Radiazione nella materia, principi di rivelazione e...
Transcript of Radiazione nella materia, principi di rivelazione e...
M. S
ioli
Lezio
ni di A
str
ofisic
a N
ucle
are
e S
ub
nucle
are
CdL
Astr
on
om
iaA
A 2
00
4/0
5
Ra
dia
zio
ne
ne
lla m
ate
ria
,
prin
cip
i d
i rive
lazio
ne
e
rive
lato
ri d
i p
art
ice
lle e
lem
en
tari:
rive
lato
ri p
er
ne
utr
ini
Cara
tteristiche p
rincip
ali
di un
rivela
tore
di neutr
ini
•G
randi dim
ensio
ni: s
ezio
ne d
’urt
o
pic
colis
sim
a (
10
-44
-10
-38
cm
2),
e flu
ssi m
olto
bassi (e
s. 10
-13
cm
-2s
-1sr
-1 p
er
νatm
)
•O
ttim
o s
cherm
aggio
da r
adia
zio
ne
am
bie
nta
le e
cosm
ica (
genera
lmente
sono
esperim
enti s
otterr
anei)
•R
ichie
sta
ottim
a r
eie
zio
ne d
el fo
ndo,
in g
enere
pre
dom
inante
(ra
pport
o
segnale
/rum
ore
massim
o p
ossib
ile)
Outlin
edi questa
panora
mic
a s
ui
rivela
tori d
i neutr
ini
•M
ostr
ere
mo: prim
a p
rincip
io d
i rivela
zio
ne,
poi te
cnic
a d
i rivela
zio
ne e
d infine e
sem
pio
di
imple
menta
zio
ne.
•F
are
mo u
n r
iassunto
molto lim
itato
e n
on
esaustivo s
ui rivela
tori d
i neutr
ini a
ttualm
ente
esis
tenti.
•N
on tutti i rivela
tori s
ono e
str
em
am
ente
massiv
i: s
hort
baselin
e, ricerc
he “
esotiche”…
Em
uls
ion
i n
ucle
ari
Anco
ra forn
isco
no la m
iglio
re r
iso
luzio
ne s
pazia
le (
<1m
m).
Han
no u
na
gra
nd
e im
port
anza p
er
la r
ivela
zio
ne
di ve
rtic
i e
d
eca
dim
enti d
i p
art
ice
lle c
on b
reve v
ita m
edia
So
no
com
poste
da
mic
ro-c
rista
llid
iA
lidu
rod
iA
rge
nto
(AgB
r)
dis
pe
rsiin
un
am
atr
ice
ge
latin
osa.
L’e
ne
rgia
rila
scia
tad
alla
part
ice
llaio
niz
za
nte
pro
duce
un’im
ma
gin
ela
tente
la q
ua
le, m
edia
nte
un a
pp
osito
svilu
pp
o, si
rid
uce
ad a
rge
nto
meta
llico.
Alla
fin
e d
el tr
attam
en
tochim
ico, il
pa
ssa
gg
iod
ella
part
ice
llaio
niz
za
nte
div
ien
evis
ibile
com
e u
na
seq
ue
nza
digra
nidi
arg
ento
de
l dia
metr
odicir
ca 0
.8 µ
m in s
ize.
Le
em
uls
ion
in
ucle
ari
ve
ng
ono
utiliz
za
ted
ai
fisic
id
ao
ltre
60 a
nn
i
1896:
1896: radioattività
radioattività
1947:
1947: decadimento
decadimentodel
del pione
pione
2000: neutrino del tau
2000: neutrino del tau
100 µ µµµm
Pre
cis
ion
e
intr
inse
ca
Ag grain after development
dx M
.I.P
. T
rack
σ =
0.0
6µ
m
intrinsic spatial resolution
Gra
in S
ize
0.2
µm
(o
rig
inal cry
sta
l)
develo
pm
en
t pro
cess
0.8
µm
(v
isib
le a
t m
icro
scope) m
m
µµ
06
.0
12
2.0
=
Sis
tem
adiscannin
g
com
ple
tam
ente
auto
matico
gs
camera
optical tube
objective
emulsion
trasparentslide
with vacuum system
motorized stage
motorized axis
condenser
lamp
auxiliary monitor for
real-time display
Computer with:
•frame grabber and
vision processor
•motors and lamp
controllers
Esem
pio
di rivela
tore
che u
tiliz
za e
muls
ioni:
OP
ER
A a
l G
ran S
asso (
esperim
ento
“su fascio
”)
Riv
ela
tore
ibri
do
(riv
ela
tori
ele
ttro
nic
i +
em
uls
ion
i)
Massa
to
tale
= 1
.8
Massa
to
tale
= 1
.8
Massa
to
tale
= 1
.8
Massa
to
tale
= 1
.8 t
on
ne
llate
ton
ne
llate
ton
ne
llate
ton
ne
llate
, , , , cir
ca
cir
ca
cir
ca
cir
ca
200
00
0 «
200
00
0 «
200
00
0 «
200
00
0 «
ma
tto
ni
ma
tto
ni
ma
tto
ni
ma
tto
ni» »»»
Riv
ela
tori a
scin
tilla
zio
ne
Un
a p
arti
cell
a ca
rica
, at
trav
ersa
nd
o
un
o s
cinti
llat
ore
, p
erde
ener
gia
ecci
tand
o g
li a
tom
i d
el m
ater
iale
.
