Sezione di Bari: C.Evangelista, A.Palano

Sezione di Ferrara: S.Dittongo, F.Marzia, L.Piemontese V.Carassiti

Sezione di Genova: A.Buzzo, R.Contri, G.Crosetti, P.Fabbricatore, M.Lo Vetere, M.Macrì, R.Monge, M.Pallavicini, R.Parodi, C.Patrignani, M.G.Pia, C.Priano, A.Santroni

Laboratori Nazionali di Frascati: F.Anulli, A.Asmone, R.Baldini, A.Calcaterra, R.De Sangro, D.Falciai, G.Finocchiaro, I.Peruzzi, M.Piccolo, A.Zallo, Y.Zitang

Sezione di Milano: I.Defendi, C.Demartinis, F.Lanni, F.Palombo, V.Podznyakov

Sezione di Napoli: G.Carlino, N.Cavallo, F.Fabozzi, C.Gatto, L.Lista, P.L.Paolucci, D.Piccolo, C.Sciacca

Sezione di Padova: F.Colecchia, F.Galeazzi, F.Dal Corso, G.Michelon, M.Morandin, M.Posocco, R.Stroili, E.Torassa, C.Voci

Sezione di Pavia: A.Leona, E.Mandelli, P.F.Manfredi, M.Marchesotti, A.Perazzo, V.Re, V.Speziali

Sezione di Pisa: C.Angelini, G.Batignani, S.Bettarini, M.Bondioli, G.Calderini, M.Carpinelli, F.Costantini, F.Forti, A.Gaddi, M.Giorgi, A.Lusiani, M.Morganti, F.Morsani, G.Rizzo, G.Triggiani, S.Tritto

Sezione di Roma 1: F.Ferrarotto, F.Ferroni, E.Lamanna, M.A.Mazzoni, S.Morganti, G.Piredda, R.Santacesaria, M.Serra

Sezione di Torino: F.Bianchi, L.Croce, B.DiGirolamo, D.Gamba, P.Grosso, A.Romero, A.Smol, A.Werbrouck, D.Zanin

Sezione di Trieste: L.Bosisio, G.Della Ricca, L.Lanceri, G.Musolino, P.Poropat, M.Prest, E.Vallazza, L.Vitale, G.Vuagnin

L’esperimento Babar, principalmente dedicato alla ricerca di eventuali violazioni di CP nel settore del beauty, nel corso del 1998 ha praticamente completato la costruzione dell’apparato e la messa a punto dell’on-line e dell’off-line. Nei primi mesi del 1999 l’apparato verrà portato nella regione di intersezione e la presa dati dovrebbe iniziare ai primi di maggio. Le prestazione di PEP-II sono molto soddisfacenti, essendo già stata raggiunta in modo stabile una luminosità media superiore a 10³² cm^-2 s^-1; il problema maggiore è posto da un fondo elevato che però, sia con schermature che col progressivo miglioramento del vuoto, dovrebbe essere ridotto ai livelli previsti.

*SVT (Silicon Vertex Tracker)

Unità operative interessate FE, MI, PI, PV, TO, TS - 47 fisici

Nel 1998 è stata completata la costruzione del rivelatore di vertice ed è iniziata l’installazione, che si conclude nei primi mesi del 1999. Le attività di responsabilità totale o parziale italiana sono:

• alimentatori (Torino) : la consegna da parte della CAEN è iniziata a giugno e si conclude a gennaio 1999; in totale si tratta di 12 sistemi contenenti 104 moduli di tensione e 14 moduli DAQ; i ricambi disponibili sono rispettivamente 2, 5, 1, situazione non completamente soddisfacente
• ibridi (Milano) : la fabbricazione dei substrati degli ibridi, effettuata presso la ditta Aurel, si è svolta nel periodo maggio-ottobre; per motivi tecnici e temporali il caricamento dei chip Atom sui substrati, inizialmente previsto presso la stessa ditta, si è svolto nel periodo giugno-dicembre a Pisa sotto la responsabilità di Milano. In totale si tratta di 104 ibridi, con 29 ricambi
• tails (Milano) : la fabbricazione si è svolta presso la ditta svizzera Cicorel nel periodo settembre-dicembre con ottimi risultati, secondo i test condotti da Milano
• detector-fanout-assemblies : l’incollaggio dei detector (Pisa) ai fanout (Trieste) si è svolto a Pisa nel periodo ottobre 1997-aprile 1998, per un totale di 104 DFA con 28 ricambi
• moduli ad arco : la preparazione del tooling necessario per la costruzione dei moduli ad arco si è svolta nel periodo marzo-settembre 1998; la fabbricazione dei moduli dei layer 4 e 5, che consiste in microsaldatura, piegatura, test, si è svolta a Pisa nel periodo settembre 1998-gennaio 1999, per un totale di 34 moduli con 3 ricambi (numero inferiore al previsto a causa di perdite avvenute nel processo di fabbricazione); il survey meccanico dei moduli si è svolto a Ferrara
• installazione : i moduli sono stati installati sulla struttura meccanica di sostegno a Berkeley a partire da ottobre e il lavoro si conclude in febbraio 1999, seguito da un run di cosmici; il coinvolgimento di tutti i gruppi italiani implicati è stato pesante.

