Rivelazione e misura di mesoni 0 con il rivelatore ICARUS T600 A. Menegolli – Collaborazione ICARUS A. Menegolli – Collaborazione ICARUS Università degli.

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1 Rivelazione e misura di mesoni 0 con il rivelatore ICARUS T600 A. Menegolli – Collaborazione ICARUS A. Menegolli – Collaborazione ICARUS Università degli studi di Pavia e INFN Pavia

2 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 2 Argon liquido (87 K) Catodo Anodo: 3 piani di fili ( ±60° e 0°) E (500 V/cm) Rivelatore ICARUS T600 (interno) e-e-e-e- e-e-e-e- e-e-e-e- e-e-e-e- e-e-e-e- e-e-e-e- e-e-e-e- e-e-e-e- ICARUS T600 (1)

3 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 3 ICARUS T600 (2) Camera a bolle elettronica Camera a bolle elettronica Grande volume di LAr, continuamente Grande volume di LAr, continuamente sensibile e self-triggering sensibile e self-triggering Viste 3D di eventi ionizzanti (PID Viste 3D di eventi ionizzanti (PID tramite dE/dx) tramite dE/dx) Buon calorimetro omogeneo di grana Buon calorimetro omogeneo di grana molto fine (3 x 3 x 0.2 mm 3 ) ed elevata molto fine (3 x 3 x 0.2 mm 3 ) ed elevata accuratezza. accuratezza.

4 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 4 Motivazioni Per questo sono state studiate le prestazioni di ICARUS T600 nel: identificare pioni neutri e nel ricostruire la loro massa; ricostruire sciami elettromagnetici di diverse centinaia di MeV (provenienti dai fotoni del decadimento del 0 ) Nei futuri esperimenti condotti con TPC ad Argon liquido (diversi ktons) uno dei e subleading). principali scopi sarà la misura del parametro di oscillazione e subleading). e + n e - + p (CC) e + n e - + p (CC) + n + 0 + X (NC) + n + 0 + X (NC) Risulta fondamentale Risulta fondamentale separare gli electtroni dai 0 per distinguere le interazioni e CC dalle interazioni NC:

5 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 5 Coordinata Filo (3mm pitch) Tempo di deriva Circa 570 eventi di interazioni adroniche con produzione di almeno 2 sciami elettromagnetici (dai fotoni del decadimento del 0 ) sono stati selezionati dopo lanalisi di circa 7500 immagini bidimensionali di eventi ionizzanti provenienti da un run di superficie svoltosi a Pavia nel 2001 La misura dellenergia e della direzione degli sciami e.m. permette la valutazione della massa invariante dei sistemi (, ) 1600 mm 1800 mm

6 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 6 Misura dei sistemi ( ) M Per il calcolo della massa invariante M dei sistemi (, ) sono necessari: E 1 E 2 1.Le energie dei due sciami, E 1 ed E 2 12 2.Langolo 12 tra i due sciami Lenergia di uno sciame e data dallintegrale di tutti i picchi di energia selezionati allinterno di una linea poligonale contenente lo sciame vertice principale punti iniziali dei due sciami Langolo 12 viene calcolato a partire dalle coordinate del vertice principale dellinterazione e dei punti iniziali dei due sciami

7 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 7 Il metodo di ricostruzione è stato validato tramite una simulazione Montecarlo con FLUKA di eventi con produzione di 0 in ICARUS T600 0 (a riposo) 0 (a riposo) + 40 Ar n + 0 + X (2 GeV) + 40 Ar n + 0 + X (2 GeV) 0 0 + p (a riposo) 0 0 + p (a riposo)

8 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 8 sistemi da interazione di - da 2 GeV in LAr di - da 2 GeV in LAr sistemi da 0 a riposo sistemi dal decadimento + 0 p

9 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 9 Risultati (1): Lunghezza di radiazione La distribuzione delle distanze dei punti iniziali degli sciami dal vertice dellinterazione adronica permette la valutazione della lunghezza di radiazione dellArgon liquido: X 0 = (17.5 ± 1.2) cm (Teorica ~ 14 cm) ±

10 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 10 Risultati (2): Risoluzione energetica degli sciami (E < 1 GeV) 142 sciami e.m.:

11 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 11 Risultati (3): massa invariante ed energia totale dei 0 : 2 sciami - 41 Eventi a due sciami; - m /m < 15%. m = 128.0 ± 4.0 MeV/c 2 RMS = 24.4 MeV/c 2 E a ~ 400 MeV

12 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 12 - 51 eventi a 2 sciami + multi-sciame; - m /m < 15%; - le coppie corrette valutate da unanalisi quadro. unanalisi quadro. m = 125.7 ± 3.7 MeV/c 2 RMS = 25.7 MeV/c 2 E a ~ 370 MeV Risultati (4): massa invariante ed energia totale dei 0 : multi-sciame

13 20/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 13 Conclusioni Lanalisi di eventi reali nel rivelatore ICARUS T600, associati alla produzione di pioni neutri, dimostra la correttezza dei metodi e degli algoritmi utilizzati per la ricostruzione degli sciami e.m. e la misura della massa del 0 In una TPC ad Argon liquido è quindi possibile ricostruire per via calorimetrica gli sciami elettromagnetici (di energie dellordine di qualche centinaio di MeV), anche nelle condizioni difficili di un run in superficie I metodi di analisi sviluppati per questo lavoro saranno estesi in vista dello sviluppo di TPC ad Argon liquido di massa maggiore (~ decine di ktons), che saranno il vero laboratorio di fisica per una misura di precisione dei parametri delle oscillazioni di neutrino