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Facility for c-deuteron production in ALICE
No full textABSTRACT: Sviluppi recenti nella spettroscopia adronica hanno rivelato la possibile esistenza di diversi stati legati molecolari di adroni. Qesto
lavoro esplora il problema in modo più dettagliato, concentrandosi nello specifico sul c-deuterone, un super-nucleo costituito da uno stato lega
to tra una Λc e un neutrone. Per le analisi è stato utilizzato il Modello di Adronizzazione Statistica per simulare il numero di c-deuteroni atte
si in collisioni Pb–Pb in funzione di vari parametri.
Si è osservato che il numero atteso di c-deuteroni mostra una crescita
cubica con l’aumento del raggio della superficie di freeze-out. Effettuando un
fit con la relazione dN/dy = ar^3 + b, con a e b parametri liberi e r il raggio, i
risultati ottenuti sono: a = (1.3921±0.0032)·10−6 fm−3 , b = (2.43±0.13)·10−8 ,
con χ̃2 = 0.42.
Invece la relazione funzionale meglio capace di descrivere i dati al variare
della temperatura era della forma dN/dy = ae^{bT} + c, con a, b e c parametri di fit e T la temperatura. I valori ottenuti dal fit sono a = (1.19 ± 0.17) · 10−12 ,
b = (0.13009 ± 0.00087) MeV−1 e c = (−6.38 ± 0.50) · 10−6 , con χ̃2 = 1.0.
Per quanto riguarda invece l’aumento della fugacità del charm, la relazione
utilizzata per il fit è stata della forma dN/dy = ax + b, e i risultati ottenuti
sono: a = (2.366 ± 0.032) · 10−5 , b = (2.53 ± 0.94) · 10−5 , con χ̃2 = 1.4.
Sono state poi condotte analisi sulla dinamica per valutare come la possibile esistenza di tale supernucleo potesse influenzare il numero di deuteroni
rivelati dal rivelatore ALICE 3. Sotto le seguenti ipotesi: il numero di eventi
generati al LHC è 10^10; la temperatura di freeze-out era di 156 Mev ed il raggio di freeze-out di 8 fm con fugacità di charm di 29.6; sono state considerate solo le collisioni centrali, assunte pari al 5% del totale; Solo un gruppo ristretto di decadimenti sono stati considerati e solo i c-deuteroni con |y| < 0.5 si è trovato un aumento previsto di deuteroni pari a (1938 ± 12)
Conditional flow matching for synthetic medical data generation
No full textSynthetic data plays an increasingly important role in machine learning, particularly in the medical field, as it overcomes issues of scarcity, imbalance and privacy; its use for data augmentation and class balancing enables the development of more robust models for downstream tasks.
The main goal of this thesis is to explore Conditional Flow Matching as a training paradigm for the generation of two types of data: 3D CT scans of patients with Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC-Radiomics dataset) and tabular hematological biomarkers from Alzheimer’s patients (ADNI dataset).
For tabular synthesis, an XGBoost-based conditional flow model was trained to be able to regress Gaussian noise into biomarker distributions. Two model variants were developed: one generating all the features in ADNI, and a biomarkers-only model restricted to those used by the PhenoAge algorithm for biological age estimation. Privacy and quality were assessed with the Syndat framework; the biomarkers-only model outperformed the base model on distribution similarity, discrimination and correlation scores, while privacy-risk metrics remained comparable.
Clinical validation was performed by computing biological age with PhenoAge: synthetic data from both models reproduced the expected increase in biological-age advance across diagnosis groups.
For CT synthesis, a 3D U-Net was trained to approximate the conditional vector field mapping noise to the target distribution, generating CT scans via numerical solution of NODE. Generated volumes include paired semantic masks and were evaluated with MS-SSIM = 0.54 ± 0.09, PSNR = 12.0 ± 1.2 dB, and FID = 0.009. The MS-SSIM and PSNR values match those obtained when comparing training and test data, suggesting that they reflect natural variability in the dataset.
