Tesi di Dottorato

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Author: search.filters.author.Carbone, VincenzoEnd date: 2023

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    Design of nanostructured composirte mambranes for water desalination
    (Università della Calabria, 2020-02-07) Perrotta, Maria Luisa; Carbone, Vincenzo; Gugliuzza, Annarosa; Giorno, Lidietta
    L'accesso alle risorse di acqua pulita al giorno d’oggi, continua ad essere uno dei più urgenti bisogni a livello globale, in cui esigenze economiche ed ecologiche richiedono tecnologie sempre più efficienti. L'acqua di mare potrebbe essere una preziosa fonte naturale per il recupero di acqua dolce e di minerali, da riutilizzare nelle catene produttive industriali e agricole e nelle attività comunali. In quest’ottica, le separazioni basate sulla tecnologia a membrana per ottenere dissalazione stanno giocando un ruolo sempre più importante, al fine di fornire adeguate risorse idriche di qualità, per un ampio spettro di applicazioni designate. Oggi, nella strategia di utilizzo di processi integrati a membrana per la dissalazione dell'acqua, uno degli obiettivi più importanti è lo sviluppo di membrane altamente performanti e selettive e, la ricerca si sta sempre più focalizzando su tecniche che potrebbero essere sia rispettose dell'ambiente che altamente efficienti. Il progetto di ricerca realizzato durante i tre anni del corso di dottorato, ha visto la combinazione di diversi materiali e tecniche, al fine di impiegare le membrane progettate in processi differenti ma entrambi connessi fortemente con i diversi step della dissalazione. Il lavoro, possiamo riassumere, ha perseguito i seguenti principali obiettivi: • Progettazione e sviluppo di membrane innovative attraverso la combinazione di differenti materiali al fine di ottimizzare le caratteristiche chimiche e morfologiche delle membrane per le applicazioni desiderate. Nello specifico sono state percorse due strade, al fine di raggiungere due diversi target: l’ottenimento di pori ordinati e regolari con un elevato carattere idrofobo per membrane con strutture a nido d'ape da utilizzare nella distillazione a membrana (MD) e, l'esplorazione delle capacità di nanomateriali 2D quando miscelati in matrici polimeriche di fluoruro di poli-vinilidene (PVDF), al fine di creare particolari interazioni per meccanismi assistiti nella cristallizzazione a membrana (MCr). • Applicazione delle membrane progettate e preparate per la dissalazione, nei due processi distinti: MD ed MCr, utilizzando soluzioni saline di cloruro di sodio (NaCl) a diversa concentrazione. • Comprensione degli effetti ottenuti attraverso la combinazione dei materiali utilizzati, a livello molecolare, con l’utilizzo di un approccio integrato computazionale-sperimentale. L'idea di base del lavoro è stata quella di progettare una differente gamma di membrane nanostrutturate, caratterizzate da una morfologia controllata e con specifica funzionalità chimica. Sono stati utilizzati diversi metodi per sviluppare le membrane, con lo scopo di ottenere proprietà superficiali ed intrinseche tali da determinare prestazioni migliori nei contattori a membrana, in particolare nelle tecnologie MD e MCr, citate in precedenza. Descrivendo brevemente le due tecniche, per quanto riguarda la distillazione a membrana, qui usata con configurazione a contatto diretto, è caratterizzata dalla presenza di correnti acquose mantenute a differenti temperature che sono separate da una membrana porosa idrofobica. In questo caso la temperatura di una delle due correnti (quella della corrente da trattare) è maggiore rispetto all’altra (che rappresenta il