I rivelatori di LEP - sommario un rivelatore “generico”; ALEPH, OPAL, DELPHI; L3 (più noto all’autore  maggiore enfasi); i rivelatori di L3 : rivelatore di vertice; camera centrale; calorimetro e.m.; calorimetro adronico; magnete e spettrometro dei ±; [altri, non trattati qui]; trigger / daq. Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

funzionamento dei rivelatori a LEP (L3) Magnete ± Calo hadr. Calo e.m. TEC e+ e- SMD   e± ± non in scala +  – e–  ——— non rivelata Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

Un rivelatore di LEP (OPAL) pc Eem Eh p e± : si si no no;  : no si no no; ± : si mip si no; n : no mip si no; ± : si mip mip si;  : no no no no;  da apparente sbilanciamento dell’evento (ermeticità). impulso energia e.m. impulso energia hadr. Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

ALEPH Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

DELPHI Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

OPAL Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

L3 Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

L3 Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

magnete B  0.5 T bobina R = 5.93 m, ℓ = 11.90 m ; la bobina è esterna a tutto il rivelatore (ADO differenti, tra calo e.m. e calo had); motivo [v. LHC] : p/p|misura  pT / (B ℓ2) … però c’è anche l’errore dovuto all’attraversamento di strati di materiale (calorimetri) … e– e+ B ℓ R Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

SMD : silicon –vertex detector - 1 96 tavolette di silicio 70 mm × 40 mm × 300 m 2 letture : 50 m in r; 150200 m in z 80 mm Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

SMD : silicon –vertex detector - 2 SMD + TEC fit = 30m (GeV-1) per la rivelazione dei vertici secondari, vedi LHC. (mm) Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

TEC – Time Expansion Chamber - 1 raggio esterno 317 mm; due strati (inner 8 fili + outer 54 fili ); 80% CO2, 20% iC4H10 a 1.2 bar (abs); vdrift = 6m / ns (“TEC”); Lorentz = 2.3°; z-detector (= 320m); Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

TEC – Time Expansion Chamber - 2 TEC inner TEC outer insieme a SMD per la misura dei vertici secondari); usata anche nel trigger di 1 livello; richiede una continua calibrazione della velocità di drift; Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

calo e.m. (BGO) - 1 11,000 cristalli di BGO (orto-germanato di bismuto) scintillante; piramidi 20×20  30×30 mm2, lunghe 240 mm; X0=11.3 mm  21 X0; Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

calo e.m. (BGO) - 2 Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

calo adronico lastre di U impoverito (U238) + camere proporzionali (370,000 fili); -filter in ottone (65%Cu, 35% Zn) + tubi prop.; BGO e had nel trigger di calorimetria (molti algoritmi in .OR., ex. Etot, EBGOtot,, cluster,  singolo, …; Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

risoluzione in energia per eventi adronici eventi adronici a s = mZ; Evis / s = i Ei / s in due casi : calo e.m. + had; calo e.m. + had + TEC (no doppio-conteggio); la risoluzione “migliore” pari a 8.4% richiede l’uso dell’informazione di TEC. Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

 spettrometro - 1 ottanti, ciascuno con tre tipi di camere : MO + MN + MI (16 + 24 + 16 fili); precisioni meccaniche ~10m; allineamento con sistemi ottici; Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

 spettrometro - 2 si misura la sagitta  1/p; pertanto (1/p) è aspettato gaussiano, mentre (p) ha distorsioni asimmetriche nelle code; istogramma Efascio / E = s / (2 p); (mZ)/mZ =  [s / (2 p)] / 2. Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

trigger / daq problema : incroci 44/88 KHz  fisica ~ 1 Hz; trigger di evento (no selezione sul tipo di processo, LHC è differente); 3 livelli in cascata; 1º livello : .OR. logico di molte condizioni : TEC (ex. 2 tracce opposte);  (almeno un candidato); … energia (v. pagine seguenti); sorgenti di falsi eventi (~1020 Hz al 1º livello) : rumore dell’elettronica; interazioni casuali di particelle fuori fascio (“beam-gas”), fotoni di brem, …; cosmici, …; 1º livello : cablato + processori costruiti in casa; 2º livello : processore (semi-)commerciale; 3º livello : calcolatore standard (ex. vax-station, pc, …). Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

energy trigger Roma : 1989-2000; processore (Camac) realizzato dalla Sezione INFN; digitizzazione veloce dei segnali dei calorimetri; algoritmo di decisione digitale programmabile, realizzato con unità logiche e aritmetiche; ~200 moduli Camac; decisione in ~22 s (). Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

algoritmo di trigger Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP

Fine - Rivelatori di LEP Bibliografia [l3.web.cern.ch/l3/note/notes1994.html] : l3-nota 1612 (1994); L3 Coll., Phys. Rep. 236 (1993) 1. Fine - Rivelatori di LEP  Paolo Bagnaia - i rivelatori di LEP