Search for new physics with the SHiP experiment at CERN

SHiP is a new general purpose fixed target experiment at the CERN SPS designed to complement LHC experiments in the search for new physics. In its initial phase, the $400$ GeV proton beam extracted from the SPS will be dumped on a heavy target with the aim of integrating $2\times10^{20}$ pot in 5 years. Shielded by an active muon shield, a dedicated detector, based on a long decay volume followed by a spectrometer and particle identification detectors, will allow probing a variety of models with light long-lived exotic particles with masses below $\mathcal{O}(10)\; \mathrm{GeV}/{c^2}$. The main focus will be the physics of the so-called Hidden Portals, i.e. search for Dark Photons, Light scalars and pseudo-scalars, and Heavy Neutral Leptons. The sensitivity to Heavy Neutral Leptons will allow for the first time to probe, in the mass range above the kaon mass, a coupling range for which Baryogenesis and active neutrino masses could also be explained. A dedicated emulsion-based detector will allow detection of light dark matter in an unexplored parameter range.Comment: 6 pages, 3 figures, to appear in the Proceedings of the EPS Conference on High Energy Physics (EPS-HEP), Venice, July 2017; v2: as accepted for publication, rephrased section 3.3 in response to reviewer comment

The spin-1/2 transverse XX chain with regularly alternating bonds and fields

We use continued fractions for a study of the thermodynamic properties of the periodic nonuniform spin-1/2 isotropic XY chain in a non-random/random (Lorentzian) transverse field. The obtained results permit to examine the influence of a magnetic field and randomness on the spin-Peierls dimerization.Comment: latex, 3 figure

The DUNE vertical drift TPC

The DUNE experiment is a future long-baseline neutrino oscillation experiment aiming at measuring the neutrino CP-violating phase and establishing the neutrino mass hierarchy, as well as at a rich physics programme from supernovae over low-energy physics to beyond Standard Model searches. The baseline technology for the first far detector is a proven single-phase horizontal-drift liquid-Argon TPC based on standard wire-chamber technology. For the second far detector, a new technology, the so-called "vertical drift" TPC is currently being developed: It aims at combining the strengths of the two technologies tested in the ProtoDUNE cryostats at the CERN neutrino platform, the proven horizontal-drift single-phase TPC and the ambitious vertical-drift dual-phase TPC, into a single design, a vertical-drift single-phase liquid-Argon TPC using a novel perforated-PCB anode design. This design maintains excellent tracking and calorimetry performance while significantly simplifying the complexity of the TPC construction. This paper introduces the concept of the vertical drift TPC, presents first results from small-scale prototypes and a first full-scale anode module, and outlines the plans for future prototypes and the next steps towards the full second DUNE far detector.Comment: 6 pages, 5 figures. Submitted as proceedings for ICHEP22; v2: fix some typos and minor grammar mistakes for final versio

Optimisation of the SHiP experimental design

The SHiP experiment is a proposed experiment aiming to search for new super-weakly interacting particles. The concept is based on using a very intense and high energy proton beam at the CERN Super Proton Synchrotron (SPS) which is delivered to the new Beam Dump Facility (BDF), where the experiment will search for New Physics (NP) in a zero background environment. This thesis describes several studies for the optimisation of this concept, in order to maximise its physics potential. These include studies of a benchmark signal model to understand acceptance effects, studies of the muon induced background using both simulation and a dedicated experiment at the SPS, and the optimisation of the muon shield —a crucial component of SHiP— using machine learning techniques.Open Acces

