rivelazione e misura di mesoni 0 con il rivelatore icarus t600 a. menegolli – collaborazione...

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 Università degli studi di Pavia e INFN Pavia

20/09/200620/09/2006 XCII Cogresso Nazionale SIF - TorinoXCII Cogresso Nazionale SIF - Torino 22

Argon liquido (87 K)Catodo

Anodo: 3 piani di fili ( ±60° e 0°)

E (500 V/cm)E (500 V/cm)

E (500 V/cm)E (500 V/cm)

Rivelatore ICARUS Rivelatore ICARUS T600 (interno)T600 (interno)

ee--

ee--

ee--

ee--

ee--

ee--

ee--

ee--

ICARUS T600 (1)ICARUS T600 (1)


ICARUS T600 (2)ICARUS T600 (2)

Camera a bolle elettronicaCamera a bolle elettronica

Grande volume di LAr, Grande volume di LAr, continuamente continuamente sensibile e self-triggeringsensibile 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 Buon calorimetro omogeneo di grana grana molto fine (3 x 3 x 0.2 mmmolto fine (3 x 3 x 0.2 mm33) ed ) ed elevata elevata accuratezza.accuratezza.


MotivazioniMotivazioni

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

principali scopi sarà la misura del parametro di oscillazione → → ee subleading). subleading).

ee + n + n → e→ e-- + p (CC) + p (CC) + n + n → → ++ 00 + X (NC)+ X (NC)

Risulta fondamentale Risulta fondamentale separare gli electtroni dai 0 per distinguere le interazionie CC dalle interazioni NC:


Coordinata Filo (3mm pitch)Coordinata Filo (3mm pitch)

Tem

po d

i d

eri

va

Tem

po d

i d

eri

va

Circa 570 eventi di interazioni adroniche con produzione di almeno 2 sciami elettromagnetici (dai fotoni del decadimento del 0) sono stati selezionati dopo l’analisi di circa 7500 immagini bidimensionali di eventi ionizzanti provenienti da un run di superficie svoltosi a Pavia nel 2001

La misura dell’energia e della La misura dell’energia e della direzione degli sciami e.m. direzione degli sciami e.m. permette la valutazione della permette la valutazione della massa invariante dei sistemi massa invariante dei sistemi ((,,) )

1600 mm

18

00

mm


Misura dei sistemi Misura dei sistemi (())

Per il calcolo della massa invariante MM dei sistemi (,) sono necessari:

1. Le energie dei due sciami, EE11 ed EE22

2. L’angolo 12 12 tra i due sciami 1221 cos12 θEEM γγ

L’energia di uno sciame e’ data dall’integrale di tutti i picchi di energia selezionati all’interno di una linea poligonale contenente lo sciame

L’angolo 12 viene calcolato a partire dalle coordinate del vertice vertice principale principale dell’interazione e dei punti iniziali dei due sciamipunti iniziali dei due sciami


Il metodo di ricostruzione è stato validato tramite una simulazione Montecarlo con FLUKA di eventi con produzione di 0 in ICARUS T600

00 (a (a riposo)riposo)

+ + 4040Ar n + Ar n + 0 0 + X (2 + X (2 GeV)GeV)

0 0 00 + p (a + p (a riposo)riposo)


sistemi sistemi da interazione da interazione di di -- da 2 GeV in LAr da 2 GeV in LAr

sistemi sistemi da da 00 a riposoa riposo

sistemisistemidal decadimento dal decadimento ++→→00p p


Risultati (1): Lunghezza di radiazione

La distribuzione delle distanze dei punti iniziali degli sciami dal vertice dell’interazione adronica permette la valutazione della lunghezza di radiazione dell’Argon liquido:

XX00 = (17.5 ± 1.2) = (17.5 ± 1.2) cmcm

(Teorica (Teorica ~ 14 cm)~ 14 cm)

±±


Risultati (2): Risoluzione energetica degli sciami (E < 1 GeV)

)004.0007.0()(

)04.025.0(

MeVEEE

142 sciami e.m.:142 sciami e.m.:


Risultati (3): massa invariante ed energia totale dei 0: 2 sciami

- 41 Eventi a due sciami;41 Eventi a due sciami;- mm/m < 15%./m < 15%.

mm= 128.0 = 128.0 ± 4.0 MeV/c± 4.0 MeV/c22

RMS = 24.4 MeV/cRMS = 24.4 MeV/c22

EEaa ~ 400 MeV~ 400 MeV


- 51 eventi a 2 sciami + multi-51 eventi a 2 sciami + multi-sciame;sciame;- mm/m < 15%;/m < 15%;- le coppie le coppie corrette valutate da corrette valutate da un’analisi un’analisi quadro.quadro.

mm= 125.7 = 125.7 ± 3.7 MeV/c± 3.7 MeV/c22

RMS = 25.7 MeV/cRMS = 25.7 MeV/c22

EEaa ~ 370 MeV~ 370 MeV

Risultati (4): massa invariante ed energia totale dei 0: multi-sciame


Conclusioni

L’analisi 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 dell’ordine 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

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