distillato) in modo da creare una differenza di temperatura ai due lati della membrana e quindi, una differenza nella tensione di vapore. Le molecole di vapore che si formano, attraversano i pori della membrana dal lato in cui la tensione di vapore è più alta, condensando dal lato in cui essa è più bassa. La cristallizzazione a membrana, può essere considerata come un’estensione della distillazione a membrana, e, viene usata anche in questo caso una membrana idrofobica microporosa per creare e sostenere un ambiente supersaturo e controllato in cui i cristalli possono nucleare e crescere. I vantaggi che possono verificarsi se si utilizza MCr, rispetto ai processi tradizionali, sono: elevato livello di purezza; controllo nella formazione dei diversi polimorfi; maggiore omogeneità nella dimensione e forma dei cristalli ottenuti e tempi di nucleazione più rapidi. MD ed MCr sono due processi distinti che però possono operare in un ciclo unico, in cui è necessario trattare corsi d'acqua con composizione diversa e diverso grado di salinità. Nell’ottica del lavoro svolto, l'attenzione si è concentrata sullo sviluppo di due tipi di membrane polimeriche a partire da diversi concetti e metodologie. Nel primo caso è stato utilizzato il metodo del “Breath Figures” per preparare membrane a nido d'ape multistrato con una struttura ben ordinata, al fine di migliorare la produttività e l'efficienza termica senza indurre resistenza al trasporto di massa, per l'applicazione nella distillazione a membrana. Nel secondo caso, la “Dry/Wet Phase Inversion” è stata preferita al fine di confinare i cristalli di materiali 2D nelle reti polimeriche del PVDF, con l'intento di promuovere meccanismi di chemiassorbimento tali, da determinare una riduzione dei tempi di supersaturazione e quindi nucleazione, con allo stesso tempo un maggior controllo nei parametri cinetici dei cristalli ottenuti. Tale lavoro sperimentale ha visto la validazione dei risultati ottenuti attraverso l’utilizzo della dinamica molecolare, e quindi di un lavoro computazionale volto alla comprensione molecolare dei diversi meccanismi coinvolti. I due differenti target, oggetto di studio in questa tesi di dottorato, sono stati proposti al fine di dimostrare come la manipolazione delle membrane utilizzando materiali e tecniche di entità diversa, consenta di migliorare la produttività e l'efficienza per i due processi descritti (MD e MCr), rispetto a quanto presente attualmente in letteratura. In entrambi i casi è stata comunque utilizzata la configurazione a contatto diretto della tecnologia di distillazione a membrana (DCMD), come descritto in precedenza. Nella prima fase del lavoro sono state preparate, caratterizzate ed applicate in MD, membrane “Honeycomb”, con cui il principale risultato raggiunto è stata l’ottenimento in contemporanea di un’alta produttività e di un’alta selettività. L'esplorazione di diversi tipi di tensioattivi, ha permesso di identificare nel sale viologeno dell’1,1′ -Ditetradecil-4,4′-dipiridinio [bis (trifluorometansolfonil)] ammide (14bp14(Tf2N)2), appartenente alla classe dei cristalli liquidi ionici (ILC), l'elemento chiave di base per migliorare l'equilibrio idrofilico/idrofobico, nella realizzazione di membrane con pori perfettamente ordinati. Infatti il suo utilizzo ha permesso di creare geometrie significativamente più ordinate, migliorando notevolmente il carattere idrofobo delle membrane realizzate. Successivamente è stato creato un coating nanoporoso sulla superficie della membrana honeycomb, realizzata con il polietersulfone (PES), utilizzando come materiale l’HYFLON AD, materiale perfluorurato e a bassa conducibilità termica, che