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Upgrade del rivelatore di muoni IFR dell’esperimento Babar
Mirco AndreottiXVII Ciclo di Dottorato di Ricerca in fisica
27 Novembre 2002
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L’esperimento Babar
• Studia la violazione della simmetria CP nei decadimenti dei mesoni BB
La coppia di mesoni si ottiene dalla reazione:
BBSee )4(
BB
)4( 6.10 SCM MGeVE
ee Fasci asimmetrici: GeVEe
1.3
GeVEe
9
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Il Rivelatore Babar
1) SVT : rivelatore di vertice
2) DCH : camera a deriva
3) DIRC : rivelatore di luce Čerenkov
4) EMC : calorimetro elettromagnetico
5) Magnete superconduttore : B=1.5 T
6) IFR : rivelatore di μ e adroni neutri (K0
L e K0S)
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Il rivelatore di muoni IFR
Rivelatore composto da RPC
(Resistive Plate Chamber)
ottenuto nel ferro di ritorno
del campo magnetico:
6 sestanti
19 strati
3 moduli
342 camere in totale
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Efficienza dell’IFRMaggio 2000
Luglio 2002
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Efficienza delle camere
Upgrade dell’IFR1) Nuovo sistema di
distribuzione dell’HV.2) Nuovi rivelatori da
sostituire agli RPC.
Diminuzione di efficienza nel tempo
dovuto a:
1) Il vecchio sistema di distribuzione dell’alta tensione inefficiente: camere che assorbono alte correnti dovevano essere disconnesse.
2) Perdita di efficienza delle camere.
3) Sistema di distribuzione del gas inefficiente.
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Nuovo sistema di distribuzione dell’HV
HVPower Supply
12 HVBox Distribution 342
RPC
Nuovo HV Box Distribution
HVPower Supply
RPC
• Vecchio sistema: ogni HV-Box era alimentato da 3 HV-PS. Ciò permette di poter
alimentare camere che prima non potevano essere alimentate.
• Nuovo sistema: ogni HV-Box è alimentato da 6 HV-PS.
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Nuovo sistema di distribuzione dell’HV
• Sono state rimpiazzate le 12 vecchie scatole di distribuzione con quelle nuove.
• Ogni nuova scatola può alimentare fino a 36 camere utilizzando 6 HV-PS.
• In totale dobbiamo alimentare 342 camere.
Distribuzione delle camere
La distribuzione delle camere nei box deve essere tale da:
• minimizzare la corrente assorbita da ogni gruppo
• massimizzare il numero di camere alimentate
tenendo conto della disposizione delle scatole sul rivelatore.
Misura delle correnti assorbite da ogni camera alla tensione di lavoro di 7600 V
Determinazione della distribuzione delle camere seguendo i requisiti descritti sopra.
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Test di mappatura canale per canale del nuovo sistema di HV
• mappatura dell’HV : accertare che ogni uscita del Box-HV alimenti la camera assegnata.
• mappatura dell’interfaccia grafica EPICS di controllo del rivelatore.
Run di cosmici e controllo con il Fast Monitoring Online
½ barrel acceso come trigger
Camere accese da testare
Lettura della risposta del rivelatore con il Fast Monitoring Online durante l’acquisizione dati.
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Confronto fra vecchio e nuovo HV
1) Tre scambi nella mappatura delle camere.
2) Molti errori nella mappatura di EPICS.
3) Tutte le camere che prima erano disconnesse e ora sono connesse mostrano > 0.
Vecchio HV :
•24 camere disconnesse
Nuovo HV :
• 22/24 camere connesse.
• 2/24 rimangono disconnesse.
Risultati dei test
Conclusioni
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Nuovi rivelatori
• Si vogliono sostituire gli attuali RPC con LST (Limited Streamer Tube, o tubi di Iarocci).
• Ogni nuova camera è composta da 2 strati ciascuno con 8 tubi.• Ogni camera dovrà essere lunga circa 4 m.
Fili a tensione positiva (~4600 V)
Pareti rivestite di grafite a massa
Strip di lettura ortogonali
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Test su prototipi a Ferrara
• Condizionamento delle camere: procedura preliminare per il funzionamento.
• Plateau delle camere per la determinazione della tensione di lavoro
• Spettro in ampiezza dei segnali dai fili e dalle strip.• Misure di efficienza di rivelazione.• Ottimizzazione della miscela del gas da usare.
