Corso di Dottorato in Fisica

Cicli XXXVII 2021-24 e XXXVI 2020-2023.

Bando per l'ammissione al XXXVII Ciclo del corso di Dottorato in Fisica

Il bando per l'ammissione al XXXVII Ciclo del corso di Dottorato in Fisica – a.a. 2021/2022 sarà pubblicato a questo indirizzo.

XXXVI ciclo

sehar ajmalSehar Ajmal

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Title: Searching for New Physics at LHC and Future Colliders.         

Topic: The research project will focus on signals of physics beyond the Standard Model (BSM) at the LHC, as well as its High Luminosity option (HL-LHC) and future colliders.
We plan to study specific signatures of a composite fermion scenario where excited (heavy) states interact with SM ordinary fermions with both gauge and contact interactions. This model has been recently the object of detailed phenomenological studies in close synergy with two experimental analyses by the CMS Collaboration in the di-lepton and di-jet channel. Other final states should be studied in order to address the mass reach of other exotic particles, like for instance charge 5/3 quarks, at different collider options.

 luca bertiniLuca Bertini

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Title: Role of fast dynamics for complexation of M-pro from SARS-COV-2 with inhibitors


The aim of this project is to provide a framework for the optimization of the interaction between the Main Protease (M-pro) from SARS-COV-2  with its putative inhibitors by means of a multi-technique approach.

Structure and dynamics of M-pro will be investigated both in its unbound state and following complexation with several inhibitors, including the alpha-ketoamides 13a and 13b, in order to provide a basis for the development of broad-spectrum anticoronaviral drugs.

Following the preparation of the samples, in-house spectroscopic techniques (such as UV-VIS absorption and circular dichroism) will be deployed, along with neutron scattering measurements performed at European large scale facilities like ILL in Grenoble (France) and MLZ in Munich (Germany).

diletta borselli Diletta Borselli

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Skype: diletta.borselli

Title: Study of muon radiography applied to the civil engineering, geology and mining fields for the development of a non-invasive survey methodology for the securing of touristic sites and edifices of cultural and historical interest.

Topic: The work for the doctoral project is dedicated to the application of the muon radiography technique in the geological-mining field for the safety of some areas inside the Temperino mine and the Collins mine located in the San Silvestro Park in Campiglia Marittima (LI). The muon radiography technique allows, through muon absorption measurements, to create two-dimensional and three-dimensional images of the internal structure of the target. The project, in collaboration with the INFN of Florence and the Parchi Val di Cornia spa company, provides for a series of on-site measurements and the development and optimization of algorithms for the three-dimensional reconstruction of cavities and tunnels in still unexplored areas of the mine. In part, I will also work on the assembly of new detectors for muographic applications in various fields: geophysical, archaeological, civil and nuclear safety.


G.Baccani et al., The MIMA project. Design, construction and performances of a compact hodoscope for muon radiography applications in the context of archaeology and geophysical prospections, JINST volume 13 (2018), P11001

matteo magheriniMatteo Magherini

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Title: Vector boson scattering with tau leptons hadronic decays in the final state at proton-proton collision in CMS at LHC.


The observation of the Higgs boson from ATLAS and CMS collaborations confirmed the standard model (SM) of elementary interactions. The presence of the Higgs boson, with couplings compatible with those predicted by the SM, provides evidence that contributions from the exchange of this boson may be responsible for preserving unitarity at high energies. However, new phenomena may be present in the electroweak symmetry breaking sector, where a probe of new physics is naturally given by the study of the scattering of massive electroweak bosons, know as vector boson scattering, at high energies, which cross section doesn’t diverge due to a cancellation provided from the exact SM coupling of the Higgs boson with the gauge bosons.

In my research project, we are planning to analyze a particular scattering of two gauge vector bosons: the one between two same-sign W bosons. In this framework, the goal of this research project is to include the hadronic decays of tau leptons as a probe for the final state, which have never been considered before. Thanks to the correlation between different final states and the inclusion of hadronic tau leptons decay, we plan to enhance the sensitivity to discrepancies from the Standard Model over the current results.

gabriele martelliGabriele Martelli

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Title: Study of  decay at LHCb


This PhD work will focus on the analysis of the LHC Run2 data for the study of decay in dimuonic final states at LHCb. The decay can be described as proceeding through an s d quark flavor changing neutral current (FCNC) interaction, allowed only at loop level in the Standard Model, and by internal conversion. This decay is of interest since it also allows a direct search for a new scalar or vector particle, which could contribute an s d transition at the tree level. The results of this work will be compared with those of the previous analysis and with those obtained from the HyperCP experiment, which hypothesizes to have found a new vector boson that would open the way for new physics beyond the Standard Model.

stefano monetaStefano Moneta

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Title: Precision electroweak measurements at the Belle II experiment


Belle II is currently the leading particle physics experiment at the luminosity frontier. Located at the SuperKEKB electron-positron collider, it plans to collect 50/ab integrated luminosity by 2030, looking for hints of new physics beyond the Standard Model.

