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Lucid – misura di luminosità in ATLAS
by Riccardo Di Sipio

La luminosità è il parametro più rilevante di un collisionatore (insieme alla sua energia), in quanto determina la frequenza con cui i vari processi fisici, ognuno caratterizzato da una certa probabilità di essere prodotto nelle interazioni, si verificano. E` fondamentale misurare in maniera continua la luminosità effettivamente fornita dall’acceleratore sia per misurare le probabilità fisiche di produzione dei diversi processi fisici, sia per monitorare il corretto funzionamento del collisionatore. Tale misura e monitoraggio deve essere fatta collisione per collisione, quindi ad una frequenza di 40 milioni di volte al secondo!
In ATLAS tale misura è fornita dal rivelatore LUCID (Luminosity measurement using Cherenkov Integrating Detector), che sfrutta l’effetto Cherenkov per rilevare le particelle provenienti dal punto di interazione e convertire, con opportuni algoritmi, tale misura in una misura della luminosità. L’effetto Cherenkov consiste nella produzione di luce che si verifica quando una particella carica attraversa un mezzo ad una velocità superiore alla velocità che la luce avrebbe in tale mezzo.

Il LUCID è costituito da due contenitori a tronco di cono di circa 1.5 metri di lunghezza e 40 cm di diametro, montati attorno alla linea di fascio a circa 17 metri dal punto di interazione. Ognuno contiene 20 tubi di alluminio internamente lavorati al fine di migliorarne la riflettività. I tubi sono riempiti di gas C4F10 che, grazie al suo elevato indice di rifrazione, è un ottimo radiatore di luce Cherenkov. Ogni tubo è collegato ad un fotomoltiplicatore che legge il segnale di luce prodotto e lo trasforma in un segnale elettrico, utilizzato dall’elettronica di lettura per segnalare il passaggio della particella.

LUCID è stato progettato per lavorare in un ambiente caratterizzato da una radiazione elevatissima senza degradare le proprie prestazioni nel tempo. L’intero rivelatore è stato progettato e realizzato dalla Sezione di Bologna dell’INFN in tutti i suoi aspetti, dalla meccanica all’elettronica fino all’insieme dei software necessari per la misura della luminosità.

By Atla Italia