FAPERJ Project: Heavy Ions Physics &
Electromagnetic Calorimeter Operations in CMS

About the Project Coordinator

Dr. Patricia Rebello Teles holds a BSc in Mathematics from UFRJ (1991), an MSc in Physics from USP (2006), and a PhD in Particle Physics Phenomenology from UFABC (2012). From 2013, she joined the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment of the Large Hadron Collider as a postdoctoral researcher at the Brazilian Center for Physics Research (CBPF).

Skills Summary

Programming & Data Analysis: Proficient in Python, C++, ROOT, CMSSW, and Mathematica for high-energy physics data processing and visualization.

Monte Carlo & Detector Simulation: Experienced with Pythia, MadGraph5_aMC@NLO, SuperChic, GammaUPC, and FeynRules for event generation, detector simulation with Delphes and GEANT4, and new physics model implementation.

Detector Calibration: Specialized in detector calibration, signal reconstruction, and performance analysis in high-energy proton-proton and heavy-ion collisions.

Project Management & Coordination: Proven leadership in managing multidisciplinary research teams, securing funding, coordinating collaborative efforts, and delivering complex project milestones within international collaborations.

Senior Postdoctoral Researcher

Institution: CERN, Switzerland & Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), Brazil

Period: 2012 – Present

ECAL Monitoring and Calibration (MoCa) Co-Convener (since January 2024)
Managed, developed, and automated advanced calibration algorithms to ensure robust ECAL energy resolution during Run 3 (2024–2025).
Enabled frequent condition updates, stabilizing detector performance under challenging beam conditions and aging.
Produced high-quality calibration constants for data processing and Monte Carlo simulations, supporting Ultra-Legacy reprocessing and HL-LHC readiness.

ECAL Prompt Feedback Group (PFG) Leader & L3 Shifter (2020–2023)
Oversaw data certification and detector performance monitoring during LHC data-taking periods.
Received the CMS Achievement Award (2023) for impactful contributions to ECAL operations and data quality.
Served as liaison between the PFG and ECAL Detector Performance Group (DPG) during Run 3 commissioning and operations.

CMS Shift Leader
Coordinated daily detector operations at Point 5 (P5); recognized for excellence with the CMS Shift Leader’s Mug.

Physics Performance and Dataset (PPD/PdmV) Leadership
L2 Convener (2017–2019): Led Monte Carlo production, CMSSW release validation, generator tuning, and Ultra-Legacy reprocessing of Run 2 data.
L3 Validator (2015–2017): Managed release validation and supported DPG, POG, and PAG teams; presented reports in PPD General Meetings.

Contributions to CMS Physics Analyses
Led studies on WW production via vector boson fusion and searches for anomalous quartic gauge couplings.
Participated in detector calibration and signal reconstruction for both heavy-ion and proton-proton collisions.

FCC Physics Program
Contributed to photon-fusion ALP searches at FCC-ee and FCC-hh.
Results featured in the FCC Final Term Review Report (2025) and presented at FCC Week, EPS-HEP, and the European Strategy Open Symposium.

HI+ECAL@CBPF Project Coordinator
Led research on heavy-ion physics and ECAL detector performance.
Secured funding and mentored undergraduate and postdoctoral researchers.
Promoted outreach through Masterclasses in Particle Physics and teacher training programs, including educational visits to CERN.

Team Members and Contributions (2022–2025)

🎓 Undergraduate Students (IC)

Thiago Rangel (2022–2024)
Worked on CMS Open Data muon pair reconstruction (2010–2011 datasets).
Presented research in CMS Open Data (DPOA) meetings.
Developed Docker images for tutorial environments (2010–2015).
Completed BSc at UERJ; thesis based on project work.
Attended CERN Summer Student Program (2024); enrolled in an MSc in High-Energy Physics (2025).

Raquel Cautivo (2022)
Studied hadron therapy using MatRad simulation software.
Withdrew from the IC fellowship in Dec 2022 but remained involved voluntarily.

Julia Ceddia (2023–early 2024)
Investigated photon-photon scattering and anomalous quartic couplings.
Participated in Open Data tutorials and presented results at DPOA meetings.

Diego Rosa (Aug–Dec 2024)
Engineering student from UERJ.
IC project: Simulation of eco-friendly gas mixtures for RPC detectors using GEANT4.

Francisco Quevedo ( Jan 2020 - )
Engineering student from UERJ.
IC project: Simulation of eco-friendly gas mixtures for RPC detectors using GEANT4.

Rafaella de Aguiar Barbosa (Late 2024 – )
Sou estudante da Licenciatura em Física, iniciei minha graduação na UFF ( universidade federal Fluminense do campus do noroeste do Rio de Janeiro) porém recentemente me transferi para a UFRJ (universidade federal do Rio de Janeiro) com o uso do processo seletivo da Transferência Externa Especial. Tenho foco na formação de professores e no ensino de ciências. Durante minha trajetória acadêmica, participei ativamente do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID), onde desenvolvi habilidades práticas no ambiente escolar, promovendo a integração entre teoria e prática. No PIBID, atuei em projetos que envolveram a elaboração de planos de aula, o desenvolvimento de estratégias didáticas inovadoras e a aplicação de metodologias de ensino que visam o melhor entendimento da Física pelos alunos do ensino médio.Minhas atividades no programa foram direcionadas ao aperfeiçoamento do processo de ensino-aprendizagem, com foco em metodologias ativas e no uso de experimentos e tecnologias educacionais. Além disso, participei de grupos de estudo e seminários voltados à formação pedagógica, o que ampliou minha visão sobre os desafios e possibilidades no ensino de Física. Tenho interesse em continuar aprimorando minhas competências na docência e contribuir para a formação de estudantes críticos e engajados no estudo das ciências.
Link de acesso: http://lattes.cnpq.br/1001943085092736

