Misura della vita media del leptone µ 2/19/2019 What is the matter? 13 March 1998 Misura della vita media del leptone µ 2/19/2019 M G Green

Scopo dell’esperienza What is the matter? 13 March 1998 Scopo dell’esperienza Scopo dell’esperienza è quello di misurare la vita media del mesone . Abbondantemente presenti nella componente carica dei raggi cosmici al livello del mare. Molte delle loro proprietà possono essere misurate in laboratorio. Sicuramente, una delle più interessanti misure da effettuare è la misura della vita media, che può essere realizzata in modo sufficientemente semplice attraverso l’uso di contatori a scintillazione e tubi fotomoltiplicatori. Il muone decade radiativamente secondo il processo con una vita media di circa 2.2ms. 2/19/2019 M G Green

Raggi Cosmici - 1 Prodotti dall’interazione di particelle primarie What is the matter? 13 March 1998 Raggi Cosmici - 1 Prodotti dall’interazione di particelle primarie (principalmente p). Interazione a cascata con i nuclei delle molecole dell’atmosfera. Al livello del mare sono “composti” da due componenti, una componente “soft” ed una “hard”. 2/19/2019 M G Green

Raggi Cosmici - 2 Circa 30 cm di ferro E = 2MeV g·cm-2  = 7.87 g/cm3 What is the matter? 13 March 1998 Raggi Cosmici - 2 Componente “soft”, circa il 30% al livello del mare, formata principalmente da elettroni e fotoni, in minima parte da adroni e mesoni (protoni e kaoni) e nuclei. Normalmente assorbita in pochi centimetri di materiale pesante. Problema per l’esperimento? Quantitativamente e qualitativamente elettroni o fotoni o protoni assorbiti e non, possono rendere la misura più difficile? Componente “hard” formata dal restante 70%, muoni, particelle molto Penetranti. Interazione elettromagnetica, perdita di energia per ionizzazione, assorbimento “lento”. Esempio…..Muoni di 500 MeV/c in assorbitore composto da Ferro….Quanto assorbitore è necessario per portarli in quiete? E = 2MeV g·cm-2  = 7.87 g/cm3 Circa 30 cm di ferro E = 15.7 MeV 2/19/2019 M G Green

Raggi Cosmici - 3 100 /m2  sec  sterad F()  cos2() What is the matter? 13 March 1998 Raggi Cosmici - 3 Flusso medio delle particelle che compongono la radiazione, cioè il numero medio di particelle che nell’unità di tempo, nell’unità di angolo solido e nell’unità di superficie raggiungono il livello del mare è: 100 /m2  sec  sterad Distribuzione angolare…………. F()  cos2() E’ possibile verificare queste affermazioni con l’apparato sperimentale a disposizione? 2/19/2019 M G Green

Principio della misura What is the matter? 13 March 1998 Principio della misura Lo scopo della misura è quello di determinare la distribuzione della differenza di tempo t tra il segnale prodotto da un “muone” entrante nell’apparato sperimentale e quello prodotto dall’elettrone prodotto nel decadimento del muone. 2/19/2019 M G Green

Schema della Misura 2/19/2019 What is the matter? 13 March 1998 M G Green

What is the matter? 13 March 1998 I muoni attraversano l’apparato sperimentale: dall’alto, dal basso e dai lati I muoni attraversano il materiale scintillante rilasciando energia, segnale luminoso, amplificazione tramite tubi fotomoltiplicatori Occasionalmente un muone si arresta (quiete) e da origine a due segnali: uno proprio e uno, dopo breve tempo, dovuto all’elettrone originato nel decadimento 2/19/2019 M G Green

Dodici contatori a scintillazione Quattro contatori per piano What is the matter? 13 March 1998 Dodici contatori a scintillazione Quattro contatori per piano Lastre di ferro assorbitore per arrestare i muoni Elettronica varia (HV, discriminatori, logica, TAC…..) Individuare i problemi della misura. Qual’è il Trigger dell’esperimento? Come viene realizzato in pratica? Cosa si misura? Come viene estratto il parametro vita media del muone? 2/19/2019 M G Green

Punto di lavoro dei singoli contatori T0 dei singoli contatori What is the matter? 13 March 1998 Punto di lavoro dei singoli contatori T0 dei singoli contatori Definizione del “sistema” di Trigger Acquisizione dei dati – Programma di acquisizione Analisi statistica dei dati Estrazione della vita media del muone 2/19/2019 M G Green