La Scienza nelle Scuole EEE Extreme Energy Events Simposio Nazionale del Progetto EEE 11 Dicembre...
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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.
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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.
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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.
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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(
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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.
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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.
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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%.
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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
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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
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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!
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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!
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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!
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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.
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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
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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!
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Coincidenze tra le scuole Distanza tra le stazioni 180 m
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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)
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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
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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
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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.