Nelson Barrelo Junior (Late 2024 – )
Possui graduação em Física pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (1994), graduação em Licenciatura em Física pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (2003), mestrado em Educação pela Universidade de São Paulo (2010) e doutorado em Educação pela Universidade de São Paulo (2015). Atualmente é professor adjunto e pesquisador na Faculdade de Educação da Universidade Federal Fluminense; orientador da Universidade Estadual de Londrina, pesquisador associado - São Paulo Research and Analysis Center, da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, coordenador do programa Escola Física CERN, em parceria com o Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas de Lisboa..Coordena o GEDEP.Fis, grupo de pesquisa e divulgação de atividades de Física para a Educação Básica.e é credenciado no Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (Polo 15, UFF/IFRJ, Volta Redonda) desde 2024. Tem experiência na área de Educação, com ênfase em Ensino-Aprendizagem, atuando principalmente nos seguintes temas: ensino e aprendizagem, física moderna e contemporânea, física, ensino de Ciências e argumentação em sala de aula, formação de professores..
Link de acesso: http://lattes.cnpq.br/1699646237273074

🧑‍🔬 Postdoctoral Researchers (PDR)

Dr. Leonardo Ospedal (Nov 2022 – Mar 2024)
Worked on photon-initiated processes and phenomenology studies at FCC.
Implemented Lagrangian models in Mathematica and FeynRules.

Dr. Stamatios Strikos (Nov 2024–)
Atualmente, é pós-doutorando no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), em colaboração com a Dra. Patrícia Rebello Telles, e pós-doutorando voluntário no Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), no grupo do professor Rodrigo B. Capaz. Adicionalmente, trabalha em simulações de raios cósmicos, em colaboração com o Dr. André Massafferri Rodrigues, e em eletrodinâmica de fótons massivos, em colaboração com o Dr. José Abdalla Helayël-Neto, ambos pesquisadores do CBPF. Obteve seu doutorado sob orientação do professor Mohammed ElMassalami no Instituto de Física da UFRJ (2022). Concluiu seu mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais na Universidade Técnica Nacional de Atenas (NTUA), na Grécia (2007). Obteve sua graduação em Física no Departamento de Física da Universidade Nacional e Kapodistrian de Atenas, também na Grécia (2002). Possui experiência em síntese de materiais policristalinos, análise estrutural, fenômenos de transporte, magnetoresistência e supercondutividade. É também especializado em métodos computacionais "ab-initio" para o cálculo de propriedades físicas no estado sólido. Em outubro de 2024, recebeu uma bolsa de Pós-Doutorado Recém-Doutor da FAPERJ para realizar pesquisas em simulações de detectores de partículas de altas energias. Além disso, tendo atuado por vários anos como professor do ensino secundário em sua terra natal, a Grécia, seus interesses incluem o desenvolvimento e a aplicação de novas tecnologias na educação.
Link de acesso: https://lattes.cnpq.br/9950680647360188

🎓 Graduate Students (Collaborators)

Marcos Sales (CBPF PhD student)
Co-supervised; worked on exclusive photon pair production at FCC (pp, pPb, PbPb).
Implemented models using FeynRules and generated Monte Carlo samples.
Temporarily paused PhD enrollment but remained active with ECAL duties.

Activities and Achievements (2022–2025)

Project Setup: Established infrastructure at CBPF; acquired scientific equipment; joined CMS Heavy Ion (HIN), ECAL, and Open Data groups.

CMS Involvement: Performed remote and on-site CMS shifts; participated in heavy-ion data taking at CERN; appointed ECAL Prompt Feedback Group (PFG) coordinator; led software validation for the HIN group; worked on Level-1 Trigger (L1) "spike killer" development.

Student Mentoring: Supervised undergrad and postdoc fellows (IC and PDR); guided research in open data analysis and GEANT4 detector simulation.

Scientific Outreach: Organized and presented MasterClasses in particle physics; created online content and project webpage.

Research Progress: Led heavy-ion data validation; began analysis on triple parton scattering (TPS); transitioned to ECAL Monitoring and Calibration (MoCa) coordination; automated PFG workflows; submitted open data publications with students.

International Recognition: Received the 2023 CMS Award for leadership in ECAL operations; recognized as one of the top CMS shift leaders in 2024.

Scientific Contributions: Published in Phys. Rev. D on axion-like particles at FCC-ee; contributed to the FCC Final Review Report; presented results at LISHEP, EPS-HEP, FCC Week, and CMS meetings.

Data Analysis & Detector Operations: Worked on L1 trigger “spike killer” parameters used in HI data taken.

Student Development: Former fellow Thiago Rangel completed his BSc, presented his thesis based on project work, attended CERN Summer Student 2024 and was accepted to a physics MSc program. Co-supervisor of MSc Dissertation Maria Gabriela Gomes using CMS Open Data related to the measurement of Z to invisible decay width.

New Collaborations: Integrated master’s student from UFCG into CMS Open Data analysis; mentored students in GEANT4-based detector simulation and science outreach.

Funding and Support: Project extended by FAPERJ; supported MasterClass events with student transportation and public engagement.