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02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 1 02 Dicembre 2009 Dipartimento di Fisica / Università La Sapienza / Roma Tesi relative.

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1 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 1 02 Dicembre 2009 Dipartimento di Fisica / Università La Sapienza / Roma Tesi relative allattività sperimentale di fisica (sub)nucleare al Jefferson Lab E. Cisbani / Istituto Superiore di Sanità e INFN Roma

2 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 2 CEBAF accelerator today (2009) A B C Linac Arc Injector e - superconducting liner accelerator Polarized beam 100% duty factor 6 GeV max energy Beam simultaneously delivered on 3 experimental Halls: A, B e C

3 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 3 CEBAF accelerator in 2014 CHL-2 Upgrade magnets and power supplies add Hall D (and beam line) 6 GeV CEBAF (< 2013) Max Current: 200 A Max Energy: GeV Long. Polarization: 75-85% 12 GeV CEBAF ( 2014) Max Current: 90 A Max Energy Hall A,B,C: 10.9 GeV Max Energy Hall D: 12 GeV Long. Polarization: 75-85% $ 310M Interessanti prospettive di ricerca

4 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 4 Up to 12 GeV Electron scattering on fixed target from H to Pb Asymptotic Freedom Confinement High Energy Small Distance Low Energy Large Distance ~ QED QCD Perturbative QCD DIS Scattering Parton models Strong QCD Spectroscopy Phenomenological Models + Test Standard Model High luminosity high statistics Polarization (initial and final states) additional degree of freedom High beam stability minimize systematic errors Complementary Equipments extensive studies Dedicated, optimized detectors detailed studies JLab offers

5 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 5 Alcune questioni investigate al JLab Qual è la dinamica interna del nucleone ? –La massa del nucleone è molto maggiore dellipotetica massa a riposo dei suoi costituenti (al contrario del nucleo) Cosa contribuisce allo spin del nucleone ? –Le proiezioni di spin dei quark contribuisco solo per il 20% alla terza componente di spin del nucleone Come si comporta la materia nucleare ? –Lequazione di stato delle stelle di neutroni dipende dalla dinamica della distribuzione della materia nucleare Quanto è accurato il Modello Standard ? –Una teoria scientifica è tale se può essere confutata: ci sono fenomeni non previsti dal modello standard a basse energie ?

6 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 6 La struttura del nucleone e il problema dello spin Di cosa si compone il nucleone ? –3 quark di valenza (uud o udd) che determinano i numeri quantici principali –Quark del mare (coppie virtuali q-qbar) –Gluoni, i mediatori delle interazione fra quark Di cosa si compone il nucleone ? –3 quark di valenza (uud o udd) che determinano i numeri quantici principali –Quark del mare (coppie virtuali q-qbar) –Gluoni, i mediatori delle interazione fra quark Da cosa deriva la terza componente dello spin del nucleone ? È solo un problema di misura del momento angolare ? (peraltro non banale)

7 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 7 Una analogia: massa del nucleo e del nucleone Massa del nucleo è inferiore alla massa dei suoi costituenti (i nucleoni) a causa dellenergia di legame Gran parte della massa è legata a processi dinamici nel nucleone. NUCLEO La massa del nucleone è molto maggiore della massa a riposo dei suoi costituenti (i quark di valenza). NUCLEONE

8 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 8

9 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 9 New SBS JLab 12 GeV hallaweb.jlab.org/12GeV/SuperBigBite/ GEP5 setup Two tracker geometries: 1. front tracker (high res) 2. back trackers (low res, large area) High Luminosity: /cm 2 /s Support high background: 400 kHz/cm 2 (low energy photons mainly) Forward angle Large acceptance Good angular and momentum resolutions: 0.2 mrad, 4-8 GeV/c Flexibility: use the same detectors in different experimental setup High Luminosity: /cm 2 /s Support high background: 400 kHz/cm 2 (low energy photons mainly) Forward angle Large acceptance Good angular and momentum resolutions: 0.2 mrad, 4-8 GeV/c Flexibility: use the same detectors in different experimental setup

