Lesperimento LHCb al CERN W Baldini Ferrara Student

L’esperimento LHCb al CERN W. Baldini Ferrara Student Meeting, 16 Ottobre 2009

Il CERN (Conseil Européenne pur la Recherche Nucleaire ) e’ un centro di ricerca internazionale fondato nel 1954 a Ginevra e votato alla ricerca fondamentale nel campo della fisica delle particelle elementari Il CERN e’ gestito da 20 stati membri europei, e mette a disposizione le proprie strutture a circa 8000 scienziati provenienti da 85 paesi di tutto il mondo Particolare importanza e’ data alla ricaduta tecnologica e alla formazione di giovani scienziati con la possibilita’ per studenti meritevoli di partecipare alle attivita’ di ricerca Lo “strumento” piu’ innovativo che permette al CERN di effettuare le sue ricerche nel campo della fisica delle particelle elementari e’ il Large Hadron Collider: LHC,

LHC: Large Hadron Collider LHC e’ un acceleratore di particelle lungo 27 km che permette di accelerare e fare collidere protoni ad una energia nel centro di massa di 14 Te. V Alloggiato in un tunnel a 100 m di profondita’ permette di far collidere i protoni in 4 punti di interazione dove sono situati gli esperimenti principali: ATLAS, CMS, LHCb, ALICE ATLAS e CMS si prefiggono come scopo principale la scoperta della particella di HIGGS e particelle supersimmetriche, che secondo le attuali teorie darebbe origine alla massa. ALICE studiera’ il “quark gluon plasma”: uno stato della materia presente pochi istanti dopo il big bang LHCb studiera’ la fisica lagata al quark b (beauty) di importanza fondamentale per la comprensione della asimmetria materia-antimateria nell’universo

L’esperimento LHCb Lo scopo principale dell’esperimento LHCb e’ lo studio della violazione della simmetria CP, che potrebbe spiegare il perche’ non esista in natura l’antimateria, nonche’ la ricerca di decadimenti rari non previsti dal MODELLO STANDARD Per effettuare questi studi il rivelatore deve riuscire a distinguere dal “fondo” alcuni decadimenti particolarmente importanti: Queste reazioni avvengono principalmente ad angoli piccoli, il rivelatore ha quindi una copertura angolare di 300 mrad b b

L’apparato sperimentale di LHCb Al fine di riuscire a distinguere le reazioni di interesse dal fondo l’apparato deve fornire, per ogni particella uscente: Queste informazioni vengono inviate al “trigger” che decide se scartare o validare l’evento Di importanza particolare e’ la rivelazione dei MUONI (μ+ μ-) , in quanto presenti nelle reazioni “fondamentali” per LHCb All’Universita’ e all’INFN di Ferrara abbiamo costruito una parte del rivelatore dei MUONI dell’esperimento e attualmente ci stiamo occupando della sua messa a punto La direzione Sistemi di tracciamento VELO, T 1 -T 3 Il tipo Sistemi di identificazione RICH 1, 2 - MUON L’energia Calorimetri ECAL - HCAL

Le attivita’ a Ferrara: il rivelatore di Muoni Il rivelatore dei Muoni e’ costituito da 1380 Multi Wire Proportional Chambers (MWPC), montate su 5 “muri” di supporto alti fino a 12 m, e dimensionate in modo da ottenere una geometria proiettiva verso il punto di interazione Camera a fili MWPC Presso il centro di produzione di Ferrara sono state costruite circa 250 MWPC e sono stati interamente sviluppati i dispositivi per il loro controllo di qualita’ Le MWPC sono poi state trasportate al CERN, nuovamente controllate e istallate sul rivelatore Il rivelatore dei Muoni di LHCb Attualmente Ferrara e’ coinvolta nella messa a punto del rivelatore e nella preparazione del software di analisi, in previsione della presa dati, che iniziara’ a novembre 2009. In particolare Ferrara si occupa dell’allineamento spaziale del rivelatore

L’allineamento spaziale del rivelatore dei Muoni Il rivelatore dei Muoni e’ composto da 1380 MWPC che sono montate singolarmente sull’apparato. Per ottenere la precisione richiesta occorre allinearle con errori di posizionamento < 1 mm Una volta allineate fisicamente le camere occorre verificare sui dati reali la loro effettiva posizione Se le camere sono posizionate correttamente i loro centri devono stare su di una linea retta che parte dal punto di interazione L’allineamento puo’ anche essere determinato “offline” studiando le traiettorie dei Muoni che attraversano il rivelatore. A Ferrara e’ stato scritto il software necessario alla verifica dell’allineamento di tutto il rivelatore. Questo software verra’ applicato ai dati reali consentendo un monitoraggio nel tempo della geometria del rivelatore

Argomenti di Tesi proposti LHCb iniziera’ la sua presa dati nel 2009 (meta’ novembre): Ottima opportunita’ per contribuire a tesi sperimentali di analisi dati e/o compilative su diversi argomenti: • Tesi sul rivelatore: • Allineamento spaziale delle Camere per la rivelazione dei Muoni dell’esperimento LHCb al CERN • Allineamento temporale delle Camere per la rivelazione dei Muoni dell’esperimento LHCb al CERN • Analisi delle caratteristiche di funzionamento del rivelatore dei Muoni dell’esperimento LHCb al CERN • Il “trigger” di un esperimento di fisica delle alte energie: il caso di LHCb • L’identificazione dei Muoni nell’esperimento LHCb al CERN: motivazioni e realizzazione • Tesi di fisica delle particelle: • Osservazione della particella J/ψ nell’esperimento LHCb al CERN • Metodi sperimentali per la misura delle vite medie delle particelle instabili, un esempio: il B in LHCb. • La misura delle oscillazioni dei mesoni B neutri: dalla teoria alla pratica • La misura del tempo di decadimento del B e implicazioni sulle misure di violazione di CP • In pratica: Analisi e approfondimenti di un problema (teoria), simulazione di dati reali, analisi di dati reali, programmazione in C++ • Tempi: 3 (5 -6) mesi per la triennale (specialistica) + tempo di stesura della tesi

Opportunita’ per gli studenti al CERN: Summer students: possibilita’ per studenti della specialistica di concorrere al Summer Student Programme al CERN: 8 -13 settimane da trascorrere al CERN, per seguire le attivita legate all’esperimento Studenti di dottorato: possibilita’ di partecipare al dottorato di ricerca internazionale che prevede 2 anni di permanenza al CERN seguiti da un tutor locale

Il gruppo LHCb-Ferrara Per mancanza di tempo purtroppo non si e’ potuto dare una descrizione piu’ dettagliata della attivita’. A chi fosse interessato saremo felici di fornire ulteriori informazioni. Potete anche visitare i siti web: http: //www. cern. ch, http: //public. web. cern. ch/public/en/LHC/ LHCb-en. html Contatti: Dr. ssa Prof. Dr. Dott. ssa S. Vecchi Stefania Vecchi: vecchi@fe. infn. it, Mauro Savrie’ : savrie@fe. infn. it, Wander Baldini : baldini@fe. infn. it, Concezio Bozzi : bozzi@fe. infn. it, Silvia Pozzi : pozzi@fe. infn. it , C. Bozzi W. Baldini Ufficio: C 323 Ufficio: C 325 Ufficio: C 326 Ufficio: C 224 Ufficio: C 324 S. Pozzi M. Savrie’