Come fanno i ricercatori a vedere le particelle ?

1. Come fannoiricercatori a vedere le particelle? Alessandro Scordo AISTAP SummerCamp 2013 11/07/2013 LNF, Frascati

3. Telescopi

4. Occhio umano

5. Microscopio

6. Acceleratori

7. Rivelatori di particelle

8. Cosa possiamo misurare e come? Rate Impulso (o energia???) Tempo Energia Molteplicità Massa (o energia???) Tracce Posizione

9. Proprietàelettronichedegliatomi Tutti vogliono essere nobili!!! L’acqua è un buon esempio….

10. Proprietàelettronichedeimateriali Livelli atomiciBande molecolari

11. Bello....come siusa??? Chesuccede se qualcheelettronesalta in bandadiconduzione? Drift: un campo elettricopuòmuoverequestielettronipromossi Moltiplicazione: effettoquantisticochesiinnesta se il campo è sufficientementeintenso Ricombinazione: se nessunofanienteglielettronitornano a posto

12. I fisici devono essere svegli e intelligenti… h+ h+ h+ h+ holes !!!

13. Particelleattraverso la materia Una particella che attraversa il rivelatore rilascia coppie e-h e-e h+vengono raccolte all’anodo e al catodo (più velocemente possibile….) Grazie ad un campo elettrico si crea una corrente che sarà proporzionale al numero di cariche generate (a sua volta proporzionale all’energia rilasciata dalla particella)

14. Misuredienergia: la formula di Bethe Bloch

15. Un casoreale: studiamo un evento in KLOE Calorimetro Si misura l’energia cinetica delle particelle (anche neutre) dalla quale si può risalire ad altre proprietà e+ + e- -> F -> K+ + K- DriftChamber Si misura l’energia rilasciata dalle particelle (cariche) e si vedono le tracce; da questo si può risalire ad altre proprietà

16. Calorimetro: come funziona? Fotoni Adroni

17. Drift Chamber: come funziona? Possiamo ricostruire tracce, carica, velocità, impulso ed energia….come?

18. Qualcheformuletta.... Energia totale relativistica Massa a riposo Impulso relativistico Fattore relativistico << 1 nel caso classico Energia cinetica relativistica

19. Un casoreale: studiamo un evento K+ e+ + e- -> F p g (p0) g K- p-

20. Identifichiamo le particellecariche: Drift Chamber Ecco i nostri protoni e pioni !!!

21. Identifichiamo le particellecariche: calorimetro Ecco i nostri protoni e pioni !!!

22. Cimanca un p0:Time of Flight (TOF) p- m- e-

23. Cimanca un p0: calorimetro p0 --> g + g g (p0) g V = Ri / Tcl

24. Cimanca un p0: calorimetro M(p0) ~ 135 MeV/c2

25. Posizionedeivertici p p- Inizio DC BeamSphere (DAFNE) Beam Pipe (DAFNE)

26. La quantizzazione in tasca…

27. SiPM : misuriamo un fotone

28. Eccoilsegnale in uscitasull’oscilloscopio:

29. Legge di Ohm Definizione di corrente Definizione di carica

30. b (time) h (Volt Ω)

32. E’ giusto? gli errori sono importanti….. 30 % di errore per colpa del vostro occhio ( e non solo…)

35. We got a signal... and now what?

36. Analog – Digital conversion Digital signal; signal is a function of discrete numbers, F(N) Analog signal; signal is a function of continuous numbers, usually time, F(t) The world is analogic but Pc and analysis software can only work with digital informations….. Analog signal have to be converted to digital signals!

37. Analog – Digital conversion Sampling Quantization

38. Analog – Digital conversion channels

39. Analog – Digital conversion In this world….. ….this is poker !!!

40. Analog – Digital conversion Converting analog signals into digital signals, some information may be lost … but are they really necessary?

41. From analog signals to files and histograms: Data AQuisition methods

42. DAQ : Discriminators

43. DAQ : QDC (charge to digital converter) QDC values (integer numbers) Histograms

44. DAQ : TDC (time to digital converter)

45. DAQ : Scaler 4 events in 10 seconds Rate = 0,4 Hz

46. Questions? New physicists?