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Test sui primi prototipi a Ferrara
• Dai primi due prototipi siamo riusciti ad ottenere solamente alcuni segnali da fili e strip. Utilizzando il seguente apparato:
Chamber
ANDTRIGGER
Scintillators
Strip
Layer up turn off
Layer down turn on @ 4600 V
Miscela di gas utilizzata: Ar/C4H10/CO2 (2.5/9.5/88)%
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Alcuni segnali
Strip
Filo
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Possibili motivazioni del mal funzionamento dei prototipi
• Difetti di fabbricazione.• Miscela di gas non adeguata.
7 nuovi prototipi:
• 3 sono attualmente sottoposti al condizionamento.
• test imminenti.
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Misure del Fattore di Forma del Misure del Fattore di Forma del Protone nella Regione TempoProtone nella Regione Tempo
a Grande Quadrimpulso Trasferito a Grande Quadrimpulso Trasferito
dai dati raccolti dall’esperimento E835 al dai dati raccolti dall’esperimento E835 al FermilabFermilab
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Selezione di in E835Selezione di in E835
Sezione d’urto differenziale
eepps (GeV2)
N
11.63
32
12.43
34
14.40
0
18.22
0
ana = 60 %
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Studio dei fondiStudio dei fondi Stato finale J/ inclusivo:
Conversione di fotoni in e+e- e decadimento Dalitz del 0:
Stato finale adronico in due corpi:
FFB 210
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Calcolo del fattore di formaCalcolo del fattore di forma
(b) Contributo elettrico trascurabile
(a)
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Risultati del fattore di formaRisultati del fattore di forma
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Meeting, congressi, lavori e trasferte anno 2002
1) Trasferta a Fermilab (Batavia-Illinois) dal 25/02/2002 al 03/03/2002. Partecipazione al meeting della Collaborazione E835. Presentazione: “Risultati della misura del fattore di forma del protone nella regione tempo”.
2) Trasferta a Roma, Università La Sapienza dal 23/05/2002 al 24/05/2002. Partecipazione alla riunione di Analisi Babar Italia.
3) Trasferta a SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, Palo Alto – California) dal 01/07/2002 al 31/08/2002.
- Partecipazione al rinnovo del sistema di distribuzione dell’alta tensione del rivelatore di muoni IFR dell’esperimento Babar.- 08/07/2002-12/07/2002 partecipazione al meeting della Collaborazione Babar.
Presentazione alla sessione parallela sui rivelatori: “Status of the DCH waveform
analysis”- 05/08/2002-16/08/2002 partecipazione alla “XXX SLAC Summer Institute” : “Secrets of the B Meson”.
4) Trasferta ad Alghero (Sardegna) dal 25/09/2002 al 01/10/2002. Partecipazione al LXXXVII Congresso Nazionale Società di Fisica Italiana. Presentazione : “Misure del Fattore di Forma del Protone nella regione Tempo a Grande quadrimpulso trasferito, ottenute dall’esperimento E835 al Fermilab”.
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5) Trasferta a Torino dal 13/10/2002 al 14/10/2002. Partecipazione al Meeting della Collaborazione E835. Presentazione : “ Effects of new threshold on the form factor analysis”.
6) Trasferta a Bari dal 23/10/2002 al 25/10/2002. Partecipazione alla riunione di analisi Babar Italia. 7) Trasferta a SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, Palo Alto – California) dal 03/12/2002 al 16/12/2002.
- 04/12/2002-06/12/2002 Partecipazione al workshop : “Vxb and Vtx: a workshop
on semileptonic and radiative rare B decays” - 08/12/2002 Partecipazione al workshop: “replacement of the IFR”. - 09/12/2002-13/12/2002 Partecipazione al meeting della Collaborazione Babar.
Totale giorni trasferta all’estero = 82Totale giorni trasferta nazionale = 14Corsi e scuole seguiti nell’anno 2002
1) Corso integrativo : “Radioterapia con fasci adronici” tenuto dalla dott.sa Katia Parodi. Durata del corso 18 ore.2) Corso : “Rivelatori per la fisica delle particelle elementari” tenuto dal dott. Livio Piemontese. Durata del corso 30 ore.3) Scuola di Fisica descritta al punto 3) sopra.