Università di Roma “La Sapienza” RIVELATORI Carlo Bernardini Università di Roma “La Sapienza” carlo.bernardini@roma1.infn.it

Natura dei contatori Un rivelatore di particelle dotate di una certa energia è un dispositivo sensibile a qualche effetto secondario delle particelle che attraversano la materia. Le particelle possono essere cariche (elettroni, protoni, nuclei, adroni varii (mesoni o barioni)) o neutre (raggi gamma, neutroni, adroni neutri)

Tipologie Ci sono varii sottocasi: 1a - scintillatori 1b – radiatori Cerenkov 2a - camere a ionizzazione 2b – tubi di Geiger e Müller 3a – emulsioi fotografiche 3b – camere a nebbia

Modi di impiego Tecniche: Coincidenze e anticoincidenze (Rossi) Tempi di volo Spettrometria magnetica (analizzatori)

I primordi All’inizio, per rivelare particelle cariche dei raggi cosmici, furono usati addirittura elettrometri trasportati a varie quote. Crookes inventò lo spintariscopio (1903) uno schermo di Solfuro di Zinco SZn su cui si osservavano scintillazioni con un microscopio: ci volevano i “negri” da mettere per ore con l’occhio incollato lì.

Misure di ionizzazione

Camera a nebbia Poi venne la camera di Wilson (1910); C.T.R. Wilson studiava la formazione della nebbia espandendo aria umida raffreddata; gli ioni condensano goccioline lungo il loro cammino

La camera di Rossi e Bridge

Poi vennero i Geiger Müller (1913) I contatori di Fermi Poi vennero i Geiger Müller (1913)

Tecniche visuali Seguono le emulsioni nucleari arricchite in Bromuro d’Argento AgBr per aumentarne la sensibilità.

Evoluzione delle tecniche visuali La camera a bolle (Glaser 1955): Una C. a B. è un recipiente pieno di un liquido trasparente sovrariscaldato al punto tale che una particella carica che lo attraversa produce ebollizione violenta che riempie il suo cammino di bollicine. Un liquido sovrariscaldato ha una temperatura più alta ma una pressione inferiore alla tensione di vapore. La pressione è governata da un pistone. Lavora in campi magnetici anche elevati.

Gargamelle

Pregi e difetti Caratteristiche: Risoluzione in tempo  dai secondi (coincidenze a voce, spintariscopio) ai picosecondi (coincidenze elettroniche a stato solido) Risoluzione spaziale, emulsioni 1 micron, altre >100 micron

Scintillatori e fototubi Materiali plastici trasparenti nei quali particelle cariche veloci producono vistose eccitazioni atomiche con successivo decadimento rapido (da evitare perciò i decadimenti di livelli metastabili nella scelta del materiale). Sono osservati con fototubi, cioè amplificatori di correnti elettroniche fotoemesse da fotocatodi metallici (litio o cesio)

Scintillatori liquidi

Effetti speciali Effetto Cherenkov Radiazione di transizione

Tracce + tempi: camere a scintilla

Varianti della camera a scintilla

Atlas