My doctoral research project takes place within the Belle II Perugia group. The main activities include precise measurement of tau-lepton lifetime and analysis of rare B-meson decays. Furthermore, the group plays an important role in electromagnetic calorimeter operations. In particular, it is involved in background monitoring, leakage corrections, and studies for the full luminosity upgrade.


Coordinatore - Livio Fanò
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Membri del Collegio

Giuseppina Anzivino - Università degli Studi di Perugia

Bruna Bertucci - Università degli Studi di Perugia

Giovanni Carlotti - Università degli Studi di Perugia

Claudia Cecchi - Università degli Studi di Perugia

Silvia Corezzi - Università degli Studi di Perugia

Francesco Cottone - Università degli Studi di Perugia

Emanuele Fiandrini - Università degli Studi di Perugia

Luca Gammaitoni - Università degli Studi di Perugia

Gianluca Grignani - Università degli Studi di Perugia

Troels Harmark - Niels Bohr Institute - University of Copenaghen, DK

Marco Madami - Università degli Studi di Perugia

Andrea Orecchini - Università degli Studi di Perugia

Simone Pacetti - Università degli Studi di Perugia

Alessandro Paciaroni - Università degli Studi di Perugia

Orlando Panella - INFN

Monica Pepe - INFN

Alessandro Rossi - Università degli Studi di Perugia

Attilio Santocchia - Università degli Studi di Perugia

Sergio Scopetta - Università degli Studi di Perugia

Leonello Servoli - INFN

Daniele Spiga - INFN

Silvia Tacchi - CNR-IoM

Gino Tosti - Università degli Studi di Perugia

Helios Vocca - Università degli Studi di Perugia

Xin Wu - University of Geneve, CH


Gruppi di Lavoro e Referenti

Claudia Cecchi - referente
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Gino Tosti
Alessandro Paciaroni
Marco Madami
Simone Pacetti
Daniele Spiga


Monica Pepe - referente
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Alessandro Rossi
Monica Pepe
Sara Palmerini
Simone Pacetti
Silvia Tacchi


Marta Orselli - referente
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Giuseppina Anzivino
Bruna Bertucci
Sergio Scopetta
Andrea Orecchini
Leonello Servoli

Descrizione generale

Il nuovo corso di dottorato in Fisica dell’Università di Perugia, attivo dal XXXVI ciclo, affianca il precedente Corso di Dottorato in “Scienze e Tecnologie per la Fisica e la Geologia” nato dalla fusione nel 2014 delle aree di Fisica e di Geologia nel Dipartimento di Fisica e Geologia.

Il corso, della durata di tre anni, ha una chiara vocazione internazionale e definisce un'area di alta formazione e ricerca imperniata sulla Fisica, così da essere in grado di dare risposte più efficaci alle richieste del mondo della ricerca stessa e del lavoro.

Il corso rende possibile l’erogazione del doppio titolo attraverso numerose convenzioni e collaborazioni internazionali con le più prestigiose università e i più importanti enti di ricerca, in conseguenza delle attività di spicco legate alla ricerca in campo teorico e sperimentale, in tutti i settori attivi nell’area di Fisica del Dipartimento.


Ambiti di Ricerca

L’attività dello studente è coordinata dal supervisor che gli viene assegnato in base all’ambito di ricerca scelto tra quelli attivi nell’area di Fisica del Dipartimento: Astrofisica e Astroparticelle, Biofisica, Fisica Applicata, Fisica della Materia, Fisica della Materia Soffice Condensata, Fisica Medica, Fisica Nucleare e Subnucleare, Onde Gravitazionali e Multimessanger, Fisica delle Particelle e Fisica Teorica.

Il supervisor ha la responsabilità di assicurare allo studente il completamento del percorso di formazione e del progetto di ricerca, sia inquadrando la sua attività in un gruppo locale sia assicurandole un’ampia visibilità nel contesto internazionale.


