Il calorimetro elettromagnetico (ECAL) permette di rivelare fotoni ed elettroni e misurarne l’ energia con grandissima precisione. Fotoni ed elettroni di alta energia sono di particolare interesse in quanto potrebbero essere la spia della presenza del bosone di Higgs e di altre nuove particelle fin qui mai osservate.

Le condizioni sperimentali del LHC quali gli alti livelli di irraggiamento e l’intervallo di soli 25 miliardesimi di secondo tra due collisioni successive, hanno richiesto l'utilizzo di materiali molto particolari per questo rivelatore.

Il calorimetro è composto di circa 75000 cristalli di tungstato di piombo (PbWO4), un nuovo scintillatore sviluppato appositamente per CMS da una collaborazione tra fisici delle particelle, scienziati della materia e industria. Questi cristalli scintillanti, trasparenti e più densi del ferro permettono l’assorbimento di elettroni e fotoni di alta energia in soli 23 cm di lunghezza.

Una volta attraversato dalle particelle, il materiale del cristallo produce luce visibile che viene opportunamente raccolta e trasformata in segnale elettrico tramite un foto-diodo a valanga. Questo dispositivo, sviluppato specificamente per essere accoppiato ai cristalli di PWO, viene incollato ad una estremità del cristallo ed è in grado di convertire la luce in segnale elettrico moltiplicandolo immediatamente all’uscita dal cristallo stesso.

ECAL, costituito di una sezione centrale detta barrel e due tappi laterali detti endcap, è il primo strato denso posto tra il tracciatore e il calorimetro adronico (HCAL). Il barrel cilindrico è composto da 61200 cristalli di 2x2x23 cm3 raggruppati in 36 "supermoduli", contenenti ciascuno 1700 cristalli per un peso di circa tre tonnellate. Le due parti endcap chiudono ermeticamente il barrel da entrambi i lati e sono composti da 14648 cristalli di 3x3x22 cm3.

Per migliorare la capacità di separare spazialmente le particelle nella regione in avanti, ECAL è completato da un rivelatore detto preshower costituito da piastrelle di silicio che e' posto davanti agli endcap.

 

 

Il calorimetro ECAL di CMS…
  • ogni cristallo pesa 1.5 kg ma ha un volume equivalente a quello di una tazzina di caffe',
  • contiene circa 80000 cristalli, ognuno dei quali ha impiegato due giorni per "crescere".

 

Maggiori informazioni sui cristalli di tunsgtenato di piombo