02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 1 02 Dicembre 2009...
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02/12/2009 Presentazione Tesi E. Cisbani / Tesi per attività al JLab 1 02 Dicembre 2009 Dipartimento di Fisica / Università “La Sapienza” / Roma Tesi relative all’attività sperimentale di fisica (sub)nucleare al Jefferson Lab E. Cisbani / Istituto Superiore di Sanità e INFN Roma
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02 Dicembre 2009Dipartimento di Fisica / Università “La Sapienza” / Roma
Tesi relative all’attività sperimentale di fisica (sub)nucleare al Jefferson Lab
E. Cisbani / Istituto Superiore di Sanità e INFN Roma
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CEBAF accelerator today (2009)
AB
C
Lina
c
Linac
Arc
Arc
Injector
• e- superconducting liner accelerator
• Polarized beam• 100% duty factor• 6 GeV max energy• Beam
simultaneously delivered on 3 experimental Halls: A, B e C
www.jlab.org
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CEBAF accelerator in 2014
CHL-2CHL-2
Upgrade magnets Upgrade magnets and power and power suppliessupplies
add Hall D (and beam line)6 GeV CEBAF (< 2013)
Max Current: 200 AMax Energy: 0.8 - 5.7 GeVLong. Polarization: 75-85%
12 GeV CEBAF
(2014)Max Current: 90 AMax Energy Hall A,B,C: 10.9 GeVMax Energy Hall D: 12 GeVLong. Polarization: 75-85%
$ 310MInteressanti
Interessanti
prospettive di ricerca
prospettive di ricerca
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Up to 12 GeV Electron scatteringon fixed target from H to Pb
Asymptotic Freedom Confinement
High Energy
Small Distance
Low Energy
Large Distance
~ QED QCD
Perturbative QCDDIS ScatteringParton models
Strong QCDSpectroscopy
Phenomenological Models+ Test Standard Model
High luminosity high statisticsPolarization (initial and final states) additional degree of freedomHigh beam stability minimize systematic errorsComplementary Equipments extensive studiesDedicated, optimized detectors detailed studies
JLaboffers
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Alcune questioni investigate al JLab
• Qual è la dinamica interna del nucleone ?– La massa del nucleone è molto maggiore dell’ipotetica massa a riposo
dei suoi costituenti (al contrario del nucleo)
• Cosa contribuisce allo spin del nucleone ?– Le proiezioni di spin dei quark contribuisco solo per il 20% alla terza
componente di spin del nucleone
• Come si comporta la materia nucleare ?– L’equazione di stato delle stelle di neutroni dipende dalla dinamica della
distribuzione della materia nucleare
• Quanto è accurato il Modello Standard ?– Una teoria scientifica è tale se può essere confutata: ci sono fenomeni
non previsti dal modello standard a basse energie ?
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La struttura del nucleone e il problema dello spin
• Di cosa si compone il nucleone ?– 3 quark di valenza (uud o udd) che
determinano i numeri quantici principali– Quark del mare (coppie virtuali q-qbar)– Gluoni, i mediatori delle interazione fra quark
• Di cosa si compone il nucleone ?– 3 quark di valenza (uud o udd) che
determinano i numeri quantici principali– Quark del mare (coppie virtuali q-qbar)– Gluoni, i mediatori delle interazione fra quark
• Da cosa deriva la terza componente dello spin del nucleone ?
• Da cosa deriva la terza componente dello spin del nucleone ?
È solo un problema di misura del
momentoangolare ?
(peraltro non banale)
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Una analogia: massa del nucleo e del nucleone
Massa del nucleo è inferiore alla massa dei suoi costituenti (i nucleoni) a causa dell’energia di legame
Gran parte della massa è legata a processi dinamici nel nucleone.
NUCLEONUCLEO
La massa del nucleone è molto maggiore della massa a riposo dei suoi costituenti (i quark di valenza).
