Upgrade del rivelatore di muoni
IFR dell’esperimento Babar
Mirco Andreotti
XVII Ciclo di Dottorato di Ricerca in fisica
27 Novembre 2002
L’esperimento Babar
• Studia la violazione della simmetria CP nei
decadimenti dei mesoni B B
La coppia di mesoni
BB
si ottiene dalla reazione:
 
e e   (4S )  B B
ee
Fasci asimmetrici:
Ee   3.1 GeV
Ee   9 GeV
ECM  10.6 GeV  M  ( 4 S ) 
Il Rivelatore
Babar
1) SVT : rivelatore di vertice
2) DCH : camera a deriva
3) DIRC : rivelatore di luce
Čerenkov
4) EMC : calorimetro
elettromagnetico
5) Magnete superconduttore :
B=1.5 T
6) IFR : rivelatore di μ e
adroni neutri (K0L e K0S)
Il rivelatore di muoni IFR
Rivelatore composto da RPC
(Resistive Plate Chamber)
ottenuto nel ferro di ritorno
del campo magnetico:
6 sestanti
19 strati
3 moduli
342 camere in totale
Efficienza dell’IFR
Maggio 2000
Luglio 2002
Efficienza delle camere
Diminuzione di efficienza nel tempo
dovuto a:
1) Il vecchio sistema di distribuzione
dell’alta tensione inefficiente: camere
che assorbono alte correnti dovevano
essere disconnesse.
2) Perdita di efficienza delle camere.
3) Sistema di distribuzione del gas inefficiente.
1)
2)
Upgrade dell’IFR
Nuovo sistema di
distribuzione dell’HV.
Nuovi rivelatori da
sostituire agli RPC.
Nuovo sistema di distribuzione dell’HV
HV
Power Supply
12 HV
Box Distribution
• Vecchio sistema: ogni HV-Box era
alimentato da 3 HV-PS.
• Nuovo sistema: ogni HV-Box è alimentato
da 6 HV-PS.
342
RPC
Ciò permette di poter
alimentare camere che
prima non potevano
essere alimentate.
Nuovo HV Box Distribution
RPC
HV
Power Supply
Nuovo sistema di distribuzione dell’HV
• Sono state rimpiazzate le 12 vecchie scatole di distribuzione con quelle
nuove.
• Ogni nuova scatola può alimentare fino a 36 camere utilizzando 6 HV-PS.
• In totale dobbiamo alimentare 342 camere.
Distribuzione delle camere
La distribuzione delle camere nei box deve essere tale da:
• minimizzare la corrente assorbita da ogni gruppo
• massimizzare il numero di camere alimentate
tenendo conto della disposizione delle scatole sul rivelatore.
Misura delle correnti
assorbite da ogni
camera alla tensione
di lavoro di 7600 V
Determinazione della
distribuzione delle camere
seguendo i requisiti descritti
sopra.
Test di mappatura canale per canale del nuovo sistema di HV
• mappatura dell’HV : accertare che ogni uscita del Box-HV alimenti la camera
assegnata.
• mappatura dell’interfaccia grafica EPICS di controllo del rivelatore.
Run di cosmici e controllo con il Fast Monitoring Online
½ barrel acceso
come trigger
Lettura della risposta del
rivelatore con il Fast
Monitoring Online durante
l’acquisizione dati.
Camere accese
da testare
Conclusioni
Confronto fra vecchio e nuovo HV
Vecchio HV :
Nuovo HV :
•24 camere disconnesse
• 22/24 camere connesse.
• 2/24 rimangono disconnesse.
Risultati dei test
1)
2)
3)
Tre scambi nella mappatura delle camere.
Molti errori nella mappatura di EPICS.
Tutte le camere che prima erano disconnesse e ora sono
connesse mostrano e > 0.
Nuovi rivelatori
• Si vogliono sostituire gli attuali RPC con LST (Limited Streamer Tube,
o tubi di Iarocci).
• Ogni nuova camera è composta da 2 strati ciascuno con 8 tubi.
• Ogni camera dovrà essere lunga circa 4 m.
Fili a
tensione
positiva
(~4600 V)
Pareti
rivestite di
grafite a
massa
Strip di lettura
ortogonali
Test su prototipi a Ferrara
• Condizionamento delle camere: procedura preliminare
per il funzionamento.
