La Scienza nelle ScuoleEEE

Extreme Energy Events

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Posizione delle 2 scuole del progetto EEE. Le frecce indicano le

orientazioni delle 2 stazioni

Liceo

ITIS

L=180 mL=220 m

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

La frequenza di coincidenze R (=area gaussiana/tempo) è di circa 7.6 eventi/ora. Definendo il rapporto segnale rumore S/N come il rapporto tra l’area della gaussiana all’interno di ±1 e l’area del fondo all’interno di un uguale intervallo temporale si ottiene S/N=2. La larghezza del fit gaussiano è di circa 150 ns.

Coincidenze tra le scuoleDistanza tra le stazioni 180 m

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuoleIl programma Analyzer prevede l’identificazione degli eventi a singola traccia e di quelli ad elevata molteplicità. Questi ultimi sono generati da muoni multipli e/o dalla componente elettromagnetica dello sciame. È quindi possibile suddividere gli eventi in 3 distinte tipologie.

Le direzioni delle tracce sono in prima approssimazione parallele all’asse dello sciame.

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole

Coincidenze “singola-singola”. È presente una sola traccia in entrambi i telescopi. Coincidenze “singola-multitraccia”. È presente una traccia singola in una delle 2 stazioni, mentre nell’altra è presente un evento ad alta molteplicità. Coincidenze “multitraccia-multitraccia”. Sono presenti eventi ad alta molteplicità in entrambe le stazioni.

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

Eventi singola-singola

R=3.26 eventi/ora, S/N=0.93. Per questa tipologia è possibile determinare la direzione dello sciame, utilizzando l’inclinazione delle tracce.

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuoleLa differenza di tempo ΔT che lo sciame impiega per raggiungere le due stazioni, dipende dalla distanza L tra i due telescopi e dall’angolo θ’ individuato dall’asse dello sciame e dall’asse che congiunge le stazioni, secondo la relazione:

TcL )'cos(

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

Eventi singola-singola

Le tracce degli eventi riportati nel grafico individuano un angolo inferiore a 7°. Gli eventi si distribuiscono intorno ad una retta con pendenza m=0.57 s.

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

Eventi singola-singola

Sottraendo ad ogni differenza di tempo ΔT il ritardo tra le due stazioni, si ottiene il grafico a lato. La larghezza del fit gaussiano si riduce a =70 ns. Il rapporto segnale/rumore diventa S/N=2, senza alcun taglio degli eventi.

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

Eventi singola-singola

Le tracce di particelle appartenenti allo stesso sciame sono, in prima approssimazione parallele. È quindi possibile migliorare il rapporto S/N, richiedendo una divergenza angolare piccola fra le tracce.Con il taglio a 10° e con la correzione angolare descritta in precedenza, si ottengono un rapporto S/N=18 e una riduzione degli eventi del picco del 50%.

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

TABELLA RIASSUNTIVA EVENTI SINGOLA-SINGOLA

Tagli

R (eventi/ora) S S/N (± 1 ) S/N’ (± 1 ) Evidenza statistica (S/N)

Evidenza statistica (S/N’)

No cut 3.26 705 0.9 2 25.6 37.5

<50° 3.05 660 1.0 2.4 26.1 39.6

<40° 2.88 623 1.2 2.8 27.0 41.8

<30° 2.47 535 1.5 3.8 28.3 44.9

<25° 2.35 508 1.8 4.7 30.2 48.8

<20° 2.18 472 2.4 6.4 33.7 55.1

<10° 1.61 348 6.4 18.3 47.2 79.8

<7.2° 1.35 291 9.8 27.6 53.4 89.6

<5° 0.95 206 14.0 38.8 53.7 89.4

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

Eventi singola-multitraccia Eventi multitraccia-multitraccia

R=0.8

S/N=75

R=3.62

S/N=26

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

La frequenza di coincidenze R (=area gaussiana/tempo) è di circa 4.8 eventi/ora. Definendo il rapporto segnale rumore S/N come il rapporto tra l’area della gaussiana all’interno di ±1 e l’area del fondo all’interno di un uguale intervallo temporale si ottiene S/N=1. La larghezza del fit gaussiano è di circa 180 ns.

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 220 m

Preliminary!

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 220 m

Le tracce degli eventi riportati nel grafico individuano un angolo inferiore a 7°. Gli eventi si distribuiscono intorno ad una retta con pendenza m=0.67 s.

Preliminary!

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole

Nel grafico è indicato il numero di coincidenze atteso giornaliero in funzione della distanza tra i due telescopi. Il numero di coincidenze medio ottenuto dai dati sperimentali è circa 115 a 220 metri.

220 m – 115 coincidenze

180 m – 170 coincidenze

Preliminary!

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Conclusioni

• I dati sperimentali delle stazioni aquilane costituiscono una buona base per futuri sviluppi dell’esperimento EEE.• Per la prima volta sono stati osservati sciami atmosferici in coincidenza. • L’analisi preliminare dei dati conferma il corretto funzionamento delle stazioni e dell’elettronica associata, anche in seguito al terremoto. • La possibilità di ricostruire la direzione delle particelle nelle stazioni EEE è di grande utilità nella analisi dei dati.

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Obiettivi futuri

• Procedere nell’analisi dei nuovi dati. • Procedere, appena sarà disponibile la strumentazione, all’installazione del telescopio EEE presso l’ITIS di Teramo.• Riprendere le attività con le scuole di L’Aquila e dare inizio alle attività con gli studenti di Teramo.

Spare slides

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Definendo il rapporto segnale rumore S/N come il rapporto tra l’area della gaussiana all’interno di ±1 e l’area del fondo all’interno di un uguale intervallo temporale si ottiene S/N=2.2. La larghezza del fit gaussiano è di circa 97 ns.

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 220 m

Preliminary!

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Angolo di taglio (gradi)

Rate

di

coin

cid

en

ze (

even

ti/o

ra)

singola-singola

singola-multitraccia

multitraccia-multitraccia

all events

Frequenza di coincidenza in funzione dell’angolo di taglio , per la tipologia di eventi singola-singola. Sono riportati anche i valori per gli eventi singola-multitraccia e per gli eventi multitraccia-multitraccia.

Rat

e (e

ven

ts/h

ou

r)

All events (220 m)

All events (180 m)

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

Rapporto S/N in funzione dell’angolo di taglio , per la tipologia di eventi singola-singola. sono riportati anche i valori misurati per gli eventi singola-multitraccia e per gli eventi multitraccia-multitraccia.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Angolo di taglio (gradi)

Rap

port

o S

eg

nale

/Ru

more

(S

/N)

singola-singola

singola-multitraccia

multitraccia-multitraccia

S/N

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

Evidenza statistica del segnale in funzione dell’angolo di taglio , per la tipologia di eventi singola-singola. sono riportati anche i valori misurati per gli eventi singola-multitraccia e per gli eventi multitraccia-multitraccia.

0

50

100

150

200

250

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Angolo di taglio (gradi)

Evid

en

za s

tati

stic

a (

S/¦

N)

singola-singola

singola-multitraccia

multitraccia-multitraccia

combined

S/

N

Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre 2009 Roma

Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m

Distribuzione delle differenze dei tempi e dei valori del coseno dell’angolo tra le direzioni delle particelle.