ha quindi costituito il nanofilm attivo delle membrane a nido d'ape multistrato, permettendo l’ottenimento di prestazioni molto efficienti. Infatti sono stati raggiunti flussi elevati (> 50 L / m2h), ottima reiezione al sale NaCl (> 99%) ed alta efficienza termica (> 70%). Nella seconda fase del lavoro invece è stato esplorato il potenziale del Grafene e di un altro materiale 2D, il seleniuro di bismuto, confinati come nanofillers nelle matrici di PVDF. Per quanto concerne la realizzazione di tali membrane nanocomposite PVDF-grafene, sono state esplorate tre diverse concentrazioni percentuali di grafene, rispetto al PVDF tal quale: 0,5%, 5 % e 10 % p/p. Il principale target raggiunto è stato la riduzione dei tempi di induzione nella formazione di cristalli di NaCl, rispetto al PVDF tal quale. Con il grafene all'interno della matrice polimerica, i tempi di formazione dei cristalli sono compresi in tempi che variano tra i 230 e i 260 minuti (per una concentrazione di grafene che va dallo 0,5 al 10% p/p,) rispetto ai 286 minuti ottenuti con il PVDF tal quale. Inoltre sono stati anche ottenuti parametri cinetici migliori, come quelli del coefficiente di variazione [CV%], che indica il livello di omogeneità nella forma e nella dimensione dei cristalli. Infatti l'intervallo ottenuto per il CV è stato dal 26,67% al 35,8% per le membrane di PVDF-Grafene rispetto al PVDF tal quale, dove il CV registrato è stato dell’48,1%. Per il seleniuro di bismuto, miscelato nella matrice di PVDF, è stata utilizzata solo la concentrazione del 5% p/p, ed è stato raggiunto un CV del 46,40%. In termini di crescita dei cristalli, abbiamo ottenuto valori da 1 a 1,6 x 10-4 mm/min per le membrane di PVDF-grafene e 2,75x10-4 mm/min per la membrana di PVDF-seleniuro di bismuto, rispetto al PVDF tal quale dove il valore della velocità di crescita ottenuto è stato pari a 0,8x10-4 mm/min. Inoltre, l’approccio integrato sperimentale-computazionale, ci ha dato la possibilità di esplorare a livello microscopico ogni singolo fenomeno che si è verificato nel processo di MCr (nucleazione, formazione e crescita di cristalli) in particolare comprendendo l'interazioni esistenti ione-ione e quindi i fenomeni di aggregazione che si verificano nei meccanismi di formazione dei cristalli. Dal punto di vista computazionale, sono state esplorate solo due concentrazioni di grafene rispetto il PVDF tal quale: 5% e 10 % p/p, e i tempi di nucleazione sono risultati essere anche in questo caso ridotti rispetto al semplice PVDF, raggiungendo valori compresi tra 0,45 e 0,70 ns rispettivamente per PVDF-grafene al 5 % p/p e PVDF-grafene al 10%p/p. Invece con il PVDF tal quale è stato ottenuto un tempo di induzione pari a 0,9 ns. Sia sperimentalmente che attraverso gli studi teorici, è stata quindi validata la capacità del grafene di consentire la sovrasaturazione in meno tempo, e quindi meccanismi di nucleazione ridotti. Per concludere possiamo dire che il lavoro di tesi condotto nei tre anni di dottorato, ha esplorato una vasta gamma di materiali (PES, HYFLON, PVDF, materiali 2D, ecc.) al fine di calibrare finemente le caratteristiche chimico-fisiche e morfologiche delle membrane. nella prospettiva della desalinizzazione, utilizzando approcci sia sperimentali che computazionali, e applicando anche diverse metodologie di preparazione (Breath Figures e Dry/Wet Phase Inversion). Il leitmotiv del lavoro è stato quindi in linea con l'obiettivo principale della ricerca proposta all’inizio dell’attività di dottorato: manipolare materiali innovativi al fine di rendere funzionali le membrane polimeriche nanostrutturate per applicazioni nella desalinizzazione delle acque.