Die Treuhand über den Tod hinaus

Das Thema dieser Arbeit sind Treuhandverträge, die vom Erblasser zu Lebzeiten mit dem Ziel abgeschlossen werden, seine Erben für einen möglichst langen Zeitraum nach seinem Tod an einen von ihm geäußerten Willen zu binden. In rechtlicher Hinsicht sind diese Verträge unter zwei Aspekten problematisch. Zum einen stellt sich die Frage, ob es als zulässig angesehen werden kann, dass der Treugeber auf sein Recht zur Beendigung des Treuhandvertrags verzichtet mit der Folge, dass ein Rechtsverhältnis entsteht, von dem weder er selbst noch seine Erben sich durch eine einseitige Vertragskündigung lösen können. Zum anderen ist zu prüfen, ob Treuhandverträge während der gesamten, vom Erblasser festgesetzten Laufzeit Bestand haben oder ob sich aus den Regelungen des BGB Zeitschranken ableiten lassen, die bewirken, dass der Treuhandvertrag in zeitlicher Hinsicht zu begrenzen ist. Der Treugeber kann sowohl bei einem entgeltlichen Treuhandvertrag, der einen Geschäftsbesorgungsvertrag darstellt, als auch bei einem unentgeltlichen Treuhandvertrag, dem ein Auftrag zugrunde liegt, auf sein Recht zur Kündigung verzichten. Mit dem Charakter des Auftrags als einem fremdnützigen Rechtsgeschäft ist es vereinbar, dem Auftraggeber die Möglichkeit zu einem Widerrufsverzicht immer dann zu eröffnen, wenn der Verzicht auf das Widerrufsrecht seinen Interessen dient. Aus dem Umstand, dass der vom Erblasser abgeschlossene Treuhandvertrag ein Dauerschuldverhältnis darstellt, können keine Einwände gegen den vom Treugeber ausgesprochenen Kündigungsverzicht abgeleitet werden. Zum „Wesen des Schuldverhältnisses“ steht ein Kündigungsverzicht nicht im Widerspruch. Dem BGB liegt kein allgemeiner Rechtssatz des Inhalts zugrunde, dass ein unbefristetes Dauerschuldverhältnis ordentlich kündbar sein muss. Der Verzicht auf das Recht zur ordentlichen Kündigung verstößt bei einem unbefristeten Dauerschuldverhältnis nicht gegen den Grundsatz der Selbstbestimmung. Auch wenn die Richtigkeitsgewähr der vertraglichen Einigung nachträglich entfällt, liegt kein Umstand vor, der die Parteien dazu berechtigt, sich von der vertraglichen Bindung zu lösen. Aus dem BGB kann ein allgemeiner Rechtsgedanke mit dem Inhalt, dass ein Schuldverhältnis nur während eines Zeitraums von 30 Jahren bestehen kann, nicht abgeleitet werden. Eine dahingehende Zweckbestimmung liegt den Vorschriften im Allgemeinen Teil, Schuldrecht und Sachenrecht, die eine 30 – Jahres – Frist enthalten, nicht zugrunde. Die erbrechtliche 30 – Jahres – Frist kann auf den vom Erblasser abgeschlossenen Treuhandvertrag nicht übertragen werden. Die Zweckbestimmung dieser Vorschriften erlaubt eine ausdehnende Anwendung im Weg der Analogie nicht. Das Bestreben, den Wettbewerbsmechanismus zu schützen, ist nicht dazu geeignet, die Vertragsfreiheit der Parteien einzuschränken. Die Rechtslage, die beim Abschluss eines Treuhandvertrags entsteht, ist mit der, die bei einer Verfügung von Todes wegen gegeben ist, nicht vereinbar. Da es beim Abschluss eines Treuhandvertrags nicht zu einem Auseinanderfallen zwischen dem Eigentumsrecht am Treugut und der Befugnis, dieses Recht auszuüben, kommt, ist das Interesse der Erben, über das Treugut verfügen zu können, nicht schutzwürdig. Der vom Erblasser abgeschlossene Treuhandvertrag stellt keine Umgehung des Stiftungsrechts dar. Der Stiftungsaufsicht kann nicht die Zweckbestimmung zugewiesen werden, sicherzustellen, dass ein Vermögen nur dann langfristig an einen bestimmten Zweck gebunden werden kann, wenn es einer Kontrolle unterworfen ist. Damit kann festgestellt werden, dass das BGB keine Vorschriften enthält, die der Wirksamkeit eines unkündbaren, vom Erblasser abgeschlossenen Treuhandvertrags entgegenstehen