10 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 10 GEM for SBS Standard 3 GEM foils 2D Readout plane, 0.4 mm pitch Approx channels 40x150 cm 2 chambers made by 40x50 cm 2 adjacent modules Minimize frames (8 mm width) Minimize front-end electronics size Minimize cabling Optimize HV distribution

11 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 11 SiD planes / Hybrid tracker Add 2 small silicon detector planes (x/y, 50 m pitch) in front of the magnet to increase the tracking arm (from 60 cm to ~180 cm) Expected 10 times higher background but segmentation is 10 times higher approx. same occupancy Readout: adapt GEM APV25 based electronics GEMs only GEMs + SiD

12 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 12 GEM: Prototype 0 and 1 First 10x10 cm2 prototypes under cosmic test Using 70/30 Ar/CO 2 gas mixture 7 Independent HV levels up to ~ 5000 V Assembling the GEM chambers parts requires a careful quality control at several check points and specific tools for gluing, heating, testing, cleaning

13 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 13 Tesi : Presa / Analisi Dati PREX: Misura del raggio neutronico nel nucleo di Pb attraverso violazione di parità nella diffusione elettrodebole (presa e analisi dati / 8 mesi / –Partecipazione presa dati esperimento PREX (primavera 2010/JLab); analisi dei dati volta allo studio degli effetti legati alla piccola componente trasversa di polarizzazione del fascio di elettroni. Effetti relativistici e correlazioni long range nel nucleo di piombo nei processi quasielastici (analisi dati / 6 mesi / –Analisi dei dati per disaccoppiare i contributi dei due nuclei Pb e C nel bersaglio Piombo-Carbonio al fine di valutare gli effetti relativistici e long range nel nucleo di Pb

14 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 14 Tesi : Analisi Dati / Preparazione Esperimenti Spettroscopia ipernucleare (nuclei in cui un protone è sostituito da una ): spettro del 9 Li (analisi dati / 6 mesi / –Analisi dati volti allottimizzazione della ricostruzione del momento delle particelle diffuse nei processi 9 Be(e,eK) 9 Li Sviluppo di codice MonteCarlo per esperimenti SIDIS polarizzati sulla struttura del nucleone (sviluppo e analisi Montecarlo/ 6-8 mesi / –Implementazione di un Montecarlo per simulazione della risposta dei nuovi apparati previsti per la sala A del Jefferson Lab (in particolare tracciatore GEM e rivelatore RICH) e generatori di fisica dei processi profondamente anelastici polarizzati e relativa analisi.

15 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 15 Tesi: Apparato Sperimentale Tracciatore GEM-SiD (1 di 2) Sviluppo di un tracciatore ad elevata risoluzione spaziale per esperimenti di alta luminosità al Jefferson Lab (sviluppo e messa a punto strumentazione / 6 mesi / –Messa a punto del tracciatore, preparazione, esecuzione e analisi dei test sotto fascio volti allottimizzazione del design, calibrazione della risposta e valutazione delle prestazioni. I test verranno effettuati in beam test facility europea (DESY) a Marzo 2010 Sviluppo del sistema di lettura del tracciatore dello spettrometro SBS al JLab (sistema di acquisizione dati / 6-8 mesi / –Definizione e implementazione della logica di lettura delle camere GEM e SiD su standard VME con moduli dedicati. Implementazione e test del codice di acquisizione in C e sviluppo dell'algoritmo di sottrazione real-time delle oscillazioni del fondo da implementare in firmware.

16 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 16 Tesi: Apparato Sperimentale Tracciatore GEM-SiD (2 di 2) Test del rivelatore di Silicio a microstrip per il tracciatore della sala A al JLab (software per acquisizione dati / 6 mesi / –Messa a punto di programmi (soprattutto in LabView) per l'analisi dei test dei rivelatori al Silicio e della loro elettronica di acquisizione Sviluppo e implementazione dell'algoritmo di tracciamento per un sistema ibrido SiD-GEM ad alta risoluzione in ambiente ad alto fondo (sviluppo e implementazione algoritmi / 6 mesi / –Sviluppo, test e messa a punto dellalgoritmo di ricostruzione per il tracciatore ibrido GEM-SiD; ottimizzazione delle performance; da svolgersi su dati Montecarlo e dati di test sotto fascio, in ambiente ROOT

17 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 17


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