23.01.2003 Consuntivo scientifico per il 2002 - Esperimento TOTEM Nel 2002 il gruppo di Roma2 ha ottenuto l’ approvazione dalla Commissione 1 e ha continuato insieme al gruppo di Genova, che l’aveva ottenuta l’anno precedente, il lavoro di progetto e studio dell’esperimento. La simulazione del rivelatore per la misura del rate inelastico e’ continuata con lo studio delle topologie di trigger inelastico a Roma2 descritti tra l’altro nella Nota ROMA2 F/2003/01 del 16 gennaio 2003. A Genova si e’ lavorato alla descrizione dell’apparato nel framework OSCAR (il programma di simulazione e descrizione di CMS) che permetterà lo studio dettagliato del comportamento del rivelatore in ambiente CMS. Una prima release della descrizione del rivelatore e’ disponibile e ha permesso di iniziare lo studio di accettanze, efficienze e fondi dovuti alla presenza della camera a vuoto e di CMS. La definizione del supporto del rivelatore T1 in CMS: dopo aver affrontato e concordato con CMS l’impostazione del principio della struttura e delle procedure di installazione, si e’ passati alla fase di progettazione più dettagliata in modo da poter discutere (e concordare) le tolleranze da considerare nella zona di rivelatore vicina alla camera a vuoto. Con una approvazione di principio da parte di CMS si e’ ora nella fase di calcolo e di progetto: dimensioni dei rivelatori, passaggio e peso di cavi e servizi, interferenze con l’allineamento di CMS, etc. In parallelo e’ stato portato a termine lo studio della meccanica della struttura del rivelatore. Sono state calcolate e misurate le caratteristiche del materiale composito che fornirà rigidità alla CSC (pannelli di honeycomb) con una scelta dello spessore della pelle del 30% più sottile della struttura simile di CMS. E’ stata messa a punto la tecnologia per “disegnare” la segmentazione dei catodi e relative connessioni sui detti pannelli. Sono stati paragonati due metodi, entrambi utilizzanti la tecnica del circuito stampato, tecnica al limte delle possibilita’ di fabbricazione attuale ma possibile date le dimensioni del rivelatore molto inferiore a quelli simili di ATLAS e CMS. I due metodi differenti di fabbricazione dei pannelli catodici che han permesso la realizzazione di pannelli “utilizzabili” e quindi confrontati tra loro erano: fabbricazione di un circuito stampato di spessore della “pelle” e quindi sua utilizzazione nel processo di fabbricazione del pannello composito mediante incollaggio diretto sull’honeycomb (soluzione che ha dato il migliore risultato) o l’incollaggio di uguale circuito stampato molto sottile su pannello composito realizzato precedentemente con le caratteristiche necessarie (questa soluzione avrebbe permesso di scorrelare le due fasi di fabbricazione in una futura produzione in serie, ma si e’ rivelata di più difficile realizzazione e di inferiore qualità). I risultati degli studi sono riportati in una nota interna dell’aprile 2002. Con i pannelli cosi realizzati e’ stato costruito un rivelatore di dimensioni simili al rivelatore più grande del telescopio in cui alcuni particolari sono realizzati come quelli che si intendono utilizzare nel rivelatore finale (fissaggio dei fili, distribuzione della HT, flussaggio del gas). Questo rivelatore e’ stato messo su un fascio di particelle al CERN nell’agosto del 2002 ed ha funzionato senza problemi permettendo di misurare i valori aspettati per le sue caratteristiche; le misure son state fatte con una elettronica di R/O che non era quella prevista per l’esperimento. A Roma2 son stati costruiti due rivelatori RPC, uno con le dimensioni del rivelatore grande di T1, con tecniche tradizionali e con segmentazione a pad originale. I rivelatori son stati provati, anche loro senza problemi, su fascio di particelle con elettronica di front end simile alla finale, per dimostrare la possibilità e le caratteristiche di una lettura a pad necessaria per il trigger di TOTEM. Sono state fatte le misure di efficienza e risoluzione temporale descritte nella nota Roma2 F/2003/01 che dimostrano come il sistema sia adeguato alle necessità dell’esperimento. Il periodo di misure sul fascio ha visto anche le prime misure su rivelatori al silicio senza anelli di guardia raffreddati a 130K (silici criogenici edgeless). I prototipi hanno permesso una misura di tipo dimostrativo (misura mai realizzata prima). La preparazione dei rivelatori e di tutto il sistema di test ha visto una reale collaborazione utilizzando le competenze dei vari gruppi (CERN, Roma2 per i rivelatori, CERN e Genova per il read out ed il raffreddamento) I rivelatori hanno permesso di stabilire che la zona inefficiente al bordo e’ inferiore ai 50 micron (probabilmente ancora meno), circa un ordine di grandezza inferiore a quellq ottenibile con le strutture che son attualmente accettate. In questa maniera sara’ possibile migliorare la distanza minima di avvicinamento al fascio con la regione di efficienza dei rivelatori. Lo studio della camera a vuoto nella regione del rivelatore T2 e’ continuato insieme ai colleghi di CMS permettendo di identificare i punti del primo progetto da modificare. Esiste un nuovo disegno che e’ in fase di valutazione per gli aspetti del vuoto nella regione di interazione e del possibile background indotto dal nuovo calorimetro nel rivelatore Mu-End Cap di CMS. La intenzione di CMS di considerare la possibilità di un nuovo calorimetro nella zona non ha permesso ancora di raggiungere un accordo definitivo. Sommario L’attivita’ di TOTEM ha visto nel 2002 la continuazione del lavoro di simulazione con studi sull’accettanza e sulle topologie di trigger e lo sviluppo della descrizione dell’apparato nel programma OSCAR di CMS. La definizione delle specifiche e della filosofia del supporto di T1 e di una prima versione calcolata dello stesso. Lo studio delle caratteristiche dei materiali (pannelli compositi) e delle tecnologie di fabbricazione dei rivelatori (PCB di grandi dimensioni); la costruzione di prototipi funzionanti di CSC e RPC di dimensioni simili a quelle finali, con misure sul fascio che hanno confermato le ipotesi di funzionamento. La costruzione, in collaborazione col gruppo del CERN, di rivelatori al silicio per validare la tecnologia dei rivelatori criogenici senza bordo, con misure che hanno dato ottimi ed originali risultati. Durante l’anno e’ continuato insieme a CMS lo studio della configurazione migliore per la camera a vuoto che riguarda i rivelatori per il rate inelastico di TOTEM. Non erano stati definiti milestones per l’anno 2002.