Qu
esti
ult
imi,
dis
ecci
tan
dosi
,
emet
ton
o l
uce
vis
ibil
e
Un
a p
arti
cell
a ca
rica
, at
trav
ersa
nd
o
un
o s
cinti
llat
ore
, p
erde
ener
gia
ecci
tand
o g
li a
tom
i d
el m
ater
iale
.
Qu
esti
ult
imi,
dis
ecci
tan
dosi
,
emet
ton
o l
uce
vis
ibil
e
�S
cin
till
ato
riin
org
an
ici
(Na
I, C
sI…
)so
no c
rist
alli
io
nic
i dro
gat
i co
n i
mpuri
tà
-al
ta e
ffic
ien
za d
i sc
inti
llaz
ione
1γ/
20-1
00 e
V
-el
evat
a den
sità
(ri
vel
atori
co
mpat
ti)
4-5
g/c
m2
-te
mp
i di
emis
sione
elev
ati
(100-6
00 n
s)
-poss
ono e
sser
e ig
rosc
opic
i ed
aver
e la
risp
ost
a dip
enden
te d
alla
tem
per
atu
ra
�S
cin
till
ato
riorg
an
ici
(BC
10
2,
PO
PO
P )
sono c
om
ple
sse
mole
cole
org
anic
he
in c
ui
si h
a
emis
sio
ne
di
luce
UV
in s
eguit
o a
ll’e
ccit
azio
ne
di
livel
li m
ole
cola
ri. S
i ag
giu
ngono p
oi
altr
e
mole
cole
(w
ave
length
shif
ter)
per
tra
sfer
ire
la
luce
nel
vis
ibil
e: t
empi
di
emis
sione
rapid
i (
2.5
-
10 n
s) e
min
or
risp
ost
a lu
min
osa
1γ/
400 e
V
Tip
i di
scin
till
atori
Ra
ccolta
dilu
ce
e fo
tom
oltip
lica
tori
In u
n r
ivel
atore
a s
cinti
llat
ore
la
luce
vis
ibil
e p
rodott
a vie
ne
tras
po
rtat
a ver
so
un
ap
par
ecch
io (
foto
molt
ipli
cato
re,
foto
dio
do
)ch
e la
co
nv
erte
in u
n s
egn
ale
elet
tric
o.
foto
mo
ltip
lica
tore
Foto
cato
do:
vet
ro o
quar
zo
con d
eposi
to d
i m
ater
iale
FO
TO
SE
NS
IBIL
E a
bas
so
pote
nzi
ale
di
estr
azio
ne
�E
ffic
ienza
quan
tica
ε εεε q=
Np
.e./
Nγ γγγ
= 1
0-3
0%
�D
inodi
Est
razi
one
seco
ndar
ia K
= 3
-4
�P
arti
tore
div
iso
re r
esis
tivo
per
appli
care
HV
sui
din
odi
�A
nodo r
acco
lta
segnal
e
�G
≈ ≈≈≈
KN
din
od
i
Utiliz
zo d
egli
scin
tilla
tori
per
la m
isura
del
tem
po d
i volo S
tart
Sto
p
Te
mp
o d
i vo
loT
em
po
di vo
lo
t=
L βc
∆ ∆∆∆t
per
L =
1 m
σ σσσt=
300
ps
sep
ara
zio
ne p
/K
fin
o a
d 1
GeV
/c
σ σσσt=
300
ps
sep
ara
zio
ne p
/K
fin
o a
d 1
GeV
/c
Se
si d
isp
on
e di
un
riv
elat
ore
co
n
bu
on
a ri
solu
zio
ne
tem
pora
le e
per
trag
itti
(L
) d
ella
par
tice
lla
abb
asta
nza
el
evat
i ....
