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Determinazione della velocità media dei muoni dai raggi cosmici I.Interesse fisico della misura II.Principio della misura III.Sistema sperimentale a. Rivelazione.

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Presentazione sul tema: "Determinazione della velocità media dei muoni dai raggi cosmici I.Interesse fisico della misura II.Principio della misura III.Sistema sperimentale a. Rivelazione."— Transcript della presentazione:

1 Determinazione della velocità media dei muoni dai raggi cosmici I.Interesse fisico della misura II.Principio della misura III.Sistema sperimentale a. Rivelazione dei muoni b. Apparato sperimentale c. Logica di trigger e acquisizione d. Misure dei tempi e presa dati IV. Analisi dei dati a. Stima del tempo di volo b. Stima delle distanze c. Analisi su diverse distanze V. Piano di lavoro

2 I. Interesse fisico della misura Raggi cosmici primari sciame ±± ~10 km suol o Strati alti atmosfera Osservazione al suolo dei muoni è paradossale dovrebbero disintegrarsi prima! La velocità dei muoni deve essere prossima a quella della luce!

3 Misura di velocità dal tempo di volo (TOF) titi tftf L 3 II. Principio della misura misura concettualmente semplice c ≈ m/s dunque per L~1 m→  t ~3 ns! sistema “veloce” (rivelatore, elettronica, ecc..) tipica configurazione esperimento della fisica sub-nucleare: trigger, acquisizione dati, analisi off-line.

4 guida di luce fotomoltiplicatore Per misure di tempo risoluzione ~ns (10 -9 sec) Scintillatore Rivelatore a scintillazione: una particella carica genera una luce scintillante in particolari cristalli V t Segnale analogico 4 III. Sistema sperimentale a. Rivelazione dei muoni

5 b. Apparato sperimentale (Stazione dei raggi cosmici ATLAS) L~3m V t V t  t ~10 ns Piano 1 Piano 2 Due piani di scintillatori Strato di 20cm di ferro Geometria e rivelatori: superficie scintillatori ~ 1m 2 distanza fra i piani L=(295±1)cm piani di camere a fili per misurare le tracce Piano di camere a fili

6 V t ANALOGICOSTANDARD NIM: elaborazione logica con i segnali V t “0” “1” Discriminatore: crea un impulso NIM se segnale supera un valore di siglia Signal d’entrée et signal créé par le discriminateur Una volta ottenuti i segnali nello standard NIM si può implementare, con moduli elettronici dedicati, la logica di trigger e la procedura di acquisizione (ritardi, start clock, veto, busy, ecc…)

7 c. Logica di trigger e di acquisizione “ALTO” “BASSO” Grazie a un TDC si salvano su PC i tempi di passaggio rispetto al trigger “ALTO” “BASSO” TRIGGER

8 d. Misura dei tempi e presa dati NIM mean timer ≈ 17,4ns Indipendente dalla posizione di passaggio della particella!! X1 t1ht1h t2ht2h t1bt1b t2bt2b T1 T 2 X2 D ±±

9 b. Stima della distanza effettiva L Usando la distribuzione angolare dei raggi cosmici: IV. Analisi dei dati Metodo sperimentale, misurando la distanza percorsa dalle tracce con delle camere a fili. a. Stima del tempo di volo (correzioni per noise, ecc…) Si deve correggere la misura del tempo di volo  T vol per il ritardo T* dovuto alla differenza di lunghezza fra i cavi alto–basso  grande incertezza ~1ns

10 Possibile differenza di risposta assoluta in tempo dei due scintillatori può provocare una differenza sistematica nei tempi difficile da correggere -> lavorare per sottrazione (almeno due distanze) c. Misurare a diverse distanze distanze stesso

11 V. Piano di lavoro Fenomenologia: dilatazione relativistica, raggi cosmici, produzione dei muoni, ecc… Tecniche sperimentali: scintillatori, fototubi, elettronica NIM, ecc… Set- up dell’apparato Presa dati ed analisi Inizio a gennaio


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