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    A comparative study of reconstruction methods for neutron tomography
    (Università della Calabria, 2020-01-24) Micieli, Davide; Carbone, Vincenzo; Gorini, Giuseppe; Tassi, Enrico
    Neutron tomography is a well established technique to non-destructively investigate the inner structure of a wide range of objects. The main disadvantages of this technique are the time-consuming data acquisition, which generally requires several hours, and the low signal to noise ratio of the acquired images. One way for decreasing the total scan time is to reduce the number of radiographs. However, the Filtered Back-Projection, which is the most widely used reconstruction method in neutron tomography, generates low quality images affected by artifacts when the number of projections is limited or the signal to noise ratio of the radiographs is low. This doctoral thesis is focused on the comparative analysis of different reconstruction techniques, aimed at finding the data processing procedures suitable for neutron tomography that shorten the scan time without reduction of the reconstructed image quality. At first the performance of the algebraic reconstruction methods were tested using experimental neutron data and studied as a function of the number of projections and for different setups of the imaging system. The reconstructed images were quantitatively compared in terms of image quality indexes. Subsequently, the recently introduced Neural Network Filtered Back-Projection method was proposed in order to reduce the acquisition time during a neutron tomography experiment. This is the first study which proposes and tests a machine learning based reconstruction method for neutron tomography. The Neural Network Filtered Back-Projection method was quantitatively compared to conventional reconstruction algorithms used in neutron tomography. Finally, we present NeuTomPy, a new Python package for tomographic data processing and reconstruction. NeuTomPy is a cross-platform toolbox ready to work with neutron data. The first release of NeuTomPy includes pre-processing algorithms, a wide range of classical and state-of-the-art reconstruction methods and several image quality indexes, in order to evaluate the reconstruction quality. This software is free and open-source, hence researchers can freely use it and contribute to the project.
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    Dynamic Methods for Monitoring Structural Health: analytical and experimental aspects
    (Università della Calabria, 2018-11) Miceli, Angela; Zinno, Raffaele; Carbone, Vincenzo
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    Use of seismic metamaterials as innovative concept for the design of earthquake-resistant structures
    (Università della Calabria, 2022-04-01) Fiore, Stefania; Cipparrone, Gabriella; Garcea, Giovanni; Carbone, Vincenzo
    La progettazione di edi ci sismo-resistenti è nalizzata a proteggere gli edi ci dall'impatto dei terremoti che rappresentano ancora oggi uno degli eventi più pericolosi in quanto causano ingenti danni e perdita di vita umane. Le attuali strategie di protezione sismica si basano o su un dimensionamento strutturale tale da permettere all'edi cio di danneggiarsi durante il terremoto evitando in ogni caso il meccanismo di collasso oppure nella riduzione degli e etti del sisma mediante sistemi di isolamento alla base o ai dissipatori sismici. Una nuova opportunità per migliorare le prestazioni anti-sismiche degli edi ci è l'impiego di metamateriali sismici che permettano di ottenere un e etto di scudo alla propagazione delle onde sismiche. Questo e etto può essere ottenuto grazie a una architettura periodica che tipicamente caratterizza i metamateriali e anche grazie alla presenza di elementi localmente risonanti. In questo lavoro sono studiate le performance di una metafondazione, chiamata METACOMF, progettata per mitigare gli e etti del sisma alle frequenze più basse. In primo luogo è stato studiato lo stato dell'arte nel campo dei metamateriali sismici e gli strumenti teorici per la modellazione di essi. Sono state implementate procedure numeriche per lo studio della propagazione delle onde in sistemi periodici armonici e anarmonici. Sono state inoltre implementate analisi di risposta sismica locale del terreno in presenza di metamateriale e, in ne, è stata condotta una campagna di simulazioni di edi ci a telaio multipiano isolati con la metafondazione al ne di evidenziarne il funzionamento. Inoltre, per quanto concerne il rischio sismico per gli edi ci esistenti, è stata proposta una metodologia basata su approccio meccanico a nalizzata alla costruzione di curve di fragilità per la valutazione di vulnerabilità sismica degli edi ci in muratura Abstract The design of earthquake-resistant buildings is aimed to protect buildings from the impact of earthquakes which represent one of the most dangerous events and still cause signi cant damage and loss of human life today. The current seismic protection strategies are based either on structural sizing that allows damages in the building when an earthquake occurs, avoiding in any case, collapse mechanism yet or in reducing the e ects of the earthquake through base isolation systems or seismic dissipators. A new opportunity for increasing the anti-seismic performance of the buildings is represented by the use of seismic metamaterials which introduce a shield e ect against the seismic waves propagation. This is achieved through a periodic architecture, which is typical in metamaterials, and locally resonances elements. In this work, the performance of a metafondation, called METACOMF, designed to mitigate the e ects of the system at lower frequencies, is studied. Firstly, the state of the art in seismic metamaterials is given. Furthermore, the theoretical tools for modelling them are described. Then, numerical procedures developed to study wave propagation in harmonic and anharmonic periodic systems are described. The local seismic response analysis of the soil in the presence of a metamaterial is also studied. Then, an extensive campaign of simulations of multi-storey frame buildings isolated with metafondation is carried out in order to highlight their operating. Finally, regarding the seismic risk for existing buildings, a methodology is proposed to assess the seismic vulnerability of masonry buildings. This is based on a mechanical approach and aims to obtains fragility curves.
