Consuntivo scientifico per il 2002 dell`esperimento TOTEM

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.