The results obtained demonstrate that Conditional Flow Matching is a promising approach for producing high-quality synthetic medical data across multiple modalities
Probing deviations from general relativity via cross-correlation of galaxy catalogs and gravitational waves
No full textIn 2015, the first detection of gravitational waves (GWs) by LIGO opened a new window in cosmology, providing a self-calibrating way to measure luminosity distances directly from the GW signal. Combined with redshift information, this enables the construction of the Hubble diagram and constraints on the Hubble constant , whose current measurements from early- and late-universe probes are in significant tension. At the same time, the discovery of cosmic acceleration has motivated theories extending General Relativity (GR). To systematically test these models, the Effective Field Theory (EFT) framework parameterizes deviations from the standard CDM cosmology.
This thesis explores the potential of using the cross-correlation between gravitational-wave events and galaxy catalogs to constrain such deviations. Since GWs and galaxies trace the same large-scale structure---albeit in different observational spaces---their two-point correlation can be exploited to infer cosmological parameters. While previous works focused on CDM, this study extends the method to modified gravity scenarios within the EFT of dark energy.
Forecasts show that combining GWs and galaxies yields significantly tighter constraints on modified gravity parameters---up to an order of magnitude improvement compared to single-tracer analyses. Depending on detector sensitivity, this synergy could either uncover small deviations from GR or further confirm its validity on cosmological scales. The results highlight gravitational-wave cosmology, in conjunction with large-scale galaxy surveys, as a powerful tool to test the CDM paradigm and probe the physics driving cosmic acceleration
Gestione ed etichettatura degli allergeni: analisi critica del modello europeo e del Food Standards Code australiano
No full textLa gestione e l’etichettatura degli allergeni rappresentano una delle principali sfide per la sicurezza alimentare globale, con rilevanti implicazioni per la salute pubblica e per la conformità delle imprese alimentari. Questa tesi analizza in modo critico il modello normativo europeo (Regolamento UE n. 1169/2011) e il Food Standards Code australiano-neozelandese, mettendo in luce differenze, punti di forza e criticità. L’analisi si concentra su tre aspetti chiave: la gestione del rischio allergeni lungo la filiera, le pratiche di etichettatura e comunicazione al consumatore, e i sistemi di richiamo alimentare. Attraverso il confronto emerge come l’approccio FSANZ, basato su standard armonizzati multi-giurisdizionali, offra maggiore chiarezza e uniformità applicativa rispetto al quadro europeo, che risente di frammentazioni tra gli Stati membri. Tuttavia, l’UE presenta un elenco più ampio di allergeni da dichiarare, garantendo una maggiore tutela per i consumatori. Le conclusioni evidenziano la necessità di un’evoluzione normativa europea che integri le buone pratiche del modello australiano-neozelandese, favorendo una gestione più efficace e una comunicazione trasparente sugli allergeni, al fine di ridurre i rischi sanitari e aumentare la fiducia dei consumatori
Characterization of first samples of innovative backside-illuminated SiPMs
No full textSilicon Photomultipliers (SiPMs) are widely used in High Energy Physics experiments, where they are often exposed to hostile environments like high radiation levels or cryogenic temperatures. In addition to surviving these environments, experiments demand increased sensitivity especially in the UV spectrum.
This work introduces a novel solution that has the potential to mitigate radiation damage and improve overall sensitivity, through the development of back-illuminated (BSI) SiPM structures. Unlike traditional Front-Side Illuminated (FSI) devices, BSI devices allow photons to enter directly into the active region from the opposite side, reducing microcell size without affecting the fill factor and PDE, and enhancing sensitivity across a wide range of wavelengths, from vacuum ultraviolet to near infrared. The BSI technology is particularly motivated by the need for improved PDE in cryogenic environments for VUV wavelengths, such as those emitted by Argon or Xenon light, where current devices exhibit PDEs below 10%.