Il gruppo di Pavia ha partecipato alla progettazione e test delle due versioni del chip Atom.

*DCH (Drift Chamber)

Unità operative interessate PD, RM1 - 17 fisici

I gruppi di Padova e Roma hanno partecipato al completamento, all’installazione e al test con raggi cosmici della camera a deriva.

Il rivelatore è stato trasportato da TRIUMF a SLAC a fine febbraio e, dopo alcuni test iniziali, equipaggiato con l’elettronica di readout montata a ridosso di uno dei due piatti. In agosto la camera è stata provata con raggi cosmici e in settembre essa è stata installata in Babar. Da ottobre a dicembre essa ha funzionato quasi ininterrottamente utilizzando un trigger fornito da un insieme di scintillatori posti sul suo asse centrale. Da novembre è entrato in funzione il solenoide superconduttore e in questa configurazione sono stati accumulati su nastro vari milioni di eventi con tracce di momento tra 400MeV/c e vari GeV/c.

Dall’analisi dei dati raccolti è risultato che le prestazioni della camera a deriva sono eguali o superiori a quelle aspettate, sia in termini di risoluzione spaziale che di identificazione di particelle. L’intenso lavoro di test effettuato ha permesso di mettere a punto il rivelatore e il software di ricostruzione e di controllo così da poterlo utilizzare con successo fin dall’inizio dei run di fisica.

Le responsabilità dei gruppi di Padova e Roma hanno riguardato:

• sistemi di bassa e media tensione
• sistema di slow control
• software di ricostruzione e di simulazione
• coordinamento del commissioning e del run di cosmici.

*IFR (Instrumented Flux Return)

Unità operative interessate BA, GE, LNF, NA - 31 fisici

Con l’inizio del 1998 è stata portata a termine l’installazione dei piani di RPC nelle fessure del ferro di ritorno del magnete. L’intero anno è stato quindi dedicato al cablaggio dell’elettronica di lettura, alla messa a punto dei complessi sistemi delle alimentazioni a bassa ed alta tensione di responsabilità italiana, con realizzazione di oltre 200 scatole di distribuzione, e del sistema del gas. Le operazioni di cablaggio relative a 774 RPC e 3244 schede di front-end, per un totale di circa 52.000 canali, sono state svolte principalmente dalla componente italiana che è stata impegnata per l’intero periodo a SLAC. Sono state sviluppate procedure di diagnostica in modo da sottoporre a test elettronico tutte le schede di lettura.

La totalità dell’elettronica, dal front-end fino all’ingresso del read-out-module, del trigger e dei monitors si è basato su backplanes e schede progettate e realizzate dai gruppi italiani: si tratta di 11 diversi moduli, realizzati in oltre 300 esemplari. Tutto il sistema si è dimostrato affidabile per l’intero periodo di test. Alla fine del 1998 il barrel e il forward endcap sono stati completati ed il backward endcap verrà terminato entro marzo 1999.

Di responsabilità italiana è stata anche la progettazione e la realizzazione del sistema di trigger e di monitor dell’apparato, sia dal punto di vista hardware che software.

A partire da settembre il sistema barrel è stato in grado di raccogliere dati con raggi cosmici utilizzando il trigger dell’IFR in modo da provare le prestazioni del rivelatore che sono risultate buone dal punto di vista dell’efficienza e di capacità di tracciamento. La presa dati è continuata fino alla fine dell’anno. Durante tale periodo si è proceduto anche all’integrazione degli IFR con gli altri rivelatori, risultato che è stata raggiunto con buon successo all’inizio del 1999.

La messa a punto dei programmi online necessari alla presa dati è stata completata e sottoposta a test durante il run di cosmici. Sono stati sviluppati programmi di fast monitoring e di prompt reconstruction per il controllo in tempo reale del funzionamento del rivelatore. Il software di slow monitor (correnti e tensioni degli RPC, correnti e tensioni delle alimentazioni del front-end e del DAQ, rate di singola di tutti gli RPC, rate di trigger, temperature, miscele di gas) è quasi completo e permette di controllare online il funzionamento del sistema e di generare gli allarmi nelle situazioni richieste.

