
{"id":1547,"date":"2018-06-29T18:23:35","date_gmt":"2018-06-29T16:23:35","guid":{"rendered":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/?p=1547"},"modified":"2020-11-20T10:21:42","modified_gmt":"2020-11-20T09:21:42","slug":"caccia-ai-muoni-con-le-micromegas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/caccia-ai-muoni-con-le-micromegas\/","title":{"rendered":"Caccia ai muoni con le MicroMegas"},"content":{"rendered":"<p>A volte bisogna costruire degli strumenti enormi per poter andare a studiare il piccolo. \u00c8 quello che si \u00e8 proposto di fare ATLAS dal 2010 quando \u00e8 entrato in funzione LHC: l\u2019esperimento pi\u00f9 grande del mondo per il pi\u00f9 potente acceleratore di particelle mai costruito.<\/p>\n<p>A fine 2018, LHC verr\u00e0 spento e tenuto in standby fino a tutto il 2020 per poter effettuare gli aggiornamenti necessari al fine di raddoppiare la luminosit\u00e0, il parametro con cui in fisica delle particelle si misura la quantit\u00e0 di collisioni prodotte e quindi la capacit\u00e0 di osservare fenomeni rari. A fronte di tale consistente aumento di luminosit\u00e0 ATLAS dovr\u00e0 quindi a sua volta aggiornare i propri detector per poter mantenere le sue ottime prestazioni anche in presenza di maggiori flussi di particelle, attesi con l\u2019incremento della luminosit\u00e0.<\/p>\n<p>Qui entrano in gioco le camere MicroMegas, all&#8217;interno del progetto di aggiornamento della New Small Wheel in ATLAS, che dovranno sostituire la camere MDT (Monitored Drift Tubes) e le camere CSC (Cathode Strip Chambers) nella prima stazione dello spettrometro per muoni (Figura 1).<\/p>\n<p>La zona dove verr\u00e0 montata la New Small Wheel \u00e8 infatti la regione dello spettrometro per muoni pi\u00f9 vicina al centro del rivelatore ed \u00e8 la pi\u00f9 esposta all\u2019arrivo di tutte quelle particelle che sono prodotte a piccolo angolo rispetto ai fasci, come per esempio tutte quelle che non hanno preso parte all&#8217;interazione principale ma che hanno fatto da spettatori durante l&#8217;incrocio dei fasci ad LHC (il cosiddetto <em>underlying event<\/em>).<\/p>\n<div id=\"attachment_1548\" style=\"width: 424px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/atlas.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-1548\" class=\" wp-image-1548\" src=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/atlas-300x183.png\" alt=\"\" width=\"414\" height=\"253\" srcset=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/atlas-300x183.png 300w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/atlas-768x469.png 768w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/atlas-1024x625.png 1024w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/atlas-400x244.png 400w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/atlas.png 1347w\" sizes=\"auto, (max-width: 414px) 100vw, 414px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-1548\" class=\"wp-caption-text\">Figura 1a. Ricostruzione 3D del rivelatore ATLAS dove \u00e8 stata evidenziata la regione in cui \u00e8 situata l\u2019attuale Small Wheel ed in cui sar\u00e0 montata la New Small Wheel (NSW).<\/p><\/div>\n<div id=\"attachment_1549\" style=\"width: 274px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/newsmallwheel.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-1549\" class=\" wp-image-1549\" src=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/newsmallwheel-300x271.png\" alt=\"\" width=\"264\" height=\"240\" srcset=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/newsmallwheel-400x362.png 400w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/newsmallwheel.png 448w\" sizes=\"auto, (max-width: 264px) 100vw, 264px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-1549\" class=\"wp-caption-text\">Figura 1b. Qui \u00e8 rappresentata una ricostruzione della futura NSW. Si notino in particolare le dimensioni rapportate a quelle di una persona.