Attività Didattica e di Formazione

L’offerta didattica è erogata durante il primo anno del corso durante il quale allo studente viene richiesto di dedicarsi al consolidamento delle proprie conoscenze seguendo un piano di studio caratterizzato sia da corsi generali avanzati, che da attività di formazione definite dallo studente stesso in base alle esigenze del suo ambito di ricerca.
È richiesto il raggiungimento della soglia di 18 crediti formativi (CFU/ECTS) necessaria per il passaggio al secondo anno.

Per la costruzione personalizzata del percorso formativo gli studenti avranno a disposizione diversi strumenti.

I anno

Il materiale didattico relativo agli insegnamenti del primo anno è qui disponibile

Primo semestre

1) Introduction to Effective Field Theory (EFT) (Referenti: S. Pacetti, M. Madami, L. Fanò)

  • Module I - EFT in the framework of the Standard Model physics (Dario Buttazzo - INFN Pisa).
  • Module II - Effective gauge theory in spintronics (Prof. Gen Tatara - Riken).
  • Module III - Experimental searches EFT-based (Pietro Govoni - MIB).

2) Probabilità e incertezze di misura (Referente: C. Cecchi)

  • Module I - (Prof. Giulio D'Agostini - Univ. Roma1).

3) Nanosystems and advanced materials (Referente: A. Paciaroni).
4) EU funding: opportunities for Research and Innovation and proposal writing (Referente: C. Cecchi).

  • Module I - (Dr.ssa Alessia D'Orazio - INFN Bologna).

Secondo semestre

5) Teaching and Learning Physics at University (Referente: B. Bertucci).

  • Module I - (Prof. Giovanni Organtini - Univ. Roma1).

6) Multimessenger Astrophysics - from em multifrequency to gravitational waves (Referenti: G. Tosti, C. Cecchi).

  • Module I - Electromagnetic waves+neutrini - (Paolo Padovani - ESO Munich)
  • Module II - Onde gravitazionali (Michele Punturo - INFN Perugia).

7) Applied Machine Learning - Da confermare (Referente: D. Spiga).

  • Module I - (Prof. Daniele Bonacorsi - Univ. e INFN Bologna).

8) Scientific Writing for Physicists - Da confermare (Referente: L. Fanò).

  • Module I - (Corso UNIPG).

Totale: 18 CFU.

II anno - Didattica caratterizzante a scelta 

Corsi esterni (1,5 CFU)
1) Advanced topics in current and future researches in experimental particle physics - experimental particle physics
2) Advanced topics in current and future researches in theoretical particle physics  - theoretical particle physics
3) Future High-Energy Colliders - experimental and theoretical particle physics
4) Thematic Seminar Cycle: Future experiment and facilities (gravity, space, ESS, low energy searches…) - experimental physics
5) Thematic Seminar Cycle: New technologies for future experiments - experimental physics
6) Near Edge X-Ray Absorption Spectroscopy for the study of surfaces and nanostructured materials - soft matter and solid-state physics (M. Pedio)
7) Sources for Ultrafast Spectroscopy - soft matter and solid-state physics (R. Cucini)

Corsi interni (1,5 CFU)
8) Flavour Physics (K+B) - particle physics (tbc)
9) Nuclear Astrophysics - astrophysics (tbc)
10) Advanced low-energy experimental physics - soft matter and solid-state physics (tbc)
11) Spintronics - soft matter and solid-state physics (tbc)
12) Fundamental physical limits in computing - soft matter and solid-state physics (tbc)
13) Ionizing Radiation and Space Weather - astroparticle physics (tbc)
14) Photoelectron Spectroscopy - soft matter and solid-state physics (tbc)

Almeno 6 CFU. 

1) Italian School of Magnetism - (ref. Giovanni Carlotti).
2) International Doctorate School in Nuclear Physics, “Frontiers in Nuclear and Hadronic Physics, Galileo Galilei Institute (GGI) in Florence - (ref. Sergio Scopetta).
3) European School of Instrumentation in Particle & Astroparticle Physics, Technologies and Applications - (ref. Bruna Bertucci).
4) Winter School in Biotechnology - (ref. Daniele Fioretto).
5) LACES School, Galileo Galilei Institute (GGI) for Theoretical Physics di Arcetri (Firenze) - (ref. Gianluca Grignani).
6) International School of Pure and Applied Biophysics on Quantitative analysis of optical imaging for Medicine and Biophysics: foundations, applications and perspectives - (ref. Silvia Caponi).
7) Detectors and Electronics for High Energy Physics - (ref. Bruna Bertucci / Alessandro Rossi).
8) Seminar on Software for Nuclear, Subnuclear and Applied Physics - (ref. Bruna Bertucci).
9) Conference and Course on Frontiers in Water Biophysics (FWB), Erice - (ref. Lucia Comez).

