following curriculum: - Physics of Nuclei, of Elementary Particles, of Fundamental Interactions - Physics of the Matter ( solid, liquid, soft…) - Numerical Physics and Physics of Complex Systems - Astrophysics and Space Physics - Materials Science and Nanoscience

The research programs are conducted on topics chosen by the individual student with the approval of the School Committee. The first year of the doctorate is conceived as a year of completion of basic education. Students, in order to supplement their education, can follow two full courses of an institutional nature (degree) and 3 modules of 16h hours (specific for PhD students); 1 or institutional course and 6 modules 16h (specific for PhD students). At the end the student will give the exam, for each course and each module . The move to the second year is approved by the School Committee that will evaluate the exams.

The second and the third year will provide the full development of the thesis under the direction of a scientific responsible (a tutor) designated for each student, and also will include seminars given by the students themselves. This cycle of seminars, called "Journal Club" takes place towards the end of the second year. The student will have the opportunity to present to the School Committee, a proposal advanced research. The admission of the doctoral thesis to the final assessment by the jury shall be subject to the following acts: - Seminar aimed at the verification of the progress of the thesis; - analytical assessment of two referees outside the university (including foreigners) on the thesis; - assessment by the tutor; - presentation and discussion of the thesis in front of the School Committee; - Final Exam done in front of a Jury appointed by the Rector.

NEWS , also for the XXXI cycle For the second and third year each student will have at his disposal 1,000 Euros to carry out research. Participation in conferences, workshops, training schools etc. ( Mobility funds) Each student, during the three years of the doctorate, may spend up to 50% of his time abroad, taking advantage of an increase in the 50% of the monthly grant. Each PhD student will have a fixed location in the PhD’s Room , and can access, with the card, in the Department of Physics.

DIDACTICS XXXI CYCLE The modules presented are from 16 hours each. Start the form to be agreed with the teacher

“Problematiche fisiche e tecniche sperimentali ai laboratori sotterranei: Dark Matter, processi rari e fisica del neutrino” Docente: prof.ssa rita bernabei e-mail: rita.bernabei@roma2.infn.it Saranno illustrate alcune delle principali linee di ricerca realizzate nei laboratori sotterranei e le relative tecniche sperimentali, con particolare riguardo agli studi sulla componente particellare della Materia Oscura dell’Universo, su alcuni processi rari e sulla fisica del neutrino. Elementi sulle tecniche per l’identificazione e la riduzione del fondo, così come le specifiche degli apparati impiegati in tale campo di ricerca, saranno anche descritte.

“Nanostrutture e sistemi di bassa dimensionalita’” Docente: Prof. Michele Cini e-mail: michele.cini@roma2.infn.it Introduzione: Nanoparticelle metalliche e Mie scattering -Fullereni-Punti quantici-Pozzi quantici- Stati a 1 elettrone nel Grafene e nei Nanotubi di Carbonio -Catene di Heisenberg- Bethe Ansatz-Magnoni; Trasporto quantistico: correnti balistiche- caratteristiche corrente-tensione- Effetti magnetici nei circuiti nanoscopici-Pumping; Ordine e dimensionalita’: teoria di Ginzburg Landau delle transizioni di fase- Ferromagnetismo di Weiss – modello di Ising in 1d- Assenza di transizioni in 1d- Approccio del gruppo di rinormalizzazione per la percolazione e per il modello di Ising – modello di Ising in 2d: transfer matrix. Fermionizzazione della transfer matrix- Soluzione di Onsager e transizione di fase- Caso a infinite dimensioni. Magnetismo in 2d nel modello di Hubbard- Teoremi di Lieb -Ferromagnetismo di Nagaoka ; Effetti di correlazione in 1d: andamenti a legge di potenza nei nanotubi di carbonio: liquido di Luttinger-Tecnica della Bosonizzazione-Separazione di spin e carica- Applicazioni; Effetti di correlazione in 2d: Gas di Fermi in campo magnetico ed effetto Hall quantistico intero e frazionario.

“Tecniche di analisi dati nella fisica delle alte energie” Docente: Dott. Emanuele Santovetti e-mail:emanuele.santovetti@roma2.infn.it Contenuti: Cenni generali sugli esperimenti di fisica delle alte energie. Analisi e filtraggio dei dati online: concetto di trigger e implementazione di diversi modelli di trigger. Metodi statistici di analisi dei dati: distribuzioni di probabilità, propagazione degli errori, correlazione, metodi Monte Carlo, metodi multivariati, massima verosimiglianza.