Il software di ricostruzione ha raggiunto una fase di equilibrio dal punto di vista dello sviluppo ed è stato provato con successo sui primi dati raccolti permettendo la valutazione delle buone prestazioni del sistema. In parallelo continua lo studio di canali specifici adatti alla calibrazione dell’apparato e all’analisi di processi di fisica. In tutti i suddetti settori la responsabilità è quasi esclusivamente italiana.

L’IFR sarà pronto alla presa dati e alla loro analisi sin dai primi runs, previsti come detto all’inizio di maggio 1999.

*ANALISI

L’attività nel settore della preparazione delle analisi di fisica si è svolta in tre diverse direzioni:

1. completamento delle analisi per il Babar Physics Book
2. sviluppo di tools di base per le analisi di fisica
3. identificazione e organizzazione delle analisi dei primi mesi di presa dati.

Per quanto riguarda il primo settore il successo dell’impresa è testimoniato dal completamento del libro (The Babar Physics Book, SLAC-R-104, October 1998) che costituisce una referenza importante all’interno e all’esterno della collaborazione. I gruppi italiani hanno partecipato in maniera equilibrata a questo lavoro con contributi significativi nell’organizzazione generale (M. Giorgi) e nella direzione dei gruppi di studio (M. Giorgi, L. Lanceri, A. Masiero e G. Martinelli). Sono stati dati contributi rilevanti ai settori software e tools di analisi, determinazione di beta, determinazione di alfa e violazione diretta di CP, metodi di misura di gamma, decadimenti rari, fisica del B non CP, fisica non B.

Il secondo settore è stato organizzato in quattro gruppi (generatori, tagging, PID, vertici). La partecipazione italiana è importante nella leadership dei gruppi (M. Carpinelli convener del gruppo dei vertici) e nelle attività specifiche come tagging con la jet-charge, PID con la camera, selezione dei muoni (Lista), selezione dei K_0L (De Sangro).

Si è inoltre identificato, tramite il lavoro di un gruppo di "First Year Engineering Physics" coordinato da Toki, Ferroni, Waldi e Wormser, l’insieme di misure benchmark da effettuare per validare l’esperimento in vista delle analisi di violazione di CP. Si è inoltre delineata l’organizzazione dell’analisi per il primo anno che sarà basata su di un insieme ristretto di sottogruppi (fisica adronica del b e del c, fisica semileptonica del b e del c e pinguini radiativi, tau e QCD).

Dal 15 settembre 1998 F. Ferroni è Physics Coordinator di Babar.

Sezione di Bologna: A.C. Benvenuti, F.R. Cavallo, F.L. Navarria, S. Paiano, A. Perrotta, T. Rovelli, N. Tinti, G. Valenti

Sezione di Genova: M.Bozzo, M.Canepa, C.Caso, R.Contri, G.Crosetti, S.Ferroni, F.Fontanelli,V.Gracco, R.Monge, P.Morettini, F.Parodi, A.Petrolini, G.Piana, M.Sannino, G.Sette, S.Squarcia, U.Trevisan

Sezione di Milano: (HPC) M.Bonesini, W.Bonivento, M.Calvi, P.Ferrari, P.Negri, M.Paganoni, A.Pullia, S.Ragazzi, N.Redaelli, T.Tabarelli, F.Terranova, A.Tonazzo (Microvertice) M.Caccia, C.Meroni, C.Troncon, G.Vegni

Sezione di Padova: P.Checchia, A.De Min, U.Gasparini, I.Lippi, M.Margoni, F.Mazzucato, M.Mazzucato, M.Nigro, P.Ronchese, F.Simonetto, L.Ventura, M.Verlato, G.Zumerle, M.Pegoraro

Sezione di Roma 1: C. Bosio

Sezione di Roma 2: V.Canale, L.Di Ciaccio, G.Matthiae, P. Privitera

Sezione di Roma 3: A.Baroncelli, P.Branchini, E.Graziani, A.Passeri, V. Rykalin, L.Tortora

Sezione di Torino: F.Bianchi, M.Bigi, R.Chierici, D.Gamba, E.Migliore, G.Rinaudo, A.Romero, (L. Demaria e C. Marriotti in congedo al CERN)

Sezione di Trieste/Udine: G. Barbiellini, M. Casarsa (borsista), G. Della Ricca, P. Poropat, E. Vallazza, L. Vitale - A. De Angelis, B. De Lotto, F. Scuri, A. Ballaminut, D. Borillo, F. Giacomini e M. Ganz

Nel 1998 DELPHI ha raccolto 158 pb^-1 a 189 Gev, oltre ad alcune decine di migliaia di decadimenti