Determinazione della velocità media dei muoni dai raggi cosmici

Presentazione sul tema: "Determinazione della velocità media dei muoni dai raggi cosmici"— Transcript della presentazione:

1 Determinazione della velocità media dei muoni dai raggi cosmici
Interesse fisico della misura Principio della misura 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 suolo 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 ti tf L II. Principio della misura
Misura di velocità dal tempo di volo (TOF) ti tf L misura concettualmente semplice c≈ 3.108m/s dunque per L~1 m→ Dt~3 ns! sistema “veloce” (rivelatore, elettronica, ecc..) tipica configurazione esperimento della fisica sub-nucleare: trigger, acquisizione dati , analisi off-line.

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

5 b. Apparato sperimentale (Stazione dei raggi cosmici ATLAS)
L~3m V t Dt~10 ns Piano 1 Piano 2 Due piani di scintillatori Strato di 20cm di ferro Geometria e rivelatori: superficie scintillatori ~ 1m2 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 ANALOGICO STANDARD NIM: elaborazione logica con i segnali “0” “1” Discriminatore: crea un impulso NIM se segnale supera un valore di siglia 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…) Signal d’entrée et signal créé par le discriminateur

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

8 d. Misura dei tempi e presa dati
X1 t1h t2h t1b t2b T1 T 2 X2 D ± Indipendente dalla posizione di passaggio della particella!! NIM mean timer <X>≈ 17,4ns

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

10 c. Misurare a diverse distanze distanze
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) 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 2014