baseplane<\/em> avranno una struttura pi\u00f9 complessa rispetto a quelli attuali per poter gestire un maggiore numero di segnali. Dovranno implementare un elevato numero di interconnessioni tra:\u00a0 uscite analogiche della scheda di front-end, la nuova scheda di trigger e i segnali in ingresso alla vecchia scheda di trigger, al fine di mantenere la compatibilit\u00e0 con il sistema attuale.<\/p>\nIl gruppo sta anche disegnando la sezione di alimentazione della nuova scheda. A partire dalle tensioni di alimentazione gi\u00e0 disponibili, la scheda implementer\u00e0 localmente la produzione delle tensioni addizionali necessarie per la nuova elettronica. Allo scopo verranno utilizzati convertitori DC-DC di tipo POL (Point-Of-Load) e regolatori lineari. I componenti selezionati, oltre a garantire la potenza necessaria, dovranno essere resistenti alle radiazioni e in grado di operare in campo magnetico. Andr\u00e0 inoltre accuratamente progettata la struttura dissipativa della potenza sviluppata.<\/p>\n
Nel 2014 un prototipo di questo nuovo trigger \u00e8 stato installato in uno dei 16 crate della parte barrel del calorimetro elettromagnetico per essere operativo durante il RUN 2 di LHC. Scopo del prototipo \u00e8 studiare le condizioni di funzionamento del nuovo sistema e validare i nuovi algoritmi di selezione con dati reali.<\/p>\n
Spettrometro per Muoni<\/b><\/p>\n
Sezioni coinvolte: Bologna, Cosenza, Frascati, Lecce, Napoli, Pavia, Roma1, Roma2, Roma3<\/b><\/p>\n
NSW<\/b><\/p>\n
Lo spettrometro per la misura dei muoni prodotti nelle collisioni protone protone a LHC \u00e8 una parte fondamentale dell’intero apparato sperimentale. L’identificazione e la misura dell\u2019impulso dei muoni, infatti, sono utilizzate in molte delle analisi che\u00a0 ricercano segnali di nuova fisica.<\/p>\n
Durante la presa dati del Run-1, che ha portato alla scoperta del bosone di Higgs, \u00e8 stato osservato che, nella zona dello spettrometro denominata \u201cin avanti\u201d (ovvero con angoli tra la direzione dei fasci e quella di uscita delle particelle tra 10 e 30 gradi),\u00a0 oggetti identificati come muoni dal primo livello di trigger presentavano una notevole contaminazione di particelle di fondo prodotte dai fasci stessi. L\u2019elevata produzione\u00a0 di tali particelle comportava la saturazione del rate riservato ai trigger muonici rendendo necessaria l\u2019applicazioni di criteri di identificazione pi\u00f9 selettivi, i quali comportavano una notevole perdita di efficienza.\u00a0 In assenza di interventi di upgrade, con gli aumenti di luminosit\u00e0 previsti durante la Fase 1, il problema si aggraverebbe a tal punto da rendere inutilizzabili i trigger muonici nella zona in avanti.<\/p>\n
Il progetto New Small Wheel (NSW) mira alla sostituzione dei due piani interni dello spettrometro nella prima delle tre stazioni di misura nella zona in avanti, in cui la traiettoria in campo magnetico viene ricostruita e l’impulso dei muoni misurato.<\/p>\n
Nella NSW saranno presenti due diverse tipologie di rivelatori: le MicroMegas (MM) e le small-strips Thin Gap Chambers (sTGC). Nonostante entrambi i tipi di rivelatori abbiano potenzialit\u00e0 sia di tracciamento che di selezione degli eventi online (trigger), le MM sono mirate a fornire prioritariamente il tracciamento di precisione, mentre le sTGC il trigger.<\/p>\n
Attraversando la NSW ogni singolo muone intercetter\u00e0 16 volumi di gas attivi (8MM + 8 sTGC) e quindi nella ricostruzione offline avremo ben 16 punti spaziali disponibili, un numero che ha un buon livello di ridondanza necessario a contrastare l’elevato flusso di particelle di fondo presenti in quella zona dell’apparato.<\/p>\n
Gli istituti INFN coinvolti (Cosenza, Lecce,\u00a0 LNF, Napoli, Pavia, Roma1, Roma3) si sono assunti la responsabilit\u00e0 di costruire una parte (circa 1\/4) dei rivelatori MM. Gli altri siti di costruzione sono dislocati in Francia, Germania, Grecia e Russia. I principi di funzionamento delle MM sono illustrati nell\u2019appendice 1.<\/p>\n
