L’esperimento LHCb al CERN
W. Baldini
Ferrara Student Meeting, 16 Ottobre 2009
Il CERN
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 27km che
permette di accelerare e fare collidere protoni ad una
energia nel centro di massa di 14 TeV
Alloggiato in un tunnel a 100m
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:
Bs0  J /      K  K 
Bs0     
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, T1-T3
Il tipo
Sistemi di
identificazione
RICH1,2 - 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 12m, 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 < 1mm
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.
Dr.
Dott. ssa
C.Bozzi
S.Vecchi
Stefania Vecchi: [email protected],
Mauro Savrie’ : [email protected],
Wander Baldini : [email protected],
Concezio Bozzi : [email protected],
Silvia Pozzi
: [email protected] ,
W.Baldini
Ufficio: C323
Ufficio: C325
Ufficio: C326
Ufficio: C224
Ufficio: C324
S.Pozzi
M.Savrie’