Dott. M. Casolino e-mail: marco.casolino@roma2.infn.it   “RAGGI COSMICI ED ASTROFICIA GAMMA” (ORGANIZZATO IN TRE MODULI DA 8 LEZIONI L’UNO) Docenti: Prof. Marcco Tavani, Dott. Marco Casolino, Dott. Camarri Primo modulo: Fisica dei raggi cosmici carichi da pallone e dallo spazio. Dott. M. Casolino e-mail: marco.casolino@roma2.infn.it   Introduzione storica dei raggi cosmici (nello spazio), metodi di rivelazione. Rivelatori su palloni stratosferici, tecniche di rivelazione,  voli a lunga durata, esempi; Raggi cosmici nell'eliosfera: Modulazione solare, Raggi cosmici solari, terrestri, gioviani, anomali; Esperimenti nello spazio per particelle cariche: metodi di rivelazione, esempi: Pamela, AMS, Ulysses, Voyager; La radiazione nello spazio, dosimetria e protezione degli astronauti a bordo di stazioni spaziali; Ricerca indiretta di materia oscura dallo spazio; Sorgenti rare ed esotiche di raggi cosmici: l'antimateria e la materia strana.

Prof. M. Tavani e-mail:marco.tavani@iasf-roma.inaf.it Secondo modulo: Modelli teorici di produzione e propagazione di raggi cosmici e osservazioni gamma dei satelliti AGILE e Fermi. Prof. M. Tavani e-mail:marco.tavani@iasf-roma.inaf.it   Quadro delle teorie di produzione e accelerazione di raggi cosmici, processi di diffusione; Shock idrodinamici; Meccanismo di Fermi al primo ordine, parte-1; Meccanismo di Fermi al primo ordine, parte-2: Diffusive Shock Acceleration theory e modelli non lineari; Propagazione di raggi cosmici galattici, eq. di Ginzburg; Accelerazione di raggi cosmici in sorgenti cosmiche: teoria e osservazioni; Idee su instabilità di plasma e riconnessione magnetica; Problemi aperti e il futuro.

Terzo modulo: Fisica dei raggi cosmici e astrofisica a raggi gamma con apparati terrestri Dott. P. Camarri   Concetti di base sugli sciami atmosferici e richiami storici; Tecniche di rivelazione di sciami atmosferici e loro ricostruzione; Caratterizzazione degli sciami adronici ed elettromagnetici; Osservabili associate agli sciami atmosferici e loro misurazione; Radiazione Cherenkov in atmosfera. Fluorescenza atmosferica ed emissione radio. Simulazione dello sviluppo di uno sciame atmosferico. Fisica dei raggi cosmici, anisotropie e astrofisica gamma tra 100 GeV e 1 PeV: sorgenti gamma galattiche ed extragalattiche, gli esperimenti MILAGRO, ARGO-YBJ, Tibet AS, MAGIC, HESS. Fisica dei raggi cosmici tra 1 PeV e 1 EeV: gli esperimenti GRAPES, KASKADE e KASKADE Grande. Fisica dei raggi cosmici oltre 1 EeV ed effetto GZK: gli esperimenti AGASA, HiRes e AUGER. Fisica dei neutrini di origine astrofisica: gli esperimenti AMANDA e IceCube.

“Metodi teorici-computazionali per lo studio di nano strutture” Docente: Dott.ssa maurizia Palummo e-mail: maurizia.palummo@roma2.infn.it Teoria del Funzionale Densita’ e applicazioni allo studio di nano strutture; Time Dependent Functional Theory (concetti generali) e problematiche aperte; Many Body Perturbation Theory: Approssimazione GW per le bande elettroniche; Bethe Salpeter Equation per gli effetti eccitonici; Applicazioni allo studio di proprieta’ elettroniche e ottiche di nanostrutture (0D, 1D, 2D).

“Onde Gravitazionali” Docente: prof.ssa Viviana fafone e-mail: viviana.fafone@roma2.infn.it La relatività generale in approssimazione di campo debole: equazione d’onda per le onde gravitazionali (OG). Generazione di OG in relativita’ generale: radiazione di quadrupolo. Sorgenti astrofisiche di OG, forme d’onda previste ed informazioni ottenibili sperimentalmente. Il fondo stocastico di OG. Esperimenti per la rivelazione di OG. Tecniche sperimentali utilizzate nei rivelatori risonanti e interferometrici (cenni). L’analisi dati per la ricerca di segnali gravitazionali (cenni).