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    Towards more sustainable organic processes : heterocyclizations in non-conventional solvents
    (2017-09-19) Maner, Asif S.; Carbone, Vincenzo; Gabriele, Bartolo; Mancuso, Raffaella
    This thesis reports the synthesis of important heterocyclic derivatives by iodocyclization, carbonylation and cycloisomerization reactions in Non-Conventionl solvents like deep eutectic solvents (DES) and Ionic Liquids (ILs). In chapter one general aspects of green and sustainable chemistry and introduction to eco-friendly green solvents such as water, DES, ScCO2 and ILs are described. Carbonylation processes, their advantages, types were described along with the application of transition metal catalysis in the carbonylation reactions with mechanistic approaches discussed. In chapter two, we describe a convenient and general method for the synthesis of substituted thiophenes through heterocyclodehydration and iodocyclization of readily available 1-mercapto-3-alkyn-2-ols in DES as the solvents. In chapter three we discuss a convenient carbonylative approach to 2-oxazolidinone derivatives carried out in an ionic liquid as the solvent (EmimEtSO4) is presented. It is based on the sequential concatenation of two catalytic cycles, both catalyzed by the same metal species (auto-tandem catalysis). In chapter four we present iodocyclization reactions to obtain iodinated isobenzofuranones and isochromenones by iodolactonization of 2-alkynyl benzoic acids in ionic liquids. In particular here we have developed divergent syntheses of (E)-3-(iodoalkylidene) isobenzofuran-1(3H)-ones and 4-iodo-1H-isochromen-1-ones by base-free Iodolactonization of 2-alkynylbenzoic acids in ionic liquids. In chapter five we report the cycloisomerization of readily available 2-alkynylbenzoic acids using an ionic liquid as the reaction medium in the presence of CuCl2 as a simple and inexpensive catalyst. Although in principle two different cyclization pathways can be followed, leading to either 5-exo-dig mode or 6-endo-dig mode, we have found that substrates bearing an aryl group on the triple bond or a terminal triple bond can be selectively converted into the isobenzofuranone derivatives, using N-ethyl-N-methylmorpholinium dicyanamide (Mor1,2N(CN)2) as the solvent. On the other hand, and in a complementary manner, substrates substituted with an alkyl or an alkenyl group on the triple bond selectively led to isochromenones when the reaction was carried out EmimEtSO4 and with excellent recyclability of the catalyst/ionic liquid system.
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    Improving oilfield performance enabling horizontal drilling techniques: developments and optimization of standard and special measures for a real case study
    (2017-11-13) Al Taie, Amer Abdulhakim; Carbone, Vincenzo; Romagnoli, Raffaele
    Drilling technique is a crucial issue to pay attention to. Drilling a horizontal well has a great interest to the oil and gas industry since nowadays it provides attractive means for improving both production rate and yet the recovery efficiency. The great improvements in drilling technology make it possible to drill horizontally no matter how complex are the trajectories and how deep it is suppose to reach. This study aims at presenting the optimal design aspects of a horizontal well. Design aspects include the selection of bit and casing sizes, detection of setting depths and drilling fluid density, casing, hydraulics, well profile, and construction of drill string simulator. When many vertical wells exist, an oil field named (Z14 field) should be designated to have a short radius horizontal well able to increasing the productivity and to promote the developing of the field itself. A single build profile with build rate 90 deg/100ft is constructed based on geological data. A drill string simulator composed of soft-string model and buckling tendency is constructed to predict torque and drag of string for six operating conditions. These conditions are pick-up, slack-off, sliding, pick-up with rotation, slack-off with rotation and drilling with rotation. Results of loads analysis showed that the suggested drill string can be used without exceeding torsional, tensile and buckling strengths. Analysis of single build profile showed that the torque and drag while drilling horizontal well could be minimized by drilling with low build rate, employing lighter pipe, and improving the lubricating capability with oil base mud (low friction forces). A finite element model was constructed to predict inclination tendency for multistabilizer rotary BHA in three dimensions, static condition. The bottom hole assembly was idealized with beam element capable of resisting axial forces, bending moments about the two principal axes, and twisting moments about its centroidal axis. Bit and stabilizer were treated as contact point and restricted from movement in all directions. Each element is loaded with gravity and normal contact forces. Model validation showed closer agreement between the model and Jiazhi's method (analytic) for slick, single, and two stabilizers BHA, compared to Akgun results. Predictions with finite element model showed that for building assembly, the weight on bit had small effect on bit side force especially in high angle wells. Also inclination tendency (building, dropping) would depend on position of the stabilizer, diameter of drillcollar behind the bit, and number of stabilizers.