<\/p><\/div>\n<p>Le MicroMegas sono rivelatori inventati negli anni &#8217;90, di geometria planare e composti (Figura 2) da una successione di strutture tutte planari: un piano in rame (catodo), a cui \u00e8 applicata una tensione di -300 V, seguita da una regione di 5 mm riempita con una miscela di gas (Argon e Anidride Carbonica) chiamata regione di conversione; una <em>mesh<\/em> (rete) metallica, tessuta con un filo di 30 \u00b5m (0,03 mm) di diametro, connessa a massa che divide la regione di conversione con un\u2019altra, pi\u00f9 piccola, detta di amplificazione spessa 128 \u00b5m (0,128 mm); al termine della regione di amplificazione sono presenti due serie di strisce larghe 300 \u00b5m e spaziate tra loro circa 100 \u00b5m: la prima serie (detta delle strip resistive) \u00e8 alimentata con \u223c+600 V e riduce la possibilit\u00e0 che si possano formare scariche elettriche interne che potrebbero danneggiare il detector; la seconda serie (detta delle strip di lettura) \u00e8 costituita da strisce in rame, ciascuna accoppiata induttivamente alla corrispondente strip resistiva, su cui viene letto il segnale.<\/p>\n<div id=\"attachment_1556\" style=\"width: 421px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/9999.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-1556\" class=\" wp-image-1556\" src=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/9999-300x151.png\" alt=\"\" width=\"411\" height=\"207\" srcset=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/9999-300x151.png 300w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/9999-768x387.png 768w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/9999-1024x517.png 1024w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/9999-400x202.png 400w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/9999.png 2018w\" sizes=\"auto, (max-width: 411px) 100vw, 411px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-1556\" class=\"wp-caption-text\">Figura 2. Schema del funzionamento della MicroMegas. Gli elettroni prodotti durante il passaggio di un muone viaggiano verso la mesh a causa del campo elettrico e superata la mesh si moltiplicano generando il segnale letto dalle strisce in rame.<\/p><\/div>\n<p>Il muone, passa attraverso tutta la camera MicroMegas rilasciando una piccola porzione della propria energia nella regione di conversione creando circa 50 coppie elettrone\/ione. Gli elettroni sentiranno il campo elettrico inizieranno a viaggiare attirati dalla mesh e, grazie alla configurazione del campo elettrico, passeranno attraverso i buchi di questa rete ed entreranno nella regione di amplificazione dove il campo elettrico raggiunge valori molto pi\u00f9 elevati; questo campo elevatissimo accelera gli elettroni che andranno a collidere su ulteriori elettroni del gas liberandoli dai loro atomi di appartenenza e creando una vera e propria valanga. Questa grande quantit\u00e0 di carica (10<sup>4<\/sup> elettroni per ogni elettrone proveniente dalla regione di conversione) rappresenta l&#8217;indicazione del passaggio di una particella ed induce un segnale elettrico sulle strisce di rame che viene poi registrato dall&#8217;elettronica di lettura e arriva, dopo vari passaggi, ai nostri computer per l&#8217;analisi.<\/p>\n<p>Con un rivelatore MicroMegas \u00e8 possibile ricostruire la posizione dove la particella \u00e8 passata con una precisione di un decimo di millimetro, e permette all\u2019interno di ATLAS di raggiungere la conoscenza dell\u2019impulso di una particella con una risoluzione del 15% all&#8217;energia di 1 TeV.<\/p>\n<p>I rivelatori che saranno montati in ATLAS sono i pi\u00f9 grandi mai costruiti con il principio di lavoro delle MicroMegas e sono caratterizzati da superfici tra i 2 e i 3 metri quadrati. Saranno realizzate 128 camere (per un totale di 325 metri quadrati), ognuna delle quali sar\u00e0 composta da 4 regioni attive (ciascuna con una regione di conversione e una regione di amplificazione) per fornire 4 misure della posizione del passaggio della particella per poterne ricostruire al meglio la sua traccia.<\/p>\n<p>La componente italiana della collaborazione ATLAS si \u00e8 impegnata nella costruzione di un quarto del totale delle camere. La costruzione di questi rivelatori \u00e8 tuttora in corso e coinvolge pi\u00f9 di 60 persone tra fisici, tecnologi e&nbsp; tecnici delle sezioni dell&#8217;INFN di 7 gruppi italiani: Cosenza, Laboratori Nazionali di Frascati, Lecce, Napoli, Pavia, Roma1 e Roma3.