Il progetto si trova attualmente in uno stato molto avanzato: la fase di progettazione \u00e8 di fatto ultimata. Nei primi mesi del 2016 il gruppo italiano realizzer\u00e0 per primo (rispetto agli altri tre siti di produzione) un Modulo 0, ovvero un prototipo completo, conforme ai disegni finali, che verr\u00e0 usato per la validazione del sito di produzione. L\u2019inizio della produzione \u00e8 previsto per la fine del 2016, per lasciare il tempo sufficiente a finalizzare gli ordini di tutti i pezzi necessari.<\/p>\n
Nella costruzione, infatti, verr\u00e0 fatto largo uso\u00a0 di componenti realizzati industrialmente, grazie al trasferimento tecnologico del know-how di base alle industrie interessate. Il ruolo dei gruppi INFN sar\u00e0 quello di assemblare il tutto e di metterlo in funzione. Da quest\u2019attivit\u00e0 \u00e8 prevedibile un buon livello di ricaduta economica sul territorio italiano.<\/p>\n
BIS78<\/b><\/p>\n
Il progetto delle camere BIS78 si propone di migliorare la selettivit\u00e0 del trigger per muoni nella regione intermedia fra la parte centrale e le parti in avanti dello spettrometro, zona non coperta dai rivelatori delle New Small Wheel. Tale regione \u00e8 attualmente caratterizzata da un elevato tasso di contaminazione di falsi candidati muoni dovuto a particelle cariche prodotte in interazioni secondarie dei protoni dell’alone del fascio con elementi dei magneti.<\/p>\n
Senza azioni correttive questi falsi candidati impiegherebbero il 22% del flusso di dati totale ipotizzabile per i muoni dopo LS2. Per ridurre di un fattore 10 questo contributo e recuperare quindi banda passante per circa il 20% di buoni candidati, verranno aggiunte 32 camere RPC composte da un triplo strato di rivelatori RPC di nuova generazione, capaci di sostenere l’elevato flusso di particelle atteso in quella regione. Anche l’elettronica, sia <\/b>analogica che digitale, sar\u00e0 di nuova generazione, con un notevole aumento del rapporto segnale\/rumore.<\/p>\n
Un intenso programma di ricerca e sviluppo finalizzato a questo scopo \u00e8 gi\u00e0 in corso da alcuni anni.<\/p>\n
A causa del limitato spazio disponibile per l’installazione delle nuove camere RPC, il progetto prevede la sostituzione delle corrispondenti camere di tracciamento realizzate con tubi di drift con diametro 3 cm, con nuove camere con tubi di diametro 1.5 cm. Ci\u00f2 permetter\u00e0 di acquisire un flusso di particelle pi\u00f9 elevato.<\/p>\n
Trigger<\/b><\/p>\n
I gruppi di Roma1 e Napoli sono anche responsabili del progetto e della realizzazione\u00a0 dei futuri sistemi di trigger per i buoni con gli sTGC nella NSW e con gli RPC nelle BIS78 (oltre che del sistema di trigger con gli RPC nel barrel attualmente in funzione). I nuovi sistemi e l\u2019aggiornamento di parte del sistema RPC nel barrel miglioreranno le prestazioni di selezione dei muoni, aumentando la reiezione di eventi non interessanti.<\/p>\n
AFP<\/b><\/p>\n
AFP (ATLAS Forward Proton) \u00e8 uno spettrometro composto da due bracci installati a circa 210m dal vertice di interazione di ATLAS (IP).\u00a0 Approvato ufficialmente nel giugno 2015. L\u2019installazione del primo braccio \u00e8 attualmente in corso in modo che AFP possa iniziare a funzionare nel 2016. Il completamento del rivelatore \u00e8 previsto durante l\u2019interruzione invernale 2016-2017.<\/p>\n
Il suo scopo \u00e8 quello di identificare e analizzare urti di tipo diffrattivo in cui almeno uno fra i protoni emerge viaggiando quasi parallelo alla linea di fascio di LHC. Ciascun braccio di AFP \u00e8 composto da due stazioni traccianti separate da una distanza di circa 8m l\u2019una dall\u2019altra attorno all\u2019IP. Le stazioni sono\u00a0 contenute in elementi della linea di fascio chiamati \u201cRoman Pot\u201d (RP) che permettono sia il posizionamento del rivelatore a circa 2mm dalla linea di fascio (durante la presa dati), che la ritrazione (durante le fasi di iniezione o di beam dump).<\/p>\n
