Rivelatori Resistive Plate Chamber per l’esperimento ATLAS al collisore LHC del
CERN di Ginevra.
Il rivelatore di particelle denominato Resistive Plate Chamber (RPC) è stato ideato nei
laboratori INFN di Roma dal Professore R. Santonico. È un rivelatore relativamente
economico, realizzabile in grandi dimensioni e molto veloce nella risposta, tali
caratteristiche lo rendono particolarmente idoneo per essere impiegato in esperimenti
quali ATLAS al CERN di Ginevra ed ARGO-YBJ a YanBaJing.
Gli RPC sono dei rivelatori a gas, infatti sfruttano il fenomeno della ionizzazione di una
miscela gas indotta dal passaggio di una particella ionizzante. Inoltre, la presenza di un
intenso campo elettrico esterno permette la moltiplicazione a valanga della carica
primaria, allo scopo di produrre un segnale misurabile. Tale segnale, opportunamente
elaborato da una catena di dispositivi elettronici, permette di identificare la posizione di
passaggio della particella ed il tempo di arrivo della stessa.
Gli RPC sono realizzati con tecnologia tutta italiana. Essi sono costituiti da un due piani
di bakelite, spessi 2 mm ed estesi circa 3-4 m2, affacciati ad una distanza di circa 2 mm,
realizzando così un volume ermetico, contenente la miscela di gas, mediante incollaggio
di profili plastici in PCV. Il campo elettrico è generato all’interno applicando un elevato
valore di tensione elettrica allo strato di vernice grafitata posta esternamente agli elettrodi
di bachelite. La rivelazione del segnale elettrico indotto dalla scarica elettrica dovuta al
passaggio di una particella è rivelato attraverso pannelli di strisce di rame.
I rivelatori RPC sono impiegati nella costruzione dello spettrometro di particelle
muoniche dell’esperimento ATLAS al CERN di Ginevra.
ATLAS è un esperimento di fisica delle particelle finalizzato allo scoperta dei costituenti
fondamentali della materia e delle leggi che governano le loro interazioni. ATLAS
ricostruisce l’identità, la traiettoria e l’energia delle centinaia di particelle che si
originano dalle collisioni frontali tra due fasci di protoni accelerati ognuno alla fantastica
energia di 7 mila miliardi di Volts dal nuovo acceleratore di particelle Large Hadron
Collider (LHC) che entrerà in funzione nel 2007 al CERN.
ATLAS è un grande apparato, 20 m per 40 m, con una struttura a cipolla, dove ogni
singolo strato è costituito da un sottorivelatore specializzato nella ricostruzione di un tipo
specifico di particelle (adroni, elettroni, fotoni e muoni) . Nella parte più esterna è
presente un rivelatore di muoni (le uniche particelle interagenti in grado di attraversare
gli strati più interni di ATLAS) che ricostruisce traiettoria, energia e tempo d’arrivo delle
particelle muoniche (spettrometro muonico). In particolare, I rivelatori RPC (che coprono
una superficie di circa 3600 m2) sono specializzati nella determinazione del tempo
d’arrivo e dell’energia dei muoni al fine di selezionare interazioni protoni-protoni
contenenti eventi interessati. Infatti, tra le migliaia di migliaia d’interazioni protoneprotone che avvengono in ATLAS in un secondo solo un centinaio hanno le
caratteristiche tali da poter contenere fenomeni nuovi, quali la creazione di nuove
particelle finora mai osservate.
La sezione INFN di Lecce, in collaborazione con università ed enti di ricerca di tutto il
mondo, è coinvolta nella costruzione dell’esperimento e dei programmi di controllo ed
analisi dati. In particolare è responsabile dell’assemblaggio dei rivelatori RPC per
ATLAS sottoponendoli dopo la costruzione ad una serie accurata di certificazioni di buon
funzionamento ricostruendo in sede le traiettorie delle particelle muoniche presenti nei
raggi cosmici prima dell’installazione nell’esperimento a Ginevra. Inoltre, il gruppo è
incaricato del software di ricostruzione delle particelle muoniche dello spettrometro di
muoni di ATLAS.
