Status of the EEE Project (Extreme Energy Events) in Emilia Romagna Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi: RISULTATI E PROGETTI Status of the EEE Project (Extreme Energy Events) in Emilia Romagna Dott. M. Garbini Project leader Antonino Zichichi Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Introduction Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

The Emilia Romagna telescopes INFN Liceo Sabin Liceo Galvani Liceo Fermi ~ 1000 m ~ 2200 m ~ 2300 m ~ 1600 m ITIS Nobili Liceo Marconi Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

School istallation After construction at CERN the MRPCs are delivered in Italy, tested and installed inside schools. Liceo Galvani ITIS Nobili Liceo Fermi Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Status of the telescopes Since INFN (BO) DAQ 2008 ITIS Nobili (RE) 2007 Liceo Fermi (BO) Liceo Galvani (BO) 2009 Liceo Sabin (BO) 2011* Liceo Marconi (PR) Inst. complete 2012 DAQ started at the end of 201. Long time between installation and Data taking due to school renovation Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Data Analysis Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Available Data: November 2008-July 2009 Site Nb. of  Livetime (h) <Rate> (Hz) INFN 7.8 ·108 6087 36 FERMI 7.5 ·108 5850 GALVANI 5.0 ·108 3455 40 Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Available Data: January-June 2010 Site Nb. of  Livetime (h) <Rate> (Hz) INFN 3.4 ·108 2752 34 FERMI 4.4 ·108 3162 39 GALVANI 4.3 ·108 2997 38 Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Available Data: January-December 2011 Site Nb. of  Livetime (h) <Rate> (Hz) INFN 5.8 ·108 5594 32 FERMI 8.6 ·108 6176 39 GALVANI 5.4 ·108 3994 38 Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Bologna Telescopes rate summary 2009 2010 2011 FERMI INFN GALVANI Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Search for 2 fold Coincedences Build the t distribution, where t= T1-T2 And T1 and T2 the muon arrival times at telescope 1 and 2 (GPS) EventTime1:year.month, day, s, ns EventTime 2: year,month,day,s,ns Coincidence peak on top of flat background Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Dt distribution of 2 fold coincidences 2011 INFN-GALVANI INFN-FERMI The Dt are flat in agreement with detection of accidental coincidences Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

2 fold coincidences in 2011 INFN-Galvani INFN-Fermi Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Dt distribution 2009 and 2010 INFN-FERMI INFN-GALVANI INFN-FERMI Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Search for 3 fold Coincedences 2009 Livetime (h) 2964 Found 54 Expected (accidental) 56 Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Search for 3 fold Coincedences 2010 Livetime (h) 2313 Found 42 Expected (accidental) 43 Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Search for 3 fold Coincedences 2011 Livetime (h) 3345 Found 57 Expected (accidental) Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Monte Carlo Simulations Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Evaluation of the expected flux We built a MC simulation to evaluate the expected number of events due to the measured primary cosmic ray flux  E-2.7  E-3 Knee Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Case studies: Bologna - L’Aquila Liceo 2 (100,0) Liceo 1 (-100,0) 200 m L’AQUILA -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 x (m) Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Expected Nb. of events per year in Bologna INFN Fermi INFN Galvani Results Expected Nb. of events per year in Bologna INFN Fermi INFN Galvani Galvani Sabin 38 303 75 11083 Expexted number of 3 fold coincidences ~0.6/y Expected Nb. of events per year in L’Aquila 2 telescopes 200 m apart 35892 (~100 per day) In good agreement with measures Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Activity in schools Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Main Activities Lessons: Cosmic Rays, particle detectors and focus on EEE Project MRPCs. Training on detector monitoring: once again thanks to teacher and students we obtained a large data set. Local measurements: MRPCs Efficiency (periodical) Muon rate and enviromental conditions (P,T) Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Conclusions The EEE Project telescopes installed in Emilia Romagna are almost all fully operational. The DAQ phase of the Parma telescope will start in few months. Thanks to the effort of all students teachers, researchers and technicians involved we are able to collect data for long periods. We built a Monte Carlo simulation to evaluate the expected number of events. The new approach allows to study, in relatively short times, different arrays and geometrical configurations. Concerning the second phase of the EEE Project (started in 2009) we provided trigger cards (and support) for the new installatons. Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

An example of impact of the EEE Project 2 new Physics students but there are many others Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

EXTRA Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Forbush effect February 2011 Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Rate & Pressure Rate decrease after pressure correction Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Found and expected coincidences in 2009 INFN-Galvani INFN-Fermi Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

2 fold coincidences in 2010 INFN-Galvani INFN-Fermi Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Ricerca di coincidenze in 2 telescopi L'analisi effettuata prevede la ricerca delle coincidenze di muoni in telescopi diversi la cui differenza di tempi UTC, Tev, sia minore di una determinata quantità Tcoinc: La finestra temporale è stata determinata valutando la massima differenza di tempo di arrivo al livello del mare di muoni appartenenti allo stesso sciame. Considerando la distanza media tra i telescopi a Bologna Tcoinc è stata fissata a 10 ms. Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

Criteri di selezione Parallelismo delle tracce ricostruite nei due telescopi: sono stati selezionati solo gli eventi in cui le tracce ricostruite formano un angolo minore di 10°. Eventi multi-traccia: sono stati selezionati solo gli eventi in cui più di un muone è rivelato in almeno un telescopio. I risultati indicano che pur avendo ridotto il fondo dovuto alle coincidenze accidentali, non si ha evidenza di segnali dovuti a muoni appartenenti allo stesso sciame. INFN-GALVANI 2009 Risultati analoghi per la coincidenza INFN-FERMI Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

La logica di trigger Logica sviluppata ad hoc per superare i limiti introdotti dal Bridge CAEN e dal GPS che sfrutta al massimo le potenzialità dei TDC. Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

La scheda di trigger di a Bologna (1) Per motivi “storici” a Bologna abbiamo sviluppato una scheda di trigger a partire dalla scheda LTM (Local Trigger Module) utilizzata in ALICE (TOF). La LTM ha in ingresso i 6 segnali di OR Provenienti dalle FEA e come output il trigger dato dall’AND dei sei segnali. Le caratteristiche principali sono L’uso di una FPGA La possibilità di essere letta via VME Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

La scheda di trigger di a Bologna (2) Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

La scheda di trigger di a Bologna (3) Dato che è possibile accedere alla scheda via VME abbiamo implementato la misura dei rate dei rivelatori. In particolare si può misurare il rate di singola MRPC, di doppia e ovviamente il rate di tripla. Tramite un programma sviluppato in LabView (8.2) è possibile monitorare il funzionamento delle MRPC CAENVME Library Rel. 2.4 Windows XP Utile strumento in fase di setup del telescopio. MA Non è sufficiente per acquisire dati dei telescopi quindi abbiamo introdotto la GPS-INTERFACE Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma

GPS-Interface La scheda, seguendo lo schema della logica di trigger, unisce le informazioni del trigger dalla LTM (coincidenza tripla = muone) a quelle del GPS. Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi Progetto EEE, 20/04/2012 ,M. Garbini, Università & INFN Bologna, Centro Fermi Roma