NUCLEONENUCLEONE
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New SBS Spectrometer @ JLab 12 GeV
hallaweb.jlab.org/12GeV/SuperBigBite/
GEP5 setup
Two tracker geometries:
1. front tracker (high res)
2. back trackers (low res, large
area)
• High Luminosity: 1038 /cm2/s
• Support high background:
400 kHz/cm2 (low energy
photons mainly)
• Forward angle
• Large acceptance
• Good angular and momentum
resolutions:
0.2 mrad, 0.5% @ 4-8 GeV/c
• Flexibility:
use the same detectors in
different experimental setup
• High Luminosity: 1038 /cm2/s
• Support high background:
400 kHz/cm2 (low energy
photons mainly)
• Forward angle
• Large acceptance
• Good angular and momentum
resolutions:
0.2 mrad, 0.5% @ 4-8 GeV/c
• Flexibility:
use the same detectors in
different experimental setup
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GEM for SBS
• Standard 3 GEM foils• 2D Readout plane, 0.4 mm pitch• Approx. 50000 channels• 40x150 cm2 chambers made by 40x50
cm2 adjacent modules
• Minimize frames (8 mm width) • Minimize front-end electronics size• Minimize cabling• Optimize HV distribution
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SiD planes / Hybrid trackerAdd 2 small silicon detector planes (x/y, 50 m pitch) in front of the magnet to increase the “tracking arm” (from 60 cm to ~180 cm)
Expected 10 times higher background but segmentation is 10 times higher approx. same occupancy
Readout:adapt GEM APV25 based
electronics
GEMs only
GEMs + SiD
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GEM: Prototype 0 and 1
• First 10x10 cm2 prototypes
under cosmic test
• Using 70/30 Ar/CO2 gas
mixture
• 7 Independent HV levels up to
~ 5000 V
Assembling the GEM chambers parts requires a
careful quality control at several check points and
specific tools for gluing, heating, testing, cleaning
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Tesi : Presa / Analisi Dati
• PREX: Misura del raggio neutronico nel nucleo di Pb attraverso violazione di parità nella diffusione elettrodebole(presa e analisi dati / 8 mesi / [email protected])
– Partecipazione presa dati esperimento PREX (primavera 2010/JLab); analisi dei dati volta allo studio degli effetti legati alla piccola componente trasversa di polarizzazione del fascio di elettroni.
• Effetti relativistici e correlazioni long range nel nucleo di piombo nei processi quasielastici(analisi dati / 6 mesi / [email protected])
– Analisi dei dati per disaccoppiare i contributi dei due nuclei Pb e C nel bersaglio Piombo-Carbonio al fine di valutare gli effetti relativistici e long range nel nucleo di Pb
www.iss.infn.it/tesi-disponibili.htm
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Tesi : Analisi Dati / Preparazione Esperimenti
• Spettroscopia ipernucleare (nuclei in cui un protone è
sostituito da una ): spettro del 9Li(analisi dati / 6 mesi / [email protected])
– Analisi dati volti all’ottimizzazione della ricostruzione del
momento delle particelle diffuse nei processi 9Be(e,e’K)9Li
• Sviluppo di codice MonteCarlo per esperimenti SIDIS
polarizzati sulla struttura del nucleone(sviluppo e analisi Montecarlo/ 6-8 mesi / [email protected])
– Implementazione di un Montecarlo per simulazione della
risposta dei nuovi apparati previsti per la sala A del Jefferson
Lab (in particolare tracciatore GEM e rivelatore RICH) e
generatori di fisica dei processi profondamente anelastici
polarizzati e relativa analisi.
www.iss.infn.it/tesi-disponibili.htm
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Tesi: Apparato SperimentaleTracciatore GEM-SiD (1 di 2)
• Sviluppo di un tracciatore ad elevata risoluzione spaziale per esperimenti di alta luminosità al Jefferson Lab(sviluppo e messa a punto strumentazione / 6 mesi / [email protected])
– Messa a punto del tracciatore, preparazione, esecuzione e analisi dei test sotto fascio volti all’ottimizzazione del design, calibrazione della risposta e valutazione delle prestazioni. I test verranno effettuati in beam test facility europea (DESY) a Marzo 2010
• Sviluppo del sistema di lettura del tracciatore dello spettrometro SBS al JLab(sistema di acquisizione dati / 6-8 mesi / [email protected])
– Definizione e implementazione della logica di lettura delle camere GEM e SiD su standard VME con moduli dedicati. Implementazione e test del codice di acquisizione in C e sviluppo dell'algoritmo di sottrazione real-time delle oscillazioni del fondo da implementare in firmware.
www.iss.infn.it/tesi-disponibili.htm
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Tesi: Apparato SperimentaleTracciatore GEM-SiD (2 di 2)
• Test del rivelatore di Silicio a microstrip per il tracciatore della sala A al JLab(software per acquisizione dati / 6 mesi / [email protected])
– Messa a punto di programmi (soprattutto in LabView) per l'analisi dei test dei rivelatori al Silicio e della loro elettronica di acquisizione
• Sviluppo e implementazione dell'algoritmo di tracciamento per un sistema ibrido SiD-GEM ad alta risoluzione in ambiente ad alto fondo(sviluppo e implementazione algoritmi / 6 mesi / [email protected])
– Sviluppo, test e messa a punto dell’algoritmo di ricostruzione per il tracciatore ibrido GEM-SiD; ottimizzazione delle performance; da svolgersi su dati Montecarlo e dati di test sotto fascio, in ambiente ROOT
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www.iss.infn.it/webg3/cebaf
www.iss.infn.it/tesi-disponibili.htm
