La Scienza nelle ScuoleEEE

Extreme Energy Events

Staff Gran Sasso

Eugenio CocciaLucia Votano

Roberta AntoliniCarlo GustavinoRoberto Moro

Marco D’InceccoMarco Lindozzi

INFNINFN

INFN-LNGS INFN

Centro FermiINFN-LNGSINFN-LNGS

Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi 19-20 aprile 2012 Roma

La Scienza nelle ScuoleEEE

Extreme Energy Events

Seconda Conferenza dei Progetti del Centro Fermi 19-20 aprile 2012 Roma

Scuole di L’Aquila e Teramo

Liceo Scientifico “A. Bafile”

Natale De AngeloAntonella MatareseSuvorov DenisArduini AntonioMaurizio Alessandro

IISS “A. di Savoia”

Gianna ColagrandeGiovanni GianforteColaianni DavideDe Santis Yuri

ITIS “E.Alessandrini”

Luca Di Carlo

Scuole dell’AquilaStazioni installate nel 2008

EEE telescopio Liceo “Bafile” EEE telescopio IISS “A. di Savoia”

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

orientazioni delle 2 stazioni

Liceo

ITIS

L=180 mL=220 m

Analisi datiL’acquisizione dati in due differenti periodi:

2008 (300 ore di acquisizione) – distanza telescopi 180 m

2009-10 (400 ore di acquisizione) – distanza telescopi 220 m

Due tipologie di eventi selezionati:

• Eventi a singola traccia• Eventi multi traccia

M. Abbrescia et al. NCB 125 B, N.2 (2010) 243-254.

Evento singola traccia

Evento multi traccia

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La frequenza di coincidenze R (=area gaussiana/tempo) è di circa 3.26 eventi/ora. Definendo il rapporto segnale rumore S/N come il rapporto tra l’area della gaussiana all’interno di ±1 s e l’area del fondo all’interno di un uguale intervallo temporale si ottiene S/N=0.93. La larghezza del fit gaussiano è di circa 155 ns.

Coincidenze tra le scuoleDistanza tra le stazioni 180 m

Prima del terremoto

Coincidenze tra le scuoleDistanza tra le stazioni 220 m

R=2.64 events/hour S/N=0.56σ=193 ns

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Dopo il terremoto

Scuole dell’Aquila

Le attività con gli studenti coinvolgono circa 30 ragazzi per ogni scuola.

In 5 anni di attività sono stati coinvolti circa 300 studenti

Adesione volontaria al progetto

Incontri pomeridiani con gruppi di 5-6 studenti

Gruppi di lavoro: software, hardware, teorico

Scuola di Teramo

IIS “Alessandrini”

È disponibile la strumentazione per l’allestimento del telescopio

Distanza tra città ~ 40 Km

Obiettivi futuri

• Presa dati su lungo termine e successiva analisi per le stazioni EEE dell’Aquila.

• Installazione del telescopio EEE presso l’IIS di Teramo.

• Avviare una prima fase di acquisizione dati per Teramo.

• Ricerca coincidenze L’Aquila - Teramo. • Avviare attività didattiche con gli studenti di

Teramo.

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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 ms.

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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 s =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) S/N’ (± 1 s) Evidenza statistica (S/N)

Evidenza statistica (S/N’)

No cut 3.26 705 0.9 2 25.6 37.5

q<50° 3.05 660 1.0 2.4 26.1 39.6

q<40° 2.88 623 1.2 2.8 27.0 41.8

q<30° 2.47 535 1.5 3.8 28.3 44.9

q<25° 2.35 508 1.8 4.7 30.2 48.8

q<20° 2.18 472 2.4 6.4 33.7 55.1

q<10° 1.61 348 6.4 18.3 47.2 79.8

q<7.2° 1.35 291 9.8 27.6 53.4 89.6

q<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 s 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 ms.