Black hole scattering from Worldline Quantum Field Theory and the Classical Double Copy of Spinning particles

This PhD thesis focuses on studying the classical scattering of massive/massless particles toward black holes, and investigating double copy relations between classical observables in gauge theories and gravity. This is done in the Post-Minkowskian approximation i.e. a perturbative expansion of observables controlled by the gravitational coupling constant κ = 32πGN, with GN being the Newtonian coupling constant. The investigation is performed by using the Worldline Quantum Field Theory (WQFT), displaying a worldline path integral describing the scattering objects and a QFT path integral in the Born approximation, describing the intermediate bosons exchanged in the scattering event by the massive/massless particles. We introduce the WQFT, by deriving a relation between the Kosower- Maybee-O’Connell (KMOC) limit of amplitudes and worldline path integrals, then, we use that to study the classical Compton amplitude and higher point amplitudes. We also present a nice application of our formulation to the case of Hard Thermal Loops (HTL), by explicitly evaluating hard thermal currents in gauge theory and gravity. Next we move to the investigation of the classical double copy (CDC), which is a powerful tool to generate integrands for classical observables related to the binary inspiralling problem in General Relativity. In order to use a Bern-Carrasco-Johansson (BCJ) like prescription, straight at the classical level, one has to identify a double copy (DC) kernel, encoding the locality structure of the classical amplitude. Such kernel is evaluated by using a theory where scalar particles interacts through bi-adjoint scalars. We show here how to push forward the classical double copy so to account for spinning particles, in the framework of the WQFT. Here the quantization procedure on the worldline allows us to fully reconstruct the quantum theory on the gravitational side. Next we investigate how to describe the scattering of massless particles off black holes in the WQFT.

Identificazione e classificazione delle lesioni endocavitarie uterine dalle immagini isteroscopiche con il deep learning

Anche se l'isteroscopia con la biopsia endometriale è il gold standard nella diagnosi della patologia intracavitaria uterina, l'esperienza dell’isteroscopista è fondamentale per una diagnosi corretta. Il Deep Learning (DL) come metodica di intelligenza artificiale potrebbe essere un aiuto per superare questo limite. Sono disponibili pochi studi con risultati preliminari e mancano ricerche che valutano le prestazioni dei modelli di DL nell'identificazione delle lesioni intrauterine e il possibile aiuto derivato dai fattori clinici. Obiettivo: Sviluppare un modello di DL per identificare e classificare le patologie endocavitarie uterine dalle immagini isteroscopiche. Metodi: È stato eseguito uno studio di coorte retrospettivo osservazionale monocentrico su una serie consecutiva di casi isteroscopici di pazienti con patologia intracavitaria uterina confermata all’esame istologico eseguiti al Policlinico S. Orsola. Le immagini isteroscopiche sono state usate per costruire un modello di DL per la classificazione e l'identificazione delle lesioni intracavitarie con e senza l'aiuto di fattori clinici (età, menopausa, AUB, terapia ormonale e tamoxifene). Come risultati dello studio abbiamo calcolato le metriche diagnostiche del modello di DL nella classificazione e identificazione delle lesioni uterine intracavitarie con e senza l'aiuto dei fattori clinici. Risultati: Abbiamo esaminato 1.500 immagini provenienti da 266 casi: 186 pazienti avevano lesioni focali benigne, 25 lesioni diffuse benigne e 55 lesioni preneoplastiche/neoplastiche. Sia per quanto riguarda la classificazione che l’identificazione, le migliori prestazioni sono state raggiunte con l'aiuto dei fattori clinici, complessivamente con precision dell'80,11%, recall dell'80,11%, specificità del 90,06%, F1 score dell’80,11% e accuratezza dell’86,74% per la classificazione. Per l’identificazione abbiamo ottenuto un rilevamento complessivo dell’85,82%, precision 93,12%, recall del 91,63% ed F1 score del 92,37%. Conclusioni: Il modello DL ha ottenuto una bassa performance nell’identificazione e classificazione delle lesioni intracavitarie uterine dalle immagini isteroscopiche. Anche se la migliore performance diagnostica è stata ottenuta con l’aiuto di fattori clinici specifici, questo miglioramento è stato scarso.