• Plateau delle camere per la determinazione della
tensione di lavoro
• Spettro in ampiezza dei segnali dai fili e dalle strip.
• Misure di efficienza di rivelazione.
• Ottimizzazione della miscela del gas da usare.
Test sui primi prototipi a Ferrara
• Dai primi due prototipi siamo riusciti ad ottenere solamente alcuni
segnali da fili e strip. Utilizzando il seguente apparato:
Scintillators
Strip
TRIGGER
AND
Layer up
turn off
Layer down
turn on @ 4600 V
Miscela di gas utilizzata: Ar/C4H10/CO2 (2.5/9.5/88)%
Chamber
Alcuni segnali
Strip
Filo
Possibili motivazioni del mal funzionamento dei prototipi
• Difetti di fabbricazione.
• Miscela di gas non adeguata.
7 nuovi prototipi:
• 3 sono attualmente sottoposti al condizionamento.
• test imminenti.
……..
Misure del Fattore di Forma del
Protone nella Regione Tempo
a Grande Quadrimpulso Trasferito
dai dati raccolti dall’esperimento E835 al
Fermilab
 
Selezione di p p  e e
in E835
s (GeV2)
N
11.63
32
12.43
34
14.40
0
18.22
0
eana = 60 %
 Sezione d’urto differenziale
Studio dei fondi
 Stato finale J/y inclusivo:
 Conversione di fotoni in e+e- e
decadimento Dalitz del p0:
 Stato finale adronico in due corpi:
 B  102   FF
Calcolo del fattore di forma
(a)
(b) Contributo elettrico trascurabile
Risultati del fattore di forma
…….
Meeting, congressi, lavori e trasferte anno 2002
1) Trasferta a Fermilab (Batavia-Illinois) dal 25/02/2002 al 03/03/2002.
Partecipazione al meeting della Collaborazione E835.
Presentazione: “Risultati della misura del fattore di forma del protone nella regione
tempo”.
2) Trasferta a Roma, Università La Sapienza dal 23/05/2002 al 24/05/2002.
Partecipazione alla riunione di Analisi Babar Italia.
3) Trasferta a SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, Palo Alto – California)
dal 01/07/2002 al 31/08/2002.
- Partecipazione al rinnovo del sistema di distribuzione dell’alta tensione del
rivelatore di muoni IFR dell’esperimento Babar.
- 08/07/2002-12/07/2002 partecipazione al meeting della Collaborazione Babar.
Presentazione alla sessione parallela sui rivelatori: “Status of the DCH waveform
analysis”
- 05/08/2002-16/08/2002 partecipazione alla “XXX SLAC Summer Institute” :
“Secrets of the B Meson”.
4) Trasferta ad Alghero (Sardegna) dal 25/09/2002 al 01/10/2002.
Partecipazione al LXXXVII Congresso Nazionale Società di Fisica Italiana.
Presentazione : “Misure del Fattore di Forma del Protone nella regione Tempo a
Grande quadrimpulso trasferito, ottenute dall’esperimento E835 al Fermilab”.
5) Trasferta a Torino dal 13/10/2002 al 14/10/2002.
Partecipazione al Meeting della Collaborazione E835.
Presentazione : “ Effects of new threshold on the form factor analysis”.
6) Trasferta a Bari dal 23/10/2002 al 25/10/2002.
Partecipazione alla riunione di analisi Babar Italia.
7) Trasferta a SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, Palo Alto – California)
dal 03/12/2002 al 16/12/2002.
- 04/12/2002-06/12/2002 Partecipazione al workshop : “Vxb and Vtx: a workshop
on semileptonic and radiative rare B decays”
- 08/12/2002 Partecipazione al workshop: “replacement of the IFR”.
- 09/12/2002-13/12/2002 Partecipazione al meeting della Collaborazione Babar.
Totale giorni trasferta all’estero = 82
Totale giorni trasferta nazionale = 14
Corsi e scuole seguiti nell’anno 2002
1) Corso integrativo : “Radioterapia con fasci adronici” tenuto dalla dott.sa Katia
Parodi. Durata del corso 18 ore.
2) Corso : “Rivelatori per la fisica delle particelle elementari” tenuto dal dott. Livio
Piemontese. Durata del corso 30 ore.
3) Scuola di Fisica descritta al punto 3) sopra.