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    Rischio sismico ambientale e degli edifici: analisi tecnica HVSR - Aspetti teorici e aspetti sperimentali
    (2017-07-17) Magarò, Floriana; Carbone, Vincenzo; Zinno, Raffaele
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    High-energy resummation in semi-hard processes at the LHC
    (2017-06-30) Celiberto, Francesco Giovanni; Carbone, Vincenzo; Papa, Alessandro
    Semi-hard processes in the large center-of-mass energy limit offer us an exclusive chance to test the dynamics behind strong interactions in kinematical sectors so far unexplored, the high luminosity and the record energies of the LHC providing us with a richness of useful data. In the Regge limit, s jtj, fixed-order calculations in perturbative QCD based on collinear factorisation miss the effect of large energy logarithms, which are so large to compensate the small QCD coupling s and must therefore be accounted for to all perturbative orders. The BFKL approach represents the most powerful tool to perform the resummation to all orders of these large logarithms both in the LLA, which means inclusion of all terms proportional to ( s ln(s))n, and NLA, which means inclusion of all terms proportional to s( s ln(s))n. The inclusive hadroproduction of forward jets with high transverse momenta separated by a large rapidity gap at the LHC, the so-called Mueller–Navelet jets, has been one of the most studied reactions so far. Interesting observables associated to this process are the azimuthal correlation momenta, showing a very good agreement with experimental data at the LHC. However, new BFKL-sensitive observables should be considered in the context of the LHC physics program. With the aim the to further and deeply probe the dynamics of QCD in the Regge limit, we give phenomenological predictions for four distinct semi-hard process. On one hand, we continue the analysis of reactions with two objects identified in the final state (i) by addressing open problems in the Mueller– Navelet sector and (ii) by studying the inclusive dihadron production in the full NLA BKFL accuracy. Hadrons can be detected at the LHC at much smaller values of the transverse momentum than jets, allowing us to explore an additional kinematical range, complementary to the one studied typical of Mueller– Navelet jets. Furthermore, this process permits to constrain not only the parton distribution functions for the initial proton, but also the parton fragmentation functions describing the detected hadron in the final state. On the other hand, we show how inclusive multi-jet production processes allow us to define new, generalised and suitable BFKL observables, where transverse momenta and rapidities of the tagged jets, well separated in rapidity from each other, appear in new combinations. We give the first phenomenological predictions for the inclusive three-jet production, encoding the effects of higher-order BFKL corrections. Then, making use of the same formalism, we present the first complete BFKL analysis for the four-jet production.