Il programma di fisica iniziale riguarda lo studio di processi diffrattivi in run speciali a bassa luminosit\u00e0. Poich\u00e9 la maggior parte di questi processi ha sezioni d\u2019urto (cio\u00e8 probabilit\u00e0 di produzione) non piccole, risultati di fisica diffrattiva possono essere conseguiti con poche settimane di presa dati dedicate a queste misure durante il Run 2 di LHC.\u00a0 Tra questi, si devono menzionare risultati di soft QCD, come lo studio dell\u2019\u201cunderlying event\u201d in urti fortemente inelastici (\u201chard scattering\u201d), gli studi di produzione diffrattiva, in regime di hard scattering, di bosoni W e Z e gli studi di produzione soft e hard di Pomeroni per l’analisi della loro struttura in termini di quark e gluoni e test del meccanismo di interazione Balitskii-Fadin-Kuraev-Lipatov (BFKL).<\/p>\n
Di particolare interesse sono i processi di scambio di doppio Pomerone (DPE) con due protoni prodotti in direzioni opposte rivelati da AFP e un paio di jet prodotti nel rivelatore centrale.<\/p>\n
Se il funzionamento del rivelatore nel fascio di LHC in condizioni di run normali verr\u00e0 ritenuto stabile e affidabile, ad alta luminosit\u00e0 l’identificazione dei protoni in avanti aprir\u00e0 la strada a interessanti studi in regime di produzione centrale esclusiva, eventi in cui tutta l’energia persa dai due protoni si ritrova nei prodotti rivelati centralmente in ATLAS. La richiesta che l\u2019energia misurata nel rivelatore centrale sia compatibile con l\u2019energia misurata in AFP, costituisce un potente metodo di soppressione del fondo associato alle interazioni di pile-up. In queste condizioni AFP dar\u00e0 accesso a studi su accoppiamenti di gauge anomalo, che potrebbero portare a scoperte di nuova fisica. Per questi studi, l\u2019alto livello di \u201cpile-up\u201d di protoni in AFP potr\u00e0 essere grandemente soppresso sia mediante il taglio di esclusivit\u00e0 precedentemente descritto, che grazie a un rivelatore di timing, installato assieme a una stazione di tracciamento nelle due\u00a0 RP pi\u00f9 lontane dall\u2019 IP,\u00a0 capace di raggiungere una risoluzione temporale di circa 10 ps, permettendo una ricostruzione online del vertice di interazione con precisione di circa 2 mm.<\/p>\n
Da sottolineare il fatto che AFP aumenta il potenziale di Fisica della Fase II rispetto alla Fase I consentendo di effettuare questo tipo di misure.<\/p>\n
Upgrade di Fase 2 (LS3)<\/b><\/p>\n
Upgrade del Sistema di Selezione e Acquisizione Dati (TDAQ)<\/b><\/p>\n
Sezioni coinvolte: Pavia<\/b><\/p>\n
Nell\u2019ambito del sistema di Trigger\/DAQ il previsto aumento di luminosit\u00e0 e di pile-up comporta sia un sensibile aumento della banda dei dati ad ogni livello di trigger che crescenti difficolt\u00e0 nell’estrazione dal fondo degli eventi interessanti. Ad alta luminosit\u00e0 le attuali strategie non garantiscono la necessaria efficienza sul segnale e la contemporanea selettivit\u00e0 sul background. A tal fine, la tendenza generale \u00e8 uno spostamento a monte delle tecniche di selezione caratteristiche di ogni livello di trigger; per esempio l’utilizzo al L1 delle informazioni ad alta granularit\u00e0 sullo sviluppo spaziale degli sciami calorimetrici oppure la massiccia adozione degli algoritmi offline nelle farm di HLT.<\/p>\n
L’architettura DAQ\/HLT \u00e8 gi\u00e0 in gran parte basata su soluzioni commerciali e la tendenza \u00e8 ridurre ulteriormente l’utilizzo di componenti custom, che saranno necessarie solo negli elementi caratterizzati da funzionalit\u00e0 peculiari o in ambienti di lavoro ad alte radiazioni. Al fine di permettere l’utilizzo di componenti commerciali nelle fasi iniziali della catena DAQ, \u00e8 in fase di sviluppo un dispositivo multifunzionale di indirizzamento e trasmissione dati (FELIX) che verr\u00e0 integrato in ATLAS a partire dal Run 3.<\/p>\n