Fully BSI analog SiPMs have not yet been fabricated, but intermediate steps in their development can already be evaluated. Preliminary measurements in a thermally regulated chamber studied the SiPM performances as a function of temperature. Additionally, the devices were tested in liquid nitrogen to assess their behavior in cryogenic conditions. The study highlights the potential advantages of BSI technology over traditional designs, particularly in terms of enhanced PDE and applicability in new generation detectors. This work represents the first characterization of SiPM devices based on innovative BSI architectures, designed and produced by Fondazione Bruno Kessler (FBK) and tested at the INFN Bologna Laboratories
Il ruolo del Digital Twin nell'Additive Manufacturing: opportunità e prospettive per l'ingegneria industriale
No full textNegli ultimi anni, l’adozione delle tecnologie di stampa 3D a filamento, in particolare Fused Filament Fabrication (FFF), conosciuta anche con il nome di Fused Deposition Modeling (FDM), ha registrato una rapida crescita grazie alla loro versatilità e al costo contenuto dei polimeri impiegati. Tuttavia, queste tecniche presentano ancora diverse criticità legate alla qualità del processo e alla ripetibilità dei risultati, spesso condizionate dalla complessa interazione tra parametri di stampa e comportamento del materiale. Con l’aumentare della complessità e della variabilità dei processi di additive manufacturing, diventa sempre più necessario disporre di strumenti avanzati in grado di garantire il controllo qualità, ottimizzare le prestazioni e ridurre i costi produttivi. In questo contesto, l’impiego dei Digital Twin (DT) rappresenta una delle innovazioni più promettenti. Un DT è un modello digitale che riproduce fedelmente un oggetto, un sistema o un processo reale, permettendone il monitoraggio e l’ottimizzazione continua in tempo reale lungo l’intero ciclo di produzione. Questa tesi si propone di fornire un’analisi complessiva dello stato attuale dei Digital Twin per l’additive manufacturing, esaminandone le applicazioni, i benefici, le principali sfide e le possibili direzioni di sviluppo futuro, con particolare attenzione ai processi FFF basati su polimeri
Controllo della combustione nei motori a combustione interna alimentati a idrogeno
No full textL’obiettivo di questo elaborato è analizzare in modo sistematico le principali strategie di controllo della combustione nei motori a combustione interna alimentati a idrogeno, valutandone l’impatto su prestazioni, efficienza ed emissioni. L’idrogeno, in quanto combustibile privo di carbonio, rappresenta una valida alternativa ai carburanti fossili convenzionali, pur presentando sfide tecniche legate all’elevata reattività, alla formazione di ossidi di azoto (NOₓ) e alla stabilità della combustione. Dopo un’introduzione generale sulle proprietà chimico-fisiche dell’idrogeno e sulle differenze rispetto ai combustibili tradizionali, il lavoro analizza le tecnologie di iniezione PFI (Port Fuel Injection) e DI (Direct Injection), evidenziandone i rispettivi vantaggi in termini di potenza, efficienza volumetrica e contenimento del backfire. Successivamente, vengono studiate le principali leve di controllo della combustione: rapporto aria–combustibile, EGR (Exhaust Gas Recirculation), iniezione d’acqua, fasatura di iniezione e di accensione, con particolare attenzione agli effetti dell’anticipo di accensione sulle prestazioni e sulle emissioni. Infine, l’analisi si estende ai sistemi di post-trattamento dei gas di scarico, con un focus sui catalizzatori SCR (Selective Catalytic Reduction) a base di ammoniaca e idrogeno, valutandone l’efficacia nella riduzione degli NOₓ. I risultati confermano che la gestione combinata di iniezione diretta, EGR, controllo dell’anticipo e post-trattamento consente di ottenere un equilibrio ottimale tra efficienza e abbattimento delle emissioni, rendendo i motori a idrogeno una soluzione promettente nel percorso di transizione verso la neutralità climatica
Development of ERANOS modules for the sensitivity analysis of the effective delayed neutron fraction beyond cross sections
No full textSensitivity analysis is essential to understand core neutronics and optimize core design complying with safety margins, as it quantifies how input parameters affect key outputs and identifies components requiring tighter control to ensure stable reactor behavior. It also provides the basis for uncertainty analysis, which evaluates the impact of nuclear data uncertainties on integral quantities and supports regulatory decisions during reactor licensing.
In this context, the present thesis contributed to the neutronic design of the ALFRED reactor - Europe’s demonstrator for Lead-cooled Fast Reactor (LFR) technology - by extending the ERANOS code system with new computational modules for the sensitivity analysis of the effective delayed neutron fraction, beta_eff, with respect to nuclear data beyond cross sections.
The developed methodology, based on Generalized Perturbation Theory (GPT), enables the calculation of sensitivity coefficients S(beta_eff, alpha), where alpha includes delayed and prompt neutron yields (nu^d, nu^p) and spectra (chi^d, chi^p). All expressions were derived from first principles and implemented using validated ERANOS functionalities, ensuring consistency with the existing code framework.
