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Tesi di Laurea Studio delle riflessioni multiple di protoni ultrarelativistici in

Università degli Studi di Perugia Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso di Laurea Specialistica in Fisica. Tesi di Laurea Studio delle riflessioni multiple di protoni ultrarelativistici in deflettori cristallini Relatore: Laureando:

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Tesi di Laurea Studio delle riflessioni multiple di protoni ultrarelativistici in

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Presentation Transcript

  1. Università degli Studi di Perugia Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso di Laurea Specialistica in Fisica Tesi di Laurea Studio delle riflessioni multiple di protoni ultrarelativistici in deflettori cristallini Relatore: Laureando: Dott. Giovanni Ambrosi Matteo Duranti

  2. Sommario 12/09/2008 Matteo Duranti

  3. Collimazione Al LHC verranno fatti collidere fasci di protoni di 7 TeV/c e fasci di ioni Piombo di 574TeV/c. Attualmente il problema tecnologico più rilevante per il raggiungimento delle prestazioni nominali riguarda il sistema di collimazione: 12/09/2008 Matteo Duranti

  4. Pulizia necessaria ad LHC R. Assman e W. Scandale, da un seminario per ALICE (Aprile 2007) 12/09/2008 Matteo Duranti

  5. Potenziale Reticolare In un un materialecristallino il campo medio coulombiano tra due piani cristallini può essere approssimato con un canale parabolico: L’energia potenziale per una particella carica positivamente all’interno del canale può essere scritto come: 12/09/2008 Matteo Duranti

  6. Angolo Critico Una particella incidente con un piccolo angolo rispetto agli assi di simmetria del cristallo può essere confinata tra due piani cristallini Le condizioni cinematiche per il confinamento dipendono dal momento trasverso e dall'altezza della buca di potenziale: In Si, W, Ge: Angolo critico di Lindhard 12/09/2008 Matteo Duranti

  7. Channeling Il moto risultante è la composizione di un moto longitudinale e di un moto oscillatorio. Per la parte oscillatoria: 12/09/2008 Matteo Duranti

  8. Cristallo curvato L'idea di Tsyganov ('70) Utilizzo di cristalli curvati come deflettori, con angolo di deflessione: Con un campo magnetico (per particelle di 400 GeV/c e L=400μm): 12/09/2008 Matteo Duranti

  9. Volume reflection Per una particella proveniente dalla direzione di convessità del cristallo: L’angolo di deflessione è: Con un campo magnetico (per particelle di 400 GeV/c e L=400μm): 12/09/2008 Matteo Duranti

  10. Volume reflection L’angolo di deflessione è: L’accettanza angolare è: 12/09/2008 Matteo Duranti

  11. Estrazione/Separazione di fasci Tecnica di estrazione tramite cristalli curvati: 12/09/2008 Matteo Duranti

  12. Estrazione di fasci - IHEP All’ acceleratore U-70 dell’IHEP di Protvino, con fasci di protoni di 70 GeV/c, verifica sperimentale della teoria per: 1) Efficienza di estrazione in funzione della lunghezza del cristallo 2) Efficienza di estrazione in funzione dell’energia del fascio 12/09/2008 Matteo Duranti

  13. Estrazione di fasci - CERN Proporzionale all’efficienza di estrazione in funzione dell’orientazione del cristallo per fasci di ioni Pb di 22 TeV (270GeV per nucleone carico) 12/09/2008 Matteo Duranti

  14. Separazione di fasci – NA48 Misura dei parametri della violazione CP nel sistema dei kaoni neutri tramite il doppio rapporto di decadimento: Inserimento di un fascio attenuato di protoni nella linea dei KL per la produzione dei KS Riduzione del fascio ~ 10-4 Emittanza del fascio ben definita in entrambe i piani 12/09/2008 Matteo Duranti

  15. La collaborazione H8RD22 Lo scopo della collaborazione è la misura di precisione delle grandezze fisiche collegate ai fenomeni di channeling e volume reflection (angolo di deflessione, accettanza angolare, efficienza) Per la prima volta: • Tracciamento di singola particella con rivelatori al silicio di alta risoluzione spaziale • (O(10μm)) • Misura dell’effettivo angolo di deflessione (telescopi in ingresso ed uscita) • Goniometro di elevata risoluzione angolare (~ 1μrad) 12/09/2008 Matteo Duranti

  16. Setup per ioni Riproduzione delle elevate condizioni di ionizzazione tramite l’utilizzo di un fascio laser di elevata intensità MIP: lato-p lato-n 3500 MIP: lato-p lato-n 12/09/2008 Matteo Duranti

  17. Dispositivi Piegatura del cristallo macroscopica Piegatura microscopica di precisione (forze “anticlastiche”) Strip Quasi-mosaico 12/09/2008 Matteo Duranti

  18. Multi-cristalli Aumento della deflessione angolare tramite più cristalli in sequenza: Angolo di deflessione: Efficienza di deflessione: MQM7 12/09/2008 Matteo Duranti

  19. Principio della misura Setup sperimentale per la presa dati di Novembre 2007: 12/09/2008 Matteo Duranti

  20. Allineamento Laser Allineamento laser del cristallo con precisione di ~ 300 μrad: Il pentaprisma riflette la luce del laser in una direzione ortogonale a quella di incidenza 12/09/2008 Matteo Duranti

  21. Scan angolare veloce Ricerca della zona di incidenza angolare per la quale sono presenti gli effetti fisici di deflessione 12/09/2008 Matteo Duranti

  22. Fascio Profili del fascio nelle due coordinate trasverse: Angolo di incidenza nel cristallo: 12/09/2008 Matteo Duranti

  23. Scansione angolare 12/09/2008 Matteo Duranti

  24. Cristalli non allineati Scansione angolare di 10μrad: 12/09/2008 Matteo Duranti

  25. Non allineati - VR Sezioni di 2.5μrad: - deflessione di singolo cristallo ~ 10μrad - per l’efficienza: tracce deflesse all’interno di 3σ intorno al valore medio - la bontà del “fit” è controllata tramite la larghezza delle gaussiane 12/09/2008 Matteo Duranti

  26. Non allineati - Channeling Sezioni di 5μrad: - deflessione di singolo cristallo ~ 100μrad - la deflessione è misurata all’angolo del goniometro per cui si ha massima efficienza 12/09/2008 Matteo Duranti

  27. Cristalli allineati Scansione angolare di 5μrad: 12/09/2008 Matteo Duranti

  28. Uniformità e Torsione Muovendosi lungo il profilo del fascio: 12/09/2008 Matteo Duranti

  29. Uniformità e Torsione Muovendosi lungo il profilo del fascio: 12/09/2008 Matteo Duranti

  30. Allineati - VR Sezioni di 2.5μrad: - deflessione del dispositivo per volume reflection ~ 50μrad - in un intervallo angolare di incidenza di ~ 40μrad si ha un’ efficienza di deflessione > 90% 12/09/2008 Matteo Duranti

  31. Collimazione 12/09/2008 Matteo Duranti

  32. Collimazione 12/09/2008 Matteo Duranti

  33. Collimazione Assorbitori di materiale amorfo deflessioni casuali dell’alone difficoltà nel posizionamento degli assorbitori secondari tradizionale: channeling: volume reflection: multi volume reflection: 12/09/2008 Matteo Duranti

  34. Conclusioni 12/09/2008 Matteo Duranti

  35. Dechanneling - Volume Capture 12/09/2008 Matteo Duranti

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