1 CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE ERC Advanced Grant 2012 : PROPOSAL “Advanced Gaseous Photon detectors for Hadron Physics Investigation”:

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1 1 CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE ERC Advanced Grant 2012 : PROPOSAL “Advanced Gaseous Photon detectors for Hadron Physics Investigation”: AGP S. Dalla Torre

2 2 MOTIVAZIONI CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE 1. 1.spettrometro COMPASS & il fascio M2 da SPS- CERN : una facility unica al mondo per lo studio della fisica adronica Fasci di  polarizzati (unico!) e fasci di h, ALTA energia e intensita’ Spettrometro completo e versatile Grande accettanza angolare, tracciamento fino a 0 O Doppia analisi magnetica Identificazione di e.m., , h (RICH) Bersaglio polarizzato a stato solido (L TOT = 1.2 m) Elettronica e DAQ per alte rate (fascio, trigger, data storage) 2. 2.Ricco spettro di misure dal 2002 ad oggi  G/G, trasversità (p, d), g 1 p,d (piccolo x!),  u v,  d v, charm spectroscopy 3. 3.Nuovo programma di fisica approvato (2011)   upgrade dello spettrometro in particolare, upgrade del RICH essenziale per le misure di GPD- DVMP, TMD-PDF Altra fisica in cantiere per un futuro piu’ lontano

3 3 PERCHE’ NUOVI FOTORIVELATORI ? MWPCs with CsI photocathode, the limits  Severe recovery time (~ 1 d) after detector trips  Ion accumulation at the photocathode moderate gain:<10 5  Feedback pulses  Feedback pulses (effective gain: <1/2)  Ion and photons feedback from the multiplication process SLOW !  Aging after integrating a few mC / cm 2  Ion bombardment of the photocathode CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE H. Hoedlmoser et al., NIM A 574 (2007) 28. 1 mC/cm 2 0.2 mC/cm 2 MWPCs  slow signal formation + low gain  “slow” electronics (signal integration, low noise level)   Gassiplex FE : integration time ~ 0.5  s, time res> 1  s, effective gain ~50%   APV (COMPASS RICH-1 upgrade) : resolution for small signals ~ 400 ns, effective gain ~ 30%  Detector memory, i.e. RATE LIMITATIONS

4 4 COMPASS RICH-1 CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE hadron PID from 3 to 50 GeV/c radiator: C 4 F 10 5 m 6 m 3 m MWPC’s + CsI UV mirror wall Al vessel radiator gas: C 4 F 10 beam pipe PD’s: ~6 m 2 MAPMT’s+lenses P. Abbon et al., NIMA 587 (2008) 371, NIMA 616 (2010) 21, NIMA 631 (2011) 26 PMT’s MWPC’s + CsI

5 5 PERCHE’ FOTORIVELATORI A GAS ? CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE Per il RICH-1 di COMPASS: MAPMT + lenti possibili solo nella regione centrale (accettanza : +/- 9.5 O ) Costi !!! MAMPT : ~ 1 ME/ m 2 Gas: ~0.25 ME/m 2 Per i rivelatori Cerenkov a immagine in generale: oggi solo 2 opzioni: PMT e gas Si-PM o MCP-PM interessanti per un futuro lontano I vantaggi del gas: Possono operare in campo magnetico Materiale ridotto Costo Rivelatori a gas di singolo fotone senza le limitazione di quelli attuali  la tecnica Cerenkov a immagine estesa ad ambienti sperimentali ostici

6 6 CERENKOV a IMMAGINE & FISICA filed of physicsexperimentlaboratorystatus quark spectroscopy BABARSLACrecently concluded BELLE 2KEKin preparation CLEO IIICORNELLrecently concluded COMPASSCERNactive GlueXJlabin preparation PANDAGSIin preparation superBCabibboLabin preparation WASACOSYin preparation K physics NA62CERNin preparation B physics BABARSLACrecently concluded BELLE 2KEKin preparation superBCabibboLabin preparation LHCbCERNactive Nucleon structure, GPDs COMPASSCERNactive HERMESDESYrecently concluded PANDAGSIin preparation CLAS12JeffersionLabin preparation heavy ion physics, q-g fusion ALICECERNactive BRAHMSBNLrecently concluded hadrons in nuclear matter HADESGSIactive CBMGSIin preparation hypernuclei PANDAGSIin preparation cosmic raysAMSspace-born exp.active CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE

7 7 OBBIETTIVI, TEMPI CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE Development and validation of a novel gaseous detector with single photon detection capabilities: AGP 1. 1.R&D of the AGPs, 2 options a. a.THGEM - AGP b. b.Hybrid AGP (H – AGP)in parallel, 18 months 2. 2.Engineering to obtain large size AGPs and dedicated read-out 3.Validation in a realistic experimental environment a. a.Construction of 4 m 2 of AGPs and installation in COMPASS RICH-118 months b. b.Characterization of the up-graded RICH-1 to extract the AGP performance in the experiment12 months

8 8 AGP, le 2 OPZIONI THGEM – AGPHybrid AGP approccio innovativo che approccio innovativo che approccio perseguito da anni introduce nell’AGP le recenti innovazioni dei MPGDs innovazioni dei MPGDs CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE

9 9 VALUTAZIONE PROGETTI ERC-AG CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE PROFILO PI (Principal Investigator) CV, 10-Year-Track-Record AGP PI: chi vi parla QUALITA’ DEL PROGETTO

10 10 GESTION PROGETTI ERC-AG CSN I, ROMA 30-31/1/2012 AGPSilvia DALLA TORRE Gestione completamente affidata al PI Possibilita’ di distribuire risorse agli eventuali partecipanti, se necessari al progetto Per AGP PI, INFN participants 2 sezioni: TS – expertise in rivelatori a gas ed in RICH TO – expertise in elettronica F-E Uni Freiburg – expertise in elettronica digitale HOUSING INSTITUTION : INFN (che ha approvato)