Allo scopo di allargare gli orizzonti della conoscenza ad aspetti specialistici ed innovativi, lo studente ha la possibilità di seguire seminari su temi anche non strettamente attinenti al suo ambito di ricerca. Il Collegio dei Docenti organizza cicli di seminari, tenuti da esperti delle discipline oggetto del corso (inclusi i componenti del Collegio o ex-allievi del Corso di Dottorato), che si svolgeranno nel periodo compreso tra il primo novembre e il 31 maggio. Questi completano l’offerta di seminari generali organizzati dal Dipartimento, dagli enti di ricerca e dall’Ateneo in generale.

Infine, la partecipazione a seminari organizzati da ogni altra istituzione di alta formazione o ricerca nazionale o internazionale può essere parte integrante del percorso formativo, spetterà al Collegio valutare la corrispondenza tra le attività svolte dello studente e la necessaria richiesta di alta formazione del Corso di Dottorato.

Questa è la pagina Indico dei seminari Physics Highlights Perugia (PHP). La pagina è in continuo aggiornamento.

PhD Science and Tecnology for Physics and Geology INFN Courses&Seminars


  • Dal 6 Novembre to 18 Dicembre, A practical introduction to quantum computing: from qubits to quantum machine learning and beyond, Elias Fernandez-Combarro Alvarez (Universidad de Oviedo, Spain):


Il percorso formativo sarà arricchito da soggiorni presso altre università o enti di ricerca, in Italia (per un periodo medio di 3 mesi) o all’estero, sia nell’ambito delle istituzioni coinvolte nel dottorato (per un periodo medio di 12 mesi), che presso altre qualificate istituzioni (per un periodo medio di 6 mesi).

Il corso può infatti beneficiare di numerose convenzioni e collaborazioni con le più prestigiose università e i più importanti enti di ricerca. Sono ampiamente consolidate le collaborazioni con gli enti INFN e CNR-IOM, che finanziano borse di dottorato e attività di ricerca internazionali, oltre a dare accesso alle large scale facilities più importanti e prestigiose del settore.

Vengono inoltre definiti dei percorsi di studio internazionali con l’erogazione del doppio titolo attraverso convenzioni specifiche e consolidate, come nel caso di quella con il Niels Bohr Institute di Copenaghen, o in finalizzazione come quelle con l’Università di Ginevra, l’Università di Uppsala e l’Università di Ghent. L'erogazione del doppio titolo prevede un periodo di visiting di almeno 6 mesi con l'attribuzione di 5 CFU/mese.

Il Corso di Dottorato è inoltre in fase di accreditamento per l’International Doctorate Network in Particle Physics, Astrophysics and Cosmology (IDPASC).

L’offerta formativa comprende infine attività organizzate tipicamente in comune tra più dottorati dell’Ateneo, come di seguito descritto.

Formazione disciplinare e interdisciplinare e di perfezionamento linguistico e informatico:
- Corsi di lingua straniera svolti presso il Centro Linguistico d'Ateneo (CLA con riferimento al Common European Framework of Reference (CEFR), che potranno avere una durata semestrale (10 CFU) o annuale (13 CFU);
- L'offerta formativa prevede dei laboratori specifici di approfondimento sia in Dipartimento che in Ateneo, anche con la collaborazione dell'Associazione Italiana degli Studenti di Fisica. I laboratori sono organizzati in moduli con verifica finale da 1 CFU ciascuno relativi all'analisi-dati (ROOT, Mathematica, TensorFlow, R) e programmi la videoscrittura (LaTeX).

Gestione della ricerca, della conoscenza dei sistemi di ricerca e dei sistemi di finanziamento: corsi da 1 CFU riguardanti le tecniche di progettazione e sviluppo della ricerca; la redazione e gestione dei piani finanziari dei progetti di ricerca; la gestione dei progetti per fasi di avanzamento dei lavori e la loro rendicontazione; la gestione dei
rapporti con i finanziatori.

