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

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

Upgrade magnets and power supplies CEBAF accelerator in 2014 CHL-2 Upgrade magnets and power supplies add Hall D (and beam line) 6 GeV CEBAF (< 2013) Max Current: 200 mA Max Energy: 0.8 - 5.7 GeV Long. Polarization: 75-85% 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 12 GeV CEBAF (2014) $ 310M Interessanti prospettive di ricerca Max Current: 90 mA Max Energy Hall A,B,C: 10.9 GeV Max Energy Hall D: 12 GeV Long. Polarization: 75-85%

Up to 12 GeV Electron scattering on fixed target from H to Pb s ~ QED  QCD Asymptotic Freedom Confinement High Energy Small Distance Low Energy Large Distance 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 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

Alcune questioni investigate al JLab Qual è la dinamica interna del nucleone ? La massa del nucleone è molto maggiore dell’ipotetica 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 ? L’equazione 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 ? 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab

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 02/12/2009 Presentazione Tesi Da cosa deriva la terza componente dello spin del nucleone ? E. Cisbani / Tesi per attività al JLab È solo un problema di misura del momento angolare ? (peraltro non banale)

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

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

New SBS Spectrometer @ JLab 12 GeV High Luminosity: 1038 /cm2/s Support high background: 400 kHz/cm2 (low energy photons mainly) Forward angle Large acceptance Good angular and momentum resolutions: 0.2 mrad, 0.5% @ 4-8 GeV/c Flexibility: use the same detectors in different experimental setup hallaweb.jlab.org/12GeV/SuperBigBite/ 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab Two tracker geometries: front tracker (high res) back trackers (low res, large area) GEP5 setup

E. Cisbani / Tesi per attività al JLab GEM for SBS 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab Standard 3 GEM foils 2D Readout plane, 0.4 mm pitch Approx. 50000 channels 40x150 cm2 chambers made by 40x50 cm2 adjacent modules Minimize frames (8 mm width) Minimize front-end electronics size Minimize cabling Optimize HV distribution

SiD planes / Hybrid tracker Add 2 small silicon detector planes (x/y, 50 mm 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 02/12/2009 Presentazione Tesi GEMs only E. Cisbani / Tesi per attività al JLab GEMs + SiD Readout: adapt GEM APV25 based electronics

E. Cisbani / Tesi per attività al JLab GEM: Prototype 0 and 1 First 10x10 cm2 prototypes under cosmic test Using 70/30 Ar/CO2 gas mixture 7 Independent HV levels up to ~ 5000 V 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab Assembling the GEM chambers parts requires a careful quality control at several check points and specific tools for gluing, heating, testing, cleaning

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 / Guido.Maria.Urciuoli@roma1.infn.it) 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 / Guido.Maria.Urciuoli@roma1.infn.it) 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 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab www.iss.infn.it/tesi-disponibili.htm

Tesi : Analisi Dati / Preparazione Esperimenti Spettroscopia ipernucleare (nuclei in cui un protone è sostituito da una L): spettro del 9LiL (analisi dati / 6 mesi / Guido.Maria.Urciuoli@roma1.infn.it) Analisi dati volti all’ottimizzazione della ricostruzione del momento delle particelle diffuse nei processi 9Be(e,e’K)9LiL Sviluppo di codice MonteCarlo per esperimenti SIDIS polarizzati sulla struttura del nucleone (sviluppo e analisi Montecarlo/ 6-8 mesi / Evaristo.Cisbani@iss.infn.it) 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. 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab www.iss.infn.it/tesi-disponibili.htm

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 / Evaristo.Cisbani@iss.infn.it) Messa a punto del tracciatore, preparazione, esecuzione e analisi dei test sotto fascio volti all’ottimizzazione 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 / Evaristo.Cisbani@iss.infn.it) 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. 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab www.iss.infn.it/tesi-disponibili.htm

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 / Franco.Meddi@roma1.infn.it) 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 / Giudo.Maria.Urciuoli@roma1.infn.it) Sviluppo, test e messa a punto dell’algoritmo 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 02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab www.iss.infn.it/tesi-disponibili.htm

E. Cisbani / Tesi per attività al JLab www.iss.infn.it/webg3/cebaf 02/12/2009 Presentazione Tesi www.iss.infn.it/tesi-disponibili.htm E. Cisbani / Tesi per attività al JLab