Protone

p+ p0 p-

f f

e+e-

m+nm m- nm

enn

assorbitore

Sciame adronico

Elettroni,fotoniNeutrini, e MU

m+ (o m-) (e neutrini,invisibili)

P=Protone

p = pionif = fotonim= mue= elettronin= neutrini

Spettro Mu: E media 4 GeV fino al TeV Vengono fermati i MU di: 300 ~320 MeV~ 0,8% del flusso totale

~ 10 cm

170 Hz/m2

Al ~ 2,5 cm (m stopper)

Filtro per e +,e-,f

MISURA DELLA VITA MEDIA DEL MU

Piombo ~ 10 cm Alluminio ~ 2.5 cm

Scintillatore ~ 1 cm Fotomoltiplicatori

A1A2A3A4

B1B2B3B4

C1 C2

(A1x B1)x(A2xB2) x [(A3xB3)+ C1+C2]= particella da sopra arrestata nel 2nd Alluminio

Presenza entro 20 musec di [(A2xB2)+ (A3xB3)] x [ (A2xB2)x(A3xB3) + C1+ C2] =Elettrone da decadimento a riposo di un MU nel 2nd o 3rd scintillatore.

La separazione temporale “START-STOP” mostra una distribuzione sovrapposizione di due due esponenziali: uno con tempo di dimezzamento di ~ 800 nanosec (MU-)e uno di ~ 2 musec (MU+). Il MU- ha una vita piu’ breve perche’ puo’ sparire prima di decadere catturato da un nucleo .Il m- viene catturato da un nucleo attraverso P+m- = N+neutrino…quindi si vedono molti menom- e solo quelli che decadono molto presto (cioe’ m- popola solo la perte iniziale della Distribuzione).

EVENTO “START” (frequenza tipica== 1~2 Hz freq. tipica (AnXBn)= 25~30 Hz)

EVENTO “STOP” (frequenza tipica== 50~60 Hz)

100 cm 20 cmm

e

MISURA DELLA PARITA’ DEL POSITRONIO (e+ e-)

Gli e+ vengono prodotti dal decadimento di Na22> Ne22 + e+ +neutrino

Na22

Ne22

e+ 0,1%e+ 99,9%

Gamma 1247 KeV

l’ e+ si lega ad un e- del materiale che supporta la sorgente Lo stato (e+,e-) decade in due o tre fotoni. Lo stato fondam. del positronio (l=0) e’ una composizione di Singoletto S=0 (antisimm.) e di tripletto S=1 (simm.) Il singoletto decade in due fotoni (vita media 10 exp -10) il tripletto in tre fotoni (10 exp-7)Quindi il decadimento e’ principalmente in stato di singoletto, a riposo con due fotoni collineari ed opposti.La parita’ del positronio e’ dispari, per conservazione di P I vettori di polarizzazione dei due fotoni sono sul pianoperpendicolare all’impulso e tra loro perpendicolari.

(e+,e-) > 2 gamma di 511 KeV

piombo

Na 22

1247 KeV

511 KeV511 KeV

Attivita’ Na22 ~ 400 KB400.000 dec./sec,angolo solido 0,8/1000 > ~ 300 Hz per fotomoltiplic.

20 cm

Lo spettro di ampiezza dei segnali di ognuno dei due fotomoltiplicatori mostra il picco a 511e quello a 1247. Ogni segnale e’ filtrato da due discriminatori : deve essere maggiore di A e minoredi B. Le coincidenze temporali dei segnali dei due PM isolano il segnale del decadimento cercato.

511 1247A B

Per misurare la parita’ bisogna rivelare lo stato di polarizzazione dei due gamma.Se subiscono uno scattering Compton in due cubetti di alluminio posti alle estremita’ del canale, la loro direzione di volo sta preferibilmentein un piano perpendicolare al vettore di polarizzazione

e1 ed e2 sono i vettori di polarizzazione prima dello scattering, s1 ed s2 le direzioni dei gamma dopo lo scattering Compton.Si fanno due misure :una con I pm sullo Stesso piano (A) e l’altra su due piani a 90 gradi (B)

e1

e2

s1

s2Na22

s1

s2 Na22

A

B

Il calcolo prevede che le frequenze PM1XPM2 (90) e PM1XPM2 (o)siano nel rapporto di ~ 2 Si trova PM1XPM2(90) = 4 milli Hz con un fondo di 2 mHz PM1XPM2 (o)= 1.6 mHz con un fondo di 0,6 mHz