A progressive verification strategy was adopted, from analytically solvable cases to a simplified ALFRED-inspired Toy Model. Numerical verification focused on nu^d, benchmarking GPT-based sensitivities against results from a Direct Perturbation (DP) approach. The comparison showed excellent agreement, with discrepancies below 0.2% across all isotopes and precursor families considered. Additional verification for nu^p, chi^d, and chi^p was conducted using simplified models of increasing complexity.
The tools developed in this thesis provide a robust foundation for advanced sensitivity and uncertainty analyses of beta_eff in realistic reactor models, directly supporting the safety-oriented design and licensing goals of the ALFRED project
Analisi e ottimizzazione del processo di stampa FFF per il polimero rinforzato PA6-CF
No full textIl presente studio ha avuto l’obiettivo di caratterizzare le proprietà meccaniche di provini in PA6 rinforzato con fibre di carbonio (PA6-CF) realizzati mediante stampa 3D FFF. Inizialmente si è definito un protocollo di ottimizzazione di un profilo di stampa agendo su parametri quali temperatura di estrusione, temperatura del piano e della camera, velocità di stampa, retraction e flow rate, al fine di produrre provini di trazione conformi alla normativa. Successivamente, sono stati testati provini con due diversi orientamenti e sono state valutate le modifiche dei parametri durante la stampa. I risultati hanno evidenziato una differenza nella resistenza a trazione tra i provini orientati lungo la direzione Y e quelli lungo la X, con variazioni fino al 20%, confermando l’influenza dell’orientamento dei layer e della quantità di perimetri longitudinali. Il confronto con i valori dichiarati dal produttore ha mostrato una riduzione della UTS, attribuibile a diverse cause. I risultati sono stati consistenti e coerenti con la metodologia adottata, pur evidenziando un ampio margine di miglioramento. Lo studio apre la strada a ulteriori sviluppi, tra cui test su tutti gli orientamenti, essiccazione più rigorosa del materiale, ottimizzazione avanzata del profilo di stampa e sperimentazioni con filamenti e stampanti differenti, per approfondire la comprensione delle proprietà meccaniche dei materiali PA6-CF stampati in 3D
Influenza del turbocompound sul rendimento e sulle emissioni di NOx in un motore H2ICE
No full textAl fine di perseguire gli obiettivi del Green Deal europeo, i motori a combustione interna a idrogeno (H2ICE) offrono un potenziale significativo nella riduzione delle emissioni di CO2. Il presente lavoro di tesi analizza l’influenza della tecnologia turbocompound (TCo) sulle prestazioni e sulle emissioni di un motore a combustione interna alimentato a idrogeno. L’obiettivo principale è valutare se il recupero energetico dai gas di scarico possa contribuire ad aumentare l’efficienza complessiva del sistema, anche in funzione dei limiti stringenti imposti sulle emissioni degli ossidi di azoto (NOx). Il modello numerico del motore, sviluppato in GT-POWER e calibrato sulla base di studi presenti in letteratura, è stato utilizzato per svolgere simulazioni in condizioni stazionarie, sia nella configurazione baseline sia in quella con turbocompound. I risultati sono stati successivamente elaborati per ottenere mappe di efficienza, consumo specifico ed emissioni di entrambe le configurazioni. L’analisi delle mappe ha portato ad attuare strategie di bypass del TCo per le condizioni giri-carico in cui non fosse possibile constatare vantaggi in termini di efficienza con l’adozione della tecnologia TCo. Le analisi hanno evidenziato che l’adozione del TCo consente un incremento dell’efficienza termica media di 0.59% rispetto alla configurazione baseline del motore, con benefici più marcati a medio–alto carico. L’introduzione del bypass permette di limitare gli svantaggi dovuti all’utilizzo del TCo principalmente per carichi bassi, preservando i guadagni in efficienza nelle aree favorevoli di funzionamento. Sul fronte delle emissioni, il turbocompound ha mostrato una riduzione fino al 9% degli NOx rispetto alla baseline, pur con una diminuzione del vantaggio al crescere delle restrizioni imposte. In conclusione, i risultati ottenuti confermano la validità del turbocompound come tecnologia di recupero energetico nei motori a idrogeno