Jlab12 Roma Tor Vergata.

Jlab12
Roma Tor Vergata.
HD gas distillation
and analysis for
HDAnnalisa
frozen
spin
targets.
D’Angelo, Luca Colasanti
Carlo Schaerf, Irene Zonta
Annalisa D’Angelo
University
of Rome
Tor Vergata
and Accelerator
INFN Roma Facility
Tor Vergata
Thomas
Jefferson
National
Università di Roma Tor Vergata and INFN Roma Tor Vergata
Ferrara
8th 2009
JLab
- Roma- September
Settembre 2012
1
Composizione del Gruppo JLab12 – Roma Tor Vergata
Personale Ricercatore
Annalisa D’Angelo
Irene Zonta
Luca Colaneri
Maria Letizia Terranova
Carlo Schaerf
Tot.
Personale tecnico
Giovani Nobili
Daniele Pecchi
Enrico Tusi
Maurizio Iannilli
Enzo Reali
Tot.
P.A.
Dott.
Borsista
P.O.
P.O.
2012
100%
100%
20%
Over 70
2013
100%
100%
20%
Over 70
2.2 fte
2.2 fte
50%
30%
30%
20%
30%
50%
30%
30%
20%
30%
1.6 fte
1.6 fte
2
Attività e Milestones (1/2)
6 GeV-run g14 : studio di fotoreazioni di fotoni polarizzati linearmente e circolarmente su
bersagli di deuterio polarizzato in molecole di HD a spin congelato.
a. Preparazione
- realizzazione di un criostato di fascio, costituito da un refrigeratore a diluizione e
corredato da un set di magneti super conduttori. (IBC + coils).
- acquisizione e funzionamento di un criostato magnetico (PD2) della ditta
misure di polarizzazione dei bersagli di HD tramite tecnica NMR.
- misure di purezza del gas di HD tramite tecnica di diffusione RAMAN
campioni di gas PRIMA e DOPO il processo di polarizzazione.
Janis per
su
b.Presa Dati
-run g14 : Dicembre 2011 – Maggio 2012 ( effettuati con successo).
c.Calibrazione ed analisi dati
-Calibrazione in tempo del calorimetro elettromagnetico finalizzato allo studio di fotoreazioni di
mesoni neutri su neutroni polarizzati.
MILESTONE 31-07-2012 Preparazione e presa dati esperimento: E-06-101 (Studio delle
risonanze barioniche) in sala B – Completata 100%
MILESTONE 31-12-2013
- Calibrazione dati del run g14 ( Iniziata )
3
Attività e Milestones (2/2)
12 GeV
a. Bersaglio di HD:
- Studio della realizzazione di un sistema compatto e trasportabile al JLAB per l’analisi
della purezza del gas di HD tramite spettroscopia Raman.
- R&D a Roma della misura della polarizzazione di campioni tramite NMR:
“field sweep ->
frequency sweep”
- Upgrade dei magneti dell’ IBC per l’ottimizzazione della polarizzazione trasversa dei
bersagli di HD in collaborazione con la Sezione di Ferrara.
b. Forward Tagger:
- collaborazione con la Sezione di Genova per la realizzazione del calorimetro del
Forward Tagger, finalizzato allo studio della spettroscopia mesonica.
MILESTONE 31-12-2012 Installazione e funzionamento a Roma del criostato Janis con
nuovo "insert" per attività di Ricerca e sviluppo sulla tecnica NMR e condensazione di
bersagli. – Completata 20%
Il criostato magnetico Janis (PD2) ha sostituito quello americano per la fase di presa dati
g14 e calibrazione dei segnali NMR e ci è stato richiesto che fosse trattenuto al Jlab per
ulteriori 6 mesi.
4
Responsabilità – Budget
- A. D’Angelo:
• è stata eletta nello User Group Board of Directors del Jlab per la durata di
tre anni, a partire da Giugno 2012.
•
è stata nominata “Convener” per la Conferenza Internazionale CIPANP 2012
“Eleventh Conference on the Intersections of Particle and Nuclear Physics” ed
è stata responsabile dell’organizzazione della Sessione Parallela “QCD, hadron
spectroscopy and Exotics” (32 Spakers), St. Petersburg FL (USA), 21 Maggio
– 3 Giugno 2012.
•è stata nominata “chair” per l’organizzazione della Conferenza Internazionale
MENU 2013 “3th International Conference on Meson-Nucleon Physics and the
Structure of the Nucleon”, che si terrà a Roma dal 30 Settembre al 4
Ottobre 2013.
Finanziamenti richiesti nel 2012:
Finanziamenti ricevuti nel 2012:
48 k€
24 k€
Finanziamenti richiesti per il 2013:
51 k€
5
Attività svolta HD-ice: bersaglio di HD a spin congelato
Target cell
Il bersaglio polarizzato è caratterizzato da un elevato
fattore di diluizione. È costituito da Idrato di Deuterio
solido. Può raggiungere livelli di polarizzazione elevati:
fino al 75% H e 40% D.
Tempi di rilassamento: > 1 anno
Procedura di polarizzazione» 3 mesi
Presa dati: » mesi
Grande accettanza
Contributo INFN:
•
Refrigeratore a diluizione.
•
Contributo ala costruzione di un nuovo InBeam Dilution Refrigerator Cryostat.