\u00c8 difficile prevedere le tendenze dello sviluppo tecnologico sulla scala dei tempi di questo ultimo upgrade. Sul fronte della rete, si stima che i miglioramenti tecnologici permetteranno non solo di soddisfare il previsto aumento della banda passante dei dati, ma apriranno la possibilit\u00e0 di eseguire la fase di event building al rate di\u00a0 selezione del primo livello.<\/b> Per quanto riguarda la farm di processamento, continuer\u00e0 la sostituzione progressiva dei nodi installati da pi\u00f9 di cinque anni con ulteriore aumento della eterogeneit\u00e0 del sistema. Sebbene il campo sia caratterizzato da sviluppi tecnologici rapidi e poco prevedibili, la tendenza generare \u00e8 il costante incremento del parallelismo, sia a livello di aumento del numero di CPU-core per nodo che nell’eventuale adozione di coprocessori dedicati, che potranno essere integrati o meno nel processore principale. Per permettere il pieno sfruttamento di tali tipi di parallelismo \u00e8 in fase di design un nuovo framework di analisi per il Run 3. Sar\u00e0 sviluppato in stretta collaborazione dalle comunit\u00e0 online ed offline per permettere la trasparente migrazione degli algoritmi tra i due ambienti. Per quanto riguarda la gestione del flusso dei dati, non sono in programma rivoluzioni tecnologiche per il Run 3, ma l’evoluzione successiva dipender\u00e0 oltre che dallo sviluppo tecnologico anche dalle funzionalit\u00e0 e prestazioni del framework di analisi suddetto.<\/p>\n
Upgrade del Trigger di Traccia<\/b><\/p>\n
Sezioni coinvolte: Milano, Pisa<\/b><\/p>\n
Il costo computazionale necessario per ricostruire le tracce dell\u2019esperimento si acutizzer\u00e0 fortemente durante la Fase-2.\u00a0Ad oggi il processamento offline \u00e8 in grado di ricostruire 1 milione di tracce al secondo, mentre nella Fase-2 sar\u00e0 necessaria una velocit\u00e0 di processamento offline di 60 milioni di tracce al secondo, a causa dell\u2019aumento delle informazioni registrate dai rivelatori e della frequenza di scrittura di eventi su disco.\u00a0Un fattore 60 non pu\u00f2 essere recuperato facilmente in 10 anni dall\u2019incremento di potenza di calcolo delle CPU o dal loro numero, pertanto sar\u00e0 necessario l\u2019impiego di tecnologie non convenzionali.\u00a0Per sfruttare con successo le performance finali dell\u2019acceleratore, dopo il terzo \u201clong shutdown\u201d sono previsti quindi ulteriori upgrade del trigger di traccia.<\/p>\n
Il Fast Tracker verr\u00e0 potenziato con logiche programmabili e ASIC di nuova generazione (FTK++). Esso infatti, ad oggi,\u00a0\u00e8 in grado di ricostruire 40 milioni di tracce al secondo mentre FTK++ sarebbe in grado di processare 300 milioni di tracce al secondo. Obiettivo dello sviluppo \u00e8 riuscire a mantenere un’efficienza del 99%.\u00a0Inoltre verr\u00e0 anche aggiunto un ulteriore sistema, denominato L1Track, in grado di ricostruire tracce con latenze dell\u2019ordine di 10 microsecondi.<\/p>\n
Per rendere possibile la realizzazione di questi due processori \u00e8 stata avviata un\u2019attivit\u00e0 di ricerca e sviluppo volta ad identificare le tecnologie pi\u00f9 adatte e iniziarne lo sviluppo. In particolare si prevede che il sistema utilizzer\u00e0 ASIC realizzati in tecnologia 28 nm ed un primo prototipo \u00e8 in fase di realizzazione.<\/p>\n
Upgrade del Tracciatore Interno<\/b><\/p>\n
Sezioni coinvolte: Bologna, Cosenza, Genova, Lecce, Milano, Trento, Udine<\/b><\/p>\n
Il tracciatore interno ora composto da rivelatori al silicio (pixel e microstrip) e a gas (TRT \u2013 Transition Radiation Tracker) sar\u00e0 sostituito da uno completamente basato sulla tecnologia al silicio.<\/p>\n
In particolare la superficie coperta dai rivelatori a pixel sar\u00e0 pi\u00f9 che raddoppiata, il rivelatore dovr\u00e0 resistere a danni da radiazione e data rate che saranno fino a un ordine di grandezza superiore a quelli del Run 1.<\/p>\n