“Linee di fascio di neutroni per lo studio della materia”  Docente: Dott. Roberto Senesi e-mail: roberto.senesi@roma2.infn.it Sorgenti di neutroni Interazione neutroni-materia  Rivelatori di neutroni  Large scale facilities, linee di fascio e spettrometri  Misura delle vibrazioni con scattering di neutroni  Misura delle distribuzioni di impulso nei materiali  Determinazione della composizione isotopica nei materiali, “prompt gamma” e tecniche collegate Cenni su “Single Event Effects” indotti da neutroni veloci e “Boron neutron capture therapy” (BNCT)

“Tecniche sperimentali della Fisica Nucleare e Subnucleare” Docente: Prof.ssa Anna Di Ciaccio  e-mail:anna.diciaccio@roma2.infn.it Richiami di interazioni radiazioni e materia  Rivelatori a gas  Rivelatori a silicio  Rivelatori al diamante  Calorimetri  Identificazione di particelle Gli esperimenti ad LHC  L’importanza di simulare gli apparanti sperimentali: uso di GEANT4 Uso di metodo Montecarlo per simulazione di processi di fisica ai collider

Docenti: Prof. Biferale, Dott. Lanotte, Dott. Sbragaglia “Theoretical and numerical tools for complex systems” Docenti: Prof. Biferale, Dott. Lanotte, Dott. Sbragaglia E-mail:luca.biferale@roma2.infn.it mauro.sbragaglia@roma2.infn.it Biferale (16 ore): Stochastic models for out-of-equilibrium statistical mechanics. (Multiplicative cascade models. Multifractals. Large Deviations Theory. Anomalous scaling laws and Intermittency) Lanotte (16 ore): Particles dynamics in complex fluids. (Dynamical systems theory. Chaotic dispersion of particles in laminar and turbulent flows. Preferential concentration of inertial particles)  Sbragaglia (16 ore): Lattice Boltzmann Methods for micro- and nano systems. Mesoscopic methods for hydrodynamics. Chapman-Enskog multi-scale analysis. Applications to multi-phase and multi-component systems.

"Teoria dei sistemi quantistici fuori dall'equilibrio" Dr. Gianluca Stefanucci E-mail: gianluca.stefanucci@roma2.infn.it Gli obiettivi sono: Fornire una introduzione alla teoria di sistemi quantistici interagenti e fuori dall'equilibrio. Lo strumento di investigazione e' quello delle funzioni di Green di nonequilibrio, espansioni diagrammatiche, formalismo di Keldysh, equazioni di Kadanoff-Baym. Moderni campi di applicazione sono trasporto quantistico, quantum pumping, spintronics, nanoelettronica superconduttiva, Recenti spettroscopie pump-probe ottiche ed elettroniche."

Short Course on Colloids at fluid-fluid interfaces: interactions, thermodynamics and applications Dr.Valeria Garbin Department of Chemical Engineering Imperial College London http://garbinlab.ce.ic.ac.uk The goal of this short course is to introduce graduate-level Physics students to the area of colloids at fluid-fluid interfaces. A background in Thermodynamics and Statistical Mechanics is a desirable prerequisite. The first lecture introduces fundamental concepts of colloid and interface science, and the basic physics of colloids at fluid-fluid interfaces. The second lecture covers the thermodynamics of particle-laden interfaces, focusing on the link between the microscale (interparticle interactions, microstructure) and macroscale mechanical properties. The last lecture presents recent advances and applications.

“Low Counting Experimental Techniques” For Doctorates in Physics Prof. Fedor Danevich 1st semester 2015/2016 8 lectures Wednesday November 4, 2015 – Aula Paoluzi -11.00-13.00 Wednesday November 11, 2015 Aula Paoluzi -11.00-13.00 Wednesday November 18, 2015 Aula Paoluzi -11.00-13.00 Wednesday November 25, 2015 Aula Paoluzi -11.00-13.00 Wednesday December 2, 2015 Aula Grassano -11.00-13.00 Wednesday December 9, 2015 Aula Paoluzi- 11.00-13.00 Wednesday December 16, 2015 Aula Paoluzi- 11.00-13.00 Wednesday December 23, 2015 Aula Paoluzi- 11.00-13.00 Radioactivity, Low Counting Experimental Techniques Dark Matter

GOOD JOB to EVERYONE