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    High-energy resummation in semi-hard processes at the LHC
    (2017-06-30) Celiberto, Francesco Giovanni; Carbone, Vincenzo; Papa, Alessandro
    Semi-hard processes in the large center-of-mass energy limit offer us an exclusive chance to test the dynamics behind strong interactions in kinematical sectors so far unexplored, the high luminosity and the record energies of the LHC providing us with a richness of useful data. In the Regge limit, s jtj, fixed-order calculations in perturbative QCD based on collinear factorisation miss the effect of large energy logarithms, which are so large to compensate the small QCD coupling s and must therefore be accounted for to all perturbative orders. The BFKL approach represents the most powerful tool to perform the resummation to all orders of these large logarithms both in the LLA, which means inclusion of all terms proportional to ( s ln(s))n, and NLA, which means inclusion of all terms proportional to s( s ln(s))n. The inclusive hadroproduction of forward jets with high transverse momenta separated by a large rapidity gap at the LHC, the so-called Mueller–Navelet jets, has been one of the most studied reactions so far. Interesting observables associated to this process are the azimuthal correlation momenta, showing a very good agreement with experimental data at the LHC. However, new BFKL-sensitive observables should be considered in the context of the LHC physics program. With the aim the to further and deeply probe the dynamics of QCD in the Regge limit, we give phenomenological predictions for four distinct semi-hard process. On one hand, we continue the analysis of reactions with two objects identified in the final state (i) by addressing open problems in the Mueller– Navelet sector and (ii) by studying the inclusive dihadron production in the full NLA BKFL accuracy. Hadrons can be detected at the LHC at much smaller values of the transverse momentum than jets, allowing us to explore an additional kinematical range, complementary to the one studied typical of Mueller– Navelet jets. Furthermore, this process permits to constrain not only the parton distribution functions for the initial proton, but also the parton fragmentation functions describing the detected hadron in the final state. On the other hand, we show how inclusive multi-jet production processes allow us to define new, generalised and suitable BFKL observables, where transverse momenta and rapidities of the tagged jets, well separated in rapidity from each other, appear in new combinations. We give the first phenomenological predictions for the inclusive three-jet production, encoding the effects of higher-order BFKL corrections. Then, making use of the same formalism, we present the first complete BFKL analysis for the four-jet production.
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    High-energy resummation in semi-hard processes at the LHC
    (2017-06-30) Celiberto, Francesco Giovanni; Carbone, Vincenzo; Papa, Alessandro
    Semi-hard processes in the large center-of-mass energy limit offer us an exclusive chance to test the dynamics behind strong interactions in kinematical sectors so far unexplored, the high luminosity and the record energies of the LHC providing us with a richness of useful data. In the Regge limit, s jtj, fixed-order calculations in perturbative QCD based on collinear factorisation miss the effect of large energy logarithms, which are so large to compensate the small QCD coupling s and must therefore be accounted for to all perturbative orders. The BFKL approach represents the most powerful tool to perform the resummation to all orders of these large logarithms both in the LLA, which means inclusion of all terms proportional to ( s ln(s))n, and NLA, which means inclusion of all terms proportional to s( s ln(s))n. The inclusive hadroproduction of forward jets with high transverse momenta separated by a large rapidity gap at the LHC, the so-called Mueller–Navelet jets, has been one of the most studied reactions so far. Interesting observables associated to this process are the azimuthal correlation momenta, showing a very good agreement with experimental data at the LHC. However, new BFKL-sensitive observables should be considered in the context of the LHC physics program. With the aim the to further and deeply probe the dynamics of QCD in the Regge limit, we give phenomenological predictions for four distinct semi-hard process. On one hand, we continue the analysis of reactions with two objects identified in the final state (i) by addressing open problems in the Mueller– Navelet sector and (ii) by studying the inclusive dihadron production in the full NLA BKFL accuracy. Hadrons can be detected at the LHC at much smaller values of the transverse momentum than jets, allowing us to explore an additional kinematical range, complementary to the one studied typical of Mueller– Navelet jets. Furthermore, this process permits to constrain not only the parton distribution functions for the initial proton, but also the parton fragmentation functions describing the detected hadron in the final state. On the other hand, we show how inclusive multi-jet production processes allow us to define new, generalised and suitable BFKL observables, where transverse momenta and rapidities of the tagged jets, well separated in rapidity from each other, appear in new combinations. We give the first phenomenological predictions for the inclusive three-jet production, encoding the effects of higher-order BFKL corrections. Then, making use of the same formalism, we present the first complete BFKL analysis for the four-jet production.