Inhibition of Leishmania infantum Trypanothione Reductase by Azole-Based Compounds: a Comparative Analysis with Its Physiological Substrate by X-ray Crystallography

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Track reconstruction and matching between emulsion and silicon pixel detectors for the SHiP-charm experiment

In July 2018 an optimization run for the proposed charm cross section measurement for SHiP was performed at the CERN SPS. A heavy, moving target instrumented with nuclear emulsion films followed by a silicon pixel tracker was installed in front of the Goliath magnet at the H4 proton beam-line. Behind the magnet, scintillating-fibre, drift-tube and RPC detectors were placed. The purpose of this run was to validate the measurement's feasibility, to develop the required analysis tools and fine-tune the detector layout. In this paper, we present the track reconstruction in the pixel tracker and the track matching with the moving emulsion detector. The pixel detector performed as expected and it is shown that, after proper alignment, a vertex matching rate of 87% is achieved

Development of a Novel Virtual Screening Cascade Protocol to Identify Potential Trypanothione Reductase Inhibitors

The implementation of a novel sequential computational approach that can be used effectively for virtual screening and identification of prospective ligands that bind to trypanothione reductase (TryR) is reported. The multistep strategy combines a ligand-based virtual screening for building an enriched library of small molecules with a docking protocol (AutoDock, X-Score) for screening against the TryR target. Compounds were ranked by an exhaustive conformational consensus scoring approach that employs a rank-by-rank strategy by combining both scoring functions. Analysis of the predicted ligand-protein interactions highlights the role of bulky quaternary amine moieties for binding affinity. The scaffold hopping (SHOP) process derived from this computational approach allowed the identification of several chemotypes, not previously reported as antiprotozoal agents, which includes dibenzothiepine, dibenzooxathiepine, dibenzodithiepine, and polycyclic cationic structures like thiaazatetracyclo-nonadeca-hexaen-3-ium. Assays measuring the inhibiting effect of these compounds on T. cruzi and T. brucei TryR confirm their potential for further rational optimization

Feebly-interacting particles: FIPs 2022 Workshop Report

Particle physics today faces the challenge of explaining the mystery of dark matter, the origin of matter over anti-matter in the Universe, the origin of the neutrino masses, the apparent fine-tuning of the electro-weak scale, and many other aspects of fundamental physics. Perhaps the most striking frontier to emerge in the search for answers involves new physics at mass scales comparable to familiar matter, below the GeV-scale, or even radically below, down to sub-eV scales, and with very feeble interaction strength. New theoretical ideas to address dark matter and other fundamental questions predict such feebly interacting particles (FIPs) at these scales, and indeed, existing data provide numerous hints for such possibility. A vibrant experimental program to discover such physics is under way, guided by a systematic theoretical approach firmly grounded on the underlying principles of the Standard Model. This document represents the report of the FIPs 2022 workshop, held at CERN between the 17 and 21 October 2022 and aims to give an overview of these efforts, their motivations, and the decadal goals that animate the community involved in the search for FIPs

Feebly-interacting particles: FIPs 2022 Workshop Report

Particle physics today faces the challenge of explaining the mystery of dark matter, the origin of matter over anti-matter in the Universe, the origin of the neutrino masses, the apparent fine-tuning of the electro-weak scale, and many other aspects of fundamental physics. Perhaps the most striking frontier to emerge in the search for answers involves new physics at mass scales comparable to familiar matter, below the GeV-scale, or even radically below, down to sub-eV scales, and with very feeble interaction strength. New theoretical ideas to address dark matter and other fundamental questions predict such feebly interacting particles (FIPs) at these scales, and indeed, existing data provide numerous hints for such possibility. A vibrant experimental program to discover such physics is under way, guided by a systematic theoretical approach firmly grounded on the underlying principles of the Standard Model. This document represents the report of the FIPs 2022 workshop, held at CERN between the 17 and 21 October 2022 and aims to give an overview of these efforts, their motivations, and the decadal goals that animate the community involved in the search for FIPs