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I fisici italiani hanno contribuito in modo sostanziale al
progetto ZEUS, fin dal suo inizio.
Hanno progettato, costruito e gestito parti del
rivelatore, in particolare quelle destinate alle rivelazione dei
muoni (BRMUON, FMUON), alla misura di precisione dei vertici di
interazione (MVD) e allo studio dei protoni veloci lungo la
linea del fascio (LPS).
Bibliografia dettagliata
L'Italia ha poi dato un ulteriore importante contribuito all'esperimento, finanziando il magnete superconduttore (solenoide), progettato e realizzato da un'industria italiana.
BRMUON
BRMUON (Barrel and Rear Muon Detector) è il sistema di rivelatori
destinato a rivelare ed identificare i mesoni mu (particelle molto
penetranti) prodotti
nell'interazione e-p, nella regione angolare centrale e posteriore di
ZEUS.
E' costituito da 24 camere, di dimensioni variabili, collocate
all'interno ed all'esterno del ferro di ZEUS, con una superficie
complessiva di circa 2000 m2.
Ogni camera è costituita da due doppi
strati di LST (Limited Streamer Tube), incollati su un supporto rigido
realizzato con nido d'ape in alluminio, dello spessore di circa 20 cm.
In totale il sistema è costituito da circa 3400 LST, ciascuno con
8 celle indipendenti. Ciascuna cella è in grado di fornire, se
attraversata da una particella, le due coordinate del punto di
attraversamento.
L'informazione fornita da questo componente si traduce in circa 70.000
canali elettronici che confluiscono nel sistema generale di acquizione
dell'esperimento ZEUS.
BRMUON è stato realizzato e gestito dai gruppi italiani di Padova
e Roma.
I rivelatori BMUON interni
Il laboratorio DESY ad Amburgo
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FMUON
FMUON (Forward Muon spectrometer) è dedicato alla rivelazione dei
muoni nella regione angolare in avanti
compresa tra i 6 ed i 30 gradi rispetto al fascio di protoni uscente.
Il FMUON e' costituito da:
* un toroide esterno con un campo magnetico medio di 1.6 Tesla ;
* 6 piani equipaggiati con Limited Streamer Tubes (LST)
usati per il trigger e la misura della coordinata azimutale
delle tracce ( con precisione di 1.4 e 0.7 gradi) ;
* 4 piani equipaggiati con 32 camere a deriva che consentono
una misura della coordinata
radiale della traccia con una precisione dell'ordine di 400 micron
In questa regione in avanti la risoluzione in impulso del rivelatore
centrale di tracce si degrada notevolmente. Una misura indipendente è quindi
necessaria ed il FMUON adempie a questo compito raggiungendo
risoluzioni in impulso dell'ordine del 25% sino a circa 80-100 GeV.
Questa componente del rivelatore ZEUS ha in totale più di 11000 canali di
elettronica che convogliano l'informazione nel sistema generale di
acquisizione dell'esperimento. E' inoltre in funzione un trigger con matrici
programmabili.
FMUON è stato realizzato e gestito dai gruppi della sezione INFN
di Bologna, Frascati e Cosenza
Il toroide
LPS
Il Leading Proton Spectrometer (LPS) e' un sistema di rivelatori per
misurare protoni diffusi ad angolo molto piccolo all'interno della camera
a vuoto della linea di fascio, nella direzione dei protoni uscenti. Esso e'
costituito da nove stazioni mobili, secondo la tecnica dei "Roman pot",
posizionate tra i 20m e i 90m dal punto d'interazione dei fasci, ciascuna
formata da sei rivelatori a microstrip di silicio, per un totale di
54000 canali di lettura. L'impulso del protone diffuso viene determinato
sfruttando la deflessione dovuta ai magneti della linea di fascio,
con una risoluzione migliore del 1%. Il posizionamento delle stazioni
in condizione di presa dati (con i rivelatori a pochi mm dal fascio di
protoni) e' possibile solo dopo che i fasci sono stati accelerati e fatti
collidere e le condizioni del fondo lo consentono.
Lo spettrometro e' stato smontato nel 2001 per consentire la modifica
della linea di fascio, la quale ha permesso l'aumento della luminosita'
del collisore e la produzione di fasci polarizzati.
Il rivelatore LPS e' stato realizzato e gestito dai gruppi italiani di
Torino e Bologna e dal gruppo americano di Santa Cruz (California)
Schema dei rivelatori del LPS.
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MVD
Il MicroVertex Detector (MVD) e' uno dei rivelatori di piu' recente
installazione in ZEUS. Frutto della collaborazione di diversi istituti
italiani e stranieri tutti attivi in ZEUS in precedenza, e' stato
realizzato per dotare l'esperimento nel periodo di presa dati
ad alta luminosita' di un rivelatore di vertice in grado di migliorare
la ricostruzione delle traccie e la identificazione di particelle dal
rapido decadimento.
Di forma cilindrica con un diametro esterno di 32 cm, il rivelatore e'
composto da una sezione centrale di design asimmetrico con 2 o 3 layer
di sensori al silicio (tipo N, faccia singola) che circondano il tubo
a vuoto e da 4 dischi di sensori nella zona in avanti. In ciascun layer
i sensori sono montati su 2 strati per fornire mediante
microstrip spaziate 20 micron, una misura della carica depositata dalle
particelle attraversanti per le 2 coordinate spaziali.
Il segnali sono letti e immagazzinati nei chip di front-end HELIX specificamente
realizzati per HERA e montati nel rivelatore stesso.
In caso di trigger di primo livello, i dati analogici degli oltre 200.000 canali
di read-out sono inviati al sistema di acquisizione dove le informazioni sono
digitalizzate e rielaborate.
Il MVD ed il suo sistema di acquisizione realizzato per la parte di formattazione
e trasferimento dati mediante farm di computer e gigabit network hanno stimolato
la realizzazione di un nuovo sistema di trigger di secondo livello, il Global
Track Trigger (GTT), in cui i dati provenienti da tutti i rivelatori di
tracciamento sono combinati raggiungendo una efficienza e una selezione
di trigger in precedenza disponibile solo al terzo livello o offline.
Micro Vertex Detector
ANALISI DEI DATI
Gruppi di lavoro composti da fisici di tutte le istituzioni partecipanti analizzano i dati raccolti dall'esperimento, in base ai vari filoni di indagine.
Moltissimi fisici italiani partecipano a questo lavoro, spesso in ruoli di responsabilità.
I principali settori in cui vi è un rilevante contributo italiano sono:
Misure di F2, sezioni d'urto combinate H1 e ZEUS
ed estrazione delle parton densities (FI,CS)
Produzione di charm e bottom in DIS (BO)
Fisica diffrattiva - Produzione di mesoni vettori(BO, CS, PD, TO)
Fisica diffrattiva inclusiva(BO, PD, TO)
Produzione inelastica di Charmonio (PD)
Produzione di open beauty (BO,PD)
Ricerca di leptoquarks (BO,FI)
Jets in fotoproduzione (BO)
Ricerca di leptoni isolati con missing pt (BO)
Ricerca di fermioni eccitati (PD)
Deeply virtual compton scattering (CS)
SUSY (BO)
Produzione di W, leptoni e missing pt (BO)
Leading baryons (BO, PD)
Lepton flavour violation(BO)
Produzione di top(BO)
Studio dei processi di fotone diretto
e risolto in hard photoproduction (Roma)
Elenco degli articoli di Zeus scritti direttamente da fisici italiani.
L'anello dei protoni di HERA
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