Valorizzazione dei risultati della ricerca e della proprietà intellettuale: 6 corsi da 1 CFU, che tratteranno: il passaggio dalla ricerca di base alla ricerca applicata; le tecniche di valorizzazione della ricerca; il finanziamento della ricerca applicata; la tutela delle opere dell'ingegno; l'intervento degli atenei a favore dei brevetti; l’impresa e gli spin off della ricerca.
Tutti i corsi e i moduli descritti in questa sezione prevedono una verifica finale.

Obiettivi occupazionali post dottorato

Lo sbocco occupazionale primario per i Dottori di Ricerca in Fisica è la ricerca in campo internazionale nelle università, laboratori, large scale facilities e centri di eccellenza.
Gli specialisti formati nel Corso trovano spesso agevole collocazione nei circuiti internazionali della ricerca, con cui i membri del Dipartimento di Fisica e Geologia hanno collaborazioni consolidate. Questo percorso formativo prevede per i dottorandi l'offerta di periodi di ricerca e lavoro all'estero anche prima del conseguimento del titolo, nell'ambito di consolidati programmi di mobilità europea ed extraeuropea. Questi ultimi riguardano le più importanti e prestigiose large scale facilities del settore (CERN, ASI, VIRGO/EGO e ILL, per citare le maggiori), nonché numerose università in tutto il mondo.
Inoltre, la ricerca di base svolta in collaborazione con altri enti di ricerca (INFN e CNR), ad esempio quelle connesse all’esplorazione spaziale, alla fisica dell’energia e alla caratterizzazione funzionale dei materiali, hanno spesso portato ad importanti attività aziendali, stimolando e favorendo la realizzazione di imprese innovative.
Infine, l'insegnamento nelle scuole rappresenta un ulteriore canale occupazionale, molto importante dai punti di vista sociale e culturale, spesso meno considerato dai dottori di ricerca in Fisica.

Strumenti per la ricerca

Ogni studente dispone di una postazione open-space, di eventuali ulteriori spazi, nonché della possibilità di accesso ai laboratori gestiti dai gruppi di ricerca con cui collabora. Questi ultimi hanno anche la possibilità di mettere a disposizione risorse, che si sommano a quelle garantite dalle borse, al fine di sostenerne la ricerca e la formazione degli studenti.

I laboratori attrezzati con strumentazione di misura e acquisizione dati specialistica sono numerosi, tra questi i maggiori sono:
Camera pulita; Laboratorio semiconduttori e di sviluppo rivelatori; Astrofisica e Osservatorio Astronomico; Laboratorio di criogenia e interferometria; Spettroscopia Ottica e Dielettrica; Diffrattometria e Fluorescenza a Raggi X; Microscopia Elettronica; SERMS e Tecnologia Spaziale; NiPS e Energy Harvesting; ICT - Simulation and Data Analysis.

Presso la Biblioteca di Scienze Matematiche, Fisiche e Geologiche è disponibile una vasta gamma di volumi e testi di riferimento per gli studenti, hanno accesso anche alle altre biblioteche di Ateneo e a vaste banche di dati on-line.
Sono inoltre disponibili in forma cartacea le principali riviste internazionali nei settori di interesse del Dottorato. Infine, tramite l'afferenza ai maggiori laboratori mondiali sono consultabili tutte le banche dati bibliografiche necessarie alle attività di ricerca.

Banche dati - Le maggiori banche dati pubbliche internazionali di interesse per le discipline del dottorato sono accessibili on-line e a disposizione degli studenti.
Software - Sono disponibili le licenze per tutti i software necessari alle attività di ricerca connesse al dottorato, come ad esempio Mathematica, LabView, Ansys e molti altri. Le licenze sono messe a disposizione dall'Ateneo, dall'INFN o dai singoli gruppi di ricerca.
Calcolo - Nel dipartimento di Fisica e Geologia è disponibile un centro di calcolo di media potenza, che fornisce alle attività di ricerca le risorse necessarie in termini di CPU e storage.

Sono inoltre presenti laboratori di servizio, organizzati e gestiti congiuntamente con gli Enti di ricerca:
- il Laboratorio-servizio di Officina Meccanica;
- il Laboratorio-servizio di preparazione campioni;
- il Laboratorio-servizio di microanalisi e analisi chimiche;
- il Laboratorio-servizio di elettronica.


Contatti, modalità di accesso e bandi:
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