<\/p>\n<p>In particolare Roma1 si occupa della costruzione dei pannelli di drift (catodi in rame, Figura 3a), Roma3 si occupa dello <em>stretching<\/em> (tiraggio) della mesh metallica (Figura 3b), Pavia della costruzione dei piani di lettura (<em>readout<\/em>, Figura 3c) mentre il sito di Frascati, con l\u2019aiuto dei fisici e tecnici di tutte le sezioni coinvolte, si occupa della finalizzazione, della costruzione, dell\u2019assemblaggio finale&nbsp; (Figura 3d) e dello studio delle performance delle camere.<\/p>\n<p>Mancano poco meno di due anni quando questi nuovi detector saranno pienamente operativi all\u2019interno di ATLAS pronti per dare la caccia a tutti i muoni.<\/p>\n<div id=\"attachment_1551\" style=\"width: 430px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/20171012_103334.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-1551\" class=\" wp-image-1551\" src=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/20171012_103334-300x225.jpg\" alt=\"\" width=\"420\" height=\"315\" srcset=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/20171012_103334-300x225.jpg 300w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/20171012_103334-768x576.jpg 768w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/20171012_103334-1024x768.jpg 1024w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/20171012_103334-400x300.jpg 400w\" sizes=\"auto, (max-width: 420px) 100vw, 420px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-1551\" class=\"wp-caption-text\">Figura 3a. Parte del team di Roma1 durante le fasi di costruzione di una pannello di drift nella camera pulita.<\/p><\/div>\n<div id=\"attachment_1552\" style=\"width: 369px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/roma-tre.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-1552\" class=\" wp-image-1552\" src=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/roma-tre-300x157.png\" alt=\"\" width=\"359\" height=\"188\" srcset=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/roma-tre-300x157.png 300w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/roma-tre-400x209.png 400w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/roma-tre.png 598w\" sizes=\"auto, (max-width: 359px) 100vw, 359px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-1552\" class=\"wp-caption-text\">Figura 3b. Fase di misurazione della tensione della mesh dopo lo stretching nella camera pulita di Roma3.<\/p><\/div>\n<div id=\"attachment_1553\" style=\"width: 302px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/readout.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-1553\" class=\" wp-image-1553\" src=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/readout-240x300.jpg\" alt=\"\" width=\"292\" height=\"365\" srcset=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/readout-240x300.jpg 240w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/readout.jpg 768w, https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/readout-400x500.jpg 400w\" sizes=\"auto, (max-width: 292px) 100vw, 292px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-1553\" class=\"wp-caption-text\">Figura 3c. Fasi di controllo di qualit\u00e0 dopo la costruzione di una pannello di readout nella camera pulita di Pavia.<\/p><\/div>\n<div id=\"attachment_1554\" style=\"width: 376px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/frascati.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-1554\" class=\" wp-image-1554\" src=\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/frascati-300x224.jpg\" alt=\"\" width=\"366\" height=\"273\"><\/a><p id=\"caption-attachment-1554\" class=\"wp-caption-text\">Figura 3d. Fase di assemblaggio della camera finale MicroMegas nella camera pulita di Frascati.<\/p><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>A volte bisogna costruire degli strumenti enormi per poter andare a studiare il piccolo. \u00c8 quello che si \u00e8 proposto di fare ATLAS dal 2010 quando \u00e8 entrato in funzione LHC: l\u2019esperimento pi\u00f9 grande del mondo per il pi\u00f9 potente acceleratore di particelle mai costruito. 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