p, H
e,
Fe
…
p, H
e,
Fe
…
µµ
νµ
νµ
Neutr
iniatm
osfe
rici
Eν:
1 GeV →
300 GeV
L:
~100 km →
13000 km
L/E
ν : 30 km/GeV →
6000 km/GeV
Downgoing
νµ: sorgente vicina
Upgoing
νµ: sorgente lontana
p, H
e,
Fe
…
νµ
νµ
νe
µπ
e
Esem
pio
: M
AC
RO
al G
ran
Sasso
up
thro
ug
hg
oin
g µ
IU µ
UG
S µ
ID µ
νµ
νµ
νµ
νµ
MA
CR
O a
l G
ran S
asso
(esp
erim
ento
concl
uso
nel
2000)
•Ottima reiezione fondo(
~10
-6 d
el f
luss
o s
uper
fici
ale)
•~600 t di scintillatoriliquidi (
riso
luzi
on
e te
mpora
le ~
500 p
s)
•~20000 m
2di tubi a streamer
(ris
olu
zion
e an
gola
re <
1°
)
•Grande accettanza
(~10000 m
2sr
per
un f
luss
o i
sotr
opo)
Muoni “p
assanti”
(<E
n>
~ 5
0 G
eV
)
Tem
po
di
vo
lo:
1/β
β
β
β
= (
T1-T
2)
.c
/ L
=
+1 d
ow
n µ µµµ
-1 u
p µ µµµ
Eff
ett
o C
he
ren
ko
v spe
cch
iora
dia
tore
part
ice
lle
PM
Ch
ere
nko
va s
og
lia:
θc
fro
nte
d’o
nd
a
co
s θ θθθ
c=
1 β βββn
Rin
g i
mag
ing
e R
ICH
:vie
ne
mis
ura
nto
l’ango
lo d
i apert
ura
de
l cono
DE
LP
HI
RIC
H
Eff
etto
Ch
eren
ko
v:
le p
arti
cell
e ca
rich
e ch
e av
anza
no
in
un
mat
eria
le a
vel
oci
tà
mag
gio
re d
i q
uel
la d
ella
lu
ce n
el m
ezzo
(β
>1/n
) p
rod
uco
no
del
la l
uce
“vel
oce
” p
er
dep
ola
rizz
azio
ne
del
mat
eria
le.
Esem
pio
di rivela
tore
che
utiliz
za
luce
Ch
ere
nkov
co
me p
rin
cip
io d
i rivela
zio
ne
e i f
oto
moltip
licato
ri c
om
e
rivela
tori
:
Su
per-
Ka
mio
ka
nde
in G
iappon
e.
So
lo n
eutr
ini
elet
tro
nic
i
son
op
rod
ott
in
elso
le
Flu
sso d
i neutr
ino s
ola
ri s
econdo il
“Sola
rS
tandard
Model”
Su
db
ury
Ne
utr
ino
Ob
se
rva
tory
(G.B
eie
r)
1700 t
onnes
Inner
Shie
ldin
g H
2O
1000 t
on
nes
D2O
5300 t
onnes
Oute
r S
hie
ld H
2O
12 m
Dia
me
ter
Acry
lic V
essel
Support
Str
uctu
re f
or
95
00
PM
Ts, 6
0%
co
vera
ge
Ury
lon
Lin
er
and
Radon S
eal
ν νννR
eacti
on
s in
SN
O
NC
xx
νν
++
⇒+
np
d
ES
--
+⇒
+e
νe
νx
x
-Ba
ssa
sta
tistica
-Pri
ncip
alm
en
tep
er
i ν
e
-me
no
pe
r i ν
µa
nd
ντ
-Fo
rte
po
tere
dip
un
tam
en
to
-Fo
rnis
ce
sp
ettro
en
erg
etico
de
iν
e
-D
ire
zio
na
lità
po
ve
ra∝
1-1
/3co
s(θ
)
-S
olo
νe
-Mis
ura
de
l flu
sso
tota
le8B
-Ste
ssa
se
zio
ne
d’u
rto
pe
r tu
ttii sa
pori
CC
-e
pd
++
⇒+
νe
p
Altro
esem
pio
di rive
lato
re c
he
utiliz
za
lu
ce
Ch
ere
nko
vcom
e p
rin
cip
io d
i ri
ve
lazio
ne
e i
foto
mo
ltip
lica
tori
co
me
riv
ela
tori
: A
nta
res, in
Eu
rop
a.
Riv
ela
tore
di n
eu
trin
i a
str
ofisic
i (T
eV
ne
utr
ino
s)
Lu
ce
Ch
ere
nko
vd
ai
µ(a
nd
τ?
)L
uce
Ch
ere
nko
vd
ai
µ(a
nd
τ?
)
•E
vento
CC
: ν
µ+
N →
µ+
X
•B
ackgro
und:
deiµ
atm
osfe
rici
An
tare
s:
rive
lazio
ne
discia
mi
EM
ed
ad
ron
ici
An
tare
s:
rive
lazio
ne
discia
mi
EM
ed
ad
ron
ici
ν+
N →
ν+
X (N
C)
νe
+ e
→ν
e +
e (C
C,N
C)
⇒b
asso
po
tere
di
pu
nta
men
toin
qu
esto
caso
.