Per mettere a punto le nuove tecnologie i gruppi italiani stanno partecipando a progetti di ricerca e sviluppo, finanziati dalle Commissioni Scientifiche Nazionali 1 e 5 dell\u2019INFN. Tra le tecnologie in sviluppo ci sono i sensori 3D in collaborazione con la Fondazione Bruno Kessler di Trento, i sensori a pixel in tecnologia HV-CMOS con la ST-Microelectronics di Agrate e interconnessioni elettriche ad alta densit\u00e0 (40000 per cm2<\/sup>) con la Selex ES di Roma.<\/p>\nUn altro sviluppo portato avanti dalla comunit\u00e0 italiana, insieme a collaboratori internazionali di ATLAS e CMS, \u00e8 il chip di lettura per il rivelatore a pixel in tecnologia CMOS a 65 nm avente mezzo miliardo di transistor.<\/p>\n
Upgrade del Calorimetro ad Argon Liquido<\/b><\/p>\n
Sezioni coinvolte: Milano<\/b><\/p>\n
\u00a0 Per la fase a pi\u00f9 alta luminosit\u00e0 di LHC, HL-LHC, \u00e8 prevista la sostituzione di tutta l’elettronica del calorimetro ad argon liquido, realizzata a suo tempo con tecniche ormai obsolete, sempre pi\u00f9 difficile da riparare in caso di problemi e non in grado di resistere alla dose di radiazioni dell’HL-LHC. La nuova elettronica inoltre dovr\u00e0 soddisfare le richieste imposte dalla nuova architettura di trigger, necessaria per sfruttare al meglio l’altissima luminosit\u00e0. Allo scopo si prevede di digitalizzare sul front-end (l’elettronica sul rivelatore) tutti i canali separatamente, invece di effettuarne la somma prima della digitalizzazione, come avviene attualmente. Tutti i dati, alla stessa granularit\u00e0 del rivelatore, verranno poi mandati al back-end (l’elettronica lontana dal rivelatore) alla frequenza di collisione di 40 Mhz, a disposizone dei processori di trigger, per l’esecuzione di algoritmi di selezione molto pi\u00f9 sofisticati degli attuali e simili a quelli usati nell\u2019offline.<\/p>\n
![\"Electronic_scheme\"](\"https:\/\/web.infn.it\/atlas-wp\/wp-content\/uploads\/2016\/02\/Electronic_scheme-320x205.png\")
<\/a><\/p>\nFigure 1: Schema della nuova elettronica di front-end del calorimetro ad argon liquido.<\/i><\/p>\n
Andranno quindi sostituite le circa 1500 schede di front-end (FEB) con nuove schede instrumentate per le funzioni di amplificazione del segnale, formatura, digitalizzazione dei dati e invio tramite fibre ottiche alle schede di back-end. Queste ultime, basate su potenti FPGA, effettueranno un pre-processamento dei segnali prima di inviarli all\u2019elettronica di trigger. Il gruppo di Milano \u00e8 interessato a sviluppare lo schema di distribuzione di potenza per le nuove FEB. Questo include sia lo sviluppo di nuovi alimentatori a bassa tensione (la nuova elettronica far\u00e0 uso di tensioni diverse rispetto a quella presente) che la distribuzione di potenza sulle nuove schede di front-end (test e selezione dei componenti, Point-Of-Load e regolatori lineari, e la progettazione del layout della scheda). Il gruppo di Milano \u00e8 anche interessato a sviluppare nuovi algoritmi da utilizzare a livello di trigger (da implementare su FPGA) per studiare come sfruttare al meglio le maggiori informazioni che saranno disponibili nella Fase 2.<\/p>\n
Upgrade del Calorimetro a Tile<\/b><\/p>\n
Sezioni coinvolte: Pisa<\/b><\/p>\n
Durante LS3, per il calorimetro adronico a tile (mattonelle = tile, di scintillatori) andranno sostituite l’elettronica di lettura e di trigger, e l’elettronica analogica di alimentazione dei fotomoltiplicatori, con cui i segnali luminosi prodotti dalle particelle negli scintillatori vengono convertiti in segnali elettrici e amplificati.<\/p>\n
Per questo motivo, a Pisa \u00e8 stata allestita una stazione di test per determinare la stabilit\u00e0 a lungo termine della risposta dei fotomoltiplicatori simulando, mediante eccitazione con impulsi laser prodotti in laboratorio, le situazioni di sollecitazione a cui saranno sottoposti nelle condizioni di energia e di intensit\u00e0 dei fasci dell\u2019acceleratore LHC. Il comportamento dei fotomoltiplicatori viene controllato in termini di stabilit\u00e0 dell’amplificazione e di linearit\u00e0 di risposta in funzione dell\u2019intensit\u00e0 luminosa ricevuta.<\/p>\n