•
Analisi Raman delle impurezze di ortoidrogeno e para-deuterio nel gas HD.
•
Acquisto e messa apunto di un Magnetic
Vari-Temp Cryostat per la condensazione dell’
HD e misure di polarizzazione via NMR.
Target
Transfer
 Run con deuterio polarizzato da HD-ice & fotoni
polarizzati circolarmente: Dec. 2011- Feb 2012
D polarization 27%
 Run con deuterio polarizzato da HD-ice & fotoni
polarizzati linearmente: Apr - Maggio 2012
D polarization 30%
Test di HD-ice & fascio di elettroni Marzo 2012:
H mantiene T1 elevato.
In-beam
cryostat
Confronto del rapporto segnale
rumore:
Bersaglio
di
HD
–
Bersagli
convenzionali
6
Superconductiong coils
Attività svolta
Bobina a sella di cavallo per il campo
magnetico trasverso
Considerando 54 avvolgimenti ed una
corrente di I=60 A si ottiene un campo
magnetico trasverso di ~ 0.1 T con una
uniformità sul bersaglio migliore del 5%.
Ciascuna delle due metà è costituita da:
• 54 avvolgimenti di filo Cu:SC 1.5:1
54643 superconduttore di 254m di
diametro della Supercon Inc..
Mappe del campo I=60 A, R=7 cm.
Campo verticale
calcolato
La bobina è funzionante secondo le specifiche: 600 Gauss.
misurato
E’ stata utilizzata con successo durante il run per ruotare la
polarizzazione del deuterio. (Ha consentito di mantenere la
polarizzazione durante lo spegnimento del solenoide principale).
Ci è stato richiesto di realizzarne una più grande per
Clas12.
Attività svolta
Criostato Magnetico - NMR
Criostato di produzione o PD2
Il bersaglio di HD viene condensato nel
criostato magnetico della ditta Janis
detto anche “Production Dewar” PD.
Nello stesso criostato viene effettuata
la calibrazione del segnale NMR che
fornisce la misura della polarizzazione
del bersaglio stesso.
A seguito di un danno permanente al
magnete, il criostato INFN ha sostituto
quello proveniente da BNL.
La restituzione è prevista dopo la fine
della presa dati.
8
Attività svolta
Misure Raman di purezza del gas HD
Sono stati analizzati 3 diversi
campioni di gas inviati dal Jlab prima
e dopo il processo di polarizzazione.
I risultati RAMAN sono stati ottenuti
combinando tra loro quattro diverse
tecniche di analisi dati.
J=1J=3
J=0J=2
J=2J=4
J=3J=5
J=4J=6
Ortho-H2
J=1J=3
Para-H2
Le popolazioni ortho-e parasi comportano come due
specie distinte di gas e si
dispongono su pendenze
distinte.
J=1J=3
J=2J=4
J=0J=2
J=3J=5
J=4J=6
J=2J=4
J=5J=7
(cm-1)
Vogliamo studiare la fattibilità di un sistema Raman compatto e portatile .
9
Attività svolta
Presa dati HD-ice run g14
Da Dicembre 2011 a Magio 2012 si è tenuta la presa dati dell’esperimento dedicato
allo studio delle risonanze barioniche su bersagli di deuterio ed idrogeno polarizzato.
La polarizzazione del deuterio è rimasta dell’ordine del 20%per tutta
la presa dati.
Misure Raman del gas di HD hanno consentito di ottimizzare i tempi di
polarizzazione ed utilizzo dei bersagli utilizzati
10
Attività svolta
Calibrazione ed analisi dati
Sono state acquistate 4 nuove macchine ( 2 server e 2 workstation)
per l’analisi dati di g14.
1.
Calibrazione (timing del Calorimetro Elettromagnetico -> misura della velocità dei neutroni).
1.
Monte Carlo
g + n + (p) ® r + n + (p) ® p +p -n( p)
2.
Analisi dei canali con neutrone nello stato finale
g + n + (p) ® h + n + ( p) ® p +p -p 0 n( p)
g + n + (p) ® w + n + (p) ® p +p -p 0 n(p)
Missing Proton
MM(nπ+π-)
Determinazione della velocità delle
particelle neutre tramite misure di
tempo di volo del nel Calorimetro
Elettromagnetico
Determinazione
della
massa
mancante nella reazione di fotoproduzione di due pioni carichi su
neutrone
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Attività futura – Budget
Attività prevista e dettaglio delle richieste - 2013
Consumi:
9 k€
Inventariabile:
4 k€
Trasporti:
2 k€
Apparati:
10 k€
Manutenzione:
2 k€
Missioni estero: 18 K€
Missioni interno: 5 K€
Totale
(minuteria elettronica e da vuoto. LHe)
(aggiornamento schede di elettronica per NMR)
(sdoganamento e spedizione gas HD)
(sviluppo prototipo nuovo sistema Raman portatile)
(manutenzione Laser per Raman)
(Jlab)
(Collaborazione FE-Ge)
51 k€
Attività prevista 2013-2014-2015 e richieste
L’attività negli anni successivi sarà di collaborazione con i gruppi di
Genova e Ferrara per la realizzazione del Forward Tagger e per
l’upgrade dei magneti di HD-ice.
Si prevedono richieste di circa 150 k€ in tre anni, in linea con quelle
attuali.
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