Il laboratorio verr\u00e0 successivamente equipaggiato con prototipi della nuova elettronica di amplificazione e digitalizzazione dei segnali dei fotomoltiplicatori, prototipi progettati per il trasferimento ad altissima frequenza del volume di dati che saranno acquisiti in futuro.<\/p>\n
Parte integrante delle attivit\u00e0 sar\u00e0 anche lo studio della risposta dei fotomoltiplicatori in funzione della dose di radiazione ricevuta, equivalente a quella delle condizioni di operazione a LHC.<\/p>\n
Upgrade dello Spettrometro per Muoni<\/b><\/p>\n
Sezioni Coinvolte: Bologna, Napoli, Roma 1, Roma 2<\/b><\/p>\n
L’attuale sistema per la selezione al primo livello dei muoni nella regione centrale di ATLAS non ha prestazioni sufficienti per poter operare anche dopo l’upgrade di fase-2 di LHC, a causa della maggiore frequenza di eventi e del pi\u00f9 lungo intervallo temporale che gli algoritmi impiegheranno per decidere se accettare o rigettare gli eventi. Per questi motivi, l’elettronica di trigger, oggi montata direttamente sul rivelatore, sar\u00e0 sostituita con schede che non processeranno pi\u00f9 le informazioni dal front-end delle camere ma le invieranno direttamente in sala conteggio dove sar\u00e0 collocata l’elettronica con la logica di selezione degli eventi. Nuovi algoritmi di trigger sono allo studio e saranno provati su schede di test nel 2016. <\/b>Tuttavia ci sono anche altri aspetti critici da affrontare, dato che il rivelatore di trigger, nella parte centrale dello spettrometro per muoni di ATLAS, \u00e8 basato sulla tecnologia RPC (\u201cResistive Plate Chamber\u201d) ed \u00e8 stato progettato per operare alla luminosit\u00e0 \u201cnominale\u201d di LHC. Il programmato superamento di un fattore 7 di tale parametro render\u00e0 necessario un aumento della ridondanza del rivelatore (ovvero del numero di campionamenti lungo la traiettoria), in modo da mantenere l’efficienza di ricostruzione delle tracce richiesta, aumentare la copertura spaziale, e sostenere\u00a0 la radiazione di fondo di LHC fase-2. La proposta \u00e8\u00a0 di inserire nuove camere RPC nello strato pi\u00f9 interno della regione barrel dello spettrometro per muoni, attualmente equipaggiato con solo camere di tracciamento. Un vasto programma di ricerca e sviluppo \u00e8 stato lanciato congiuntamente all’esperimento CMS (che ha problematiche analoghe) per progettare una nuova generazione di rivelatori RPC con prestazioni superiori a quelli attuali ed in grado di soddisfare le richieste per il trigger per muoni di fase-2. Tale programma prevede la realizzazione di nuova elettronica di front-end con un notevole miglioramento del rapporto segnale\/rumore, nuovi volumi di gas di spessore, peso e tensione di lavoro ridotti. Inoltre, si studieranno nuove miscele di gas per sostituire quella usata attualmente, in quanto essa \u00e8 un gas che ha un forte impatto sull\u2019effetto serra.<\/p>\n
Appendice 1<\/p>\n
Principio di Funzionamento delle MM<\/b><\/p>\n
Nei rivelatori MM, come in ogni rivelatore a gas, si sfrutta il fenomeno della ionizzazione dei materiali da parte delle particelle cariche. Una particella carica, nel nostro caso un muone, attraversando la materia, nel nostro caso un gas, crea per via del processo di ionizzazione un certo numero di coppie elettrone-ione. Queste particelle, in presenza di un campo elettrico, si muovono in direzioni opposte: gli elettroni verso l’anodo e gli ioni verso il catodo: i terminali che generano il campo elettrico. Per poter osservare il segnale elettrico generato dalla migrazione di cariche \u00e8 necessario indurre un processo di amplificazione che avviene quando gli elettroni sono in presenza di campi elettrici molto elevati. Infatti, in tal caso, gli elettroni acquistano rapidamente l’energia sufficiente a creare nuove coppie elettrone-ione in urti secondari, creando quello che in gergo si chiama effetto valanga, ovvero una moltiplicazione delle coppie elettrone-ione, con fattori tipici di dieci-cento mila coppie per ogni elettrone prodotto nella ionizzazione primaria.<\/p>\n
Nei rivelatori MM le due fasi precedentemente descritte, ionizzazione e moltiplicazione, sono molto ben definite e distinte anche da un punto di vista spaziale all’interno del volume di gas attivo. La ionizzazione avviene in un primo volume compreso tra due superfici poste a una distanza di circa 5 mm con una differenza di potenziale dell’ordine di centinaia di volt, condizioni in cui la moltiplicazione non avviene.<\/p>\n
Le due superfici sono realizzate in modo diverso:<\/p>\n
– quella a potenziale negativo maggiore (e che quindi allontana gli elettroni che si formano al passaggio del muone nel gas) \u00e8 una semplice superficie ramata attaccata ad un materiale composito isolante, prodotta con le tecniche standard di realizzazione dei circuiti stampati:<\/p>\n
\n- quella che riceve gli elettroni, elettricamente a massa, \u00e8 costituita da un tessuto di acciaio (griglia) di fili intrecciati di dimensioni tipiche di 30-50 micrometri, con interspazio tra le maglie all’incirca dello stesso ordine.<\/li>\n<\/ul>\n
Un elettrone ad una distanza dalla griglia molto maggiore della dimensione dei fori, \u00e8 soggetto ad un campo elettrico equivalente a quello generato da una superficie uniforme. Il campo elettrico lo spinge verso la griglia, fino a quando l\u2019elettrone si trova in una regione di spazio dove\u00a0 il campo elettrico \u00e8 influenzato dalla presenza dei fori.<\/p>\n
Oltre la griglia, ad una distanza dell’ordine di 100 micron, sono presenti strisce di rame, anch\u2019esse attaccate ad un supporto isolante con la stessa tecnica utilizzata per la produzione dei circuiti stampati. Il volume di amplificazione \u00e8 definito dallo spazio tra la griglia e il piano delle strisce. Le strisce sono ad un elevato potenziale elettrico positivo, che attrae gli elettroni e produce il processo di amplificazione. Si forma quindi un segnale elettrico veloce sulle strisce interessate che viene poi usato per ricostruire il punto di passaggio del muone.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Autori:\u00a0Giulio Aielli,\u00a0Alberto Annovi,\u00a0Davide Boscherini,\u00a0Marco Bruschi, Marina Cobal, Massimo Corradi,\u00a0Gian Franco Dalla Betta,\u00a0Nanni Darbo, Biagio Di Micco, Claudia Gemme, Paola Giannetti,\u00a0Vincenzo Izzo,\u00a0Valentino Liberali,\u00a0Giovanni Maccarrone,\u00a0Paolo Morettini, \u00a0Andrea Negri, \u00a0Chiara Roda, Fabrizio Scuri, \u00a0Francesco Tartarelli,\u00a0Clara Troncon,\u00a0Riccardo Vari Il programma sperimentale del Large Hadron Collider (LHC) prevede periodi di funzionamento del collisore – tipicamente di tre anni – durante […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":828,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[2,6],"tags":[],"ppma_author":[33],"class_list":["post-804","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-atlas","category-rivelatore-atlas"],"authors":[{"term_id":33,"user_id":0,"is_guest":1,"slug":"cap-biagio-di-micco","display_name":"Biagio Di Micco","avatar_url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/?s=96&d=mm&r=g","0":null,"1":"","2":"","3":"","4":"","5":"","6":"","7":"","8":""}],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/804","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=804"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/804\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1587,"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/804\/revisions\/1587"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/media\/828"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=804"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=804"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=804"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-json\/wp\/v2\/ppma_author?post=804"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
![\"\"](\"https:\/\/web.infn.it\/atlas\/wp-content\/uploads\/2016\/02\/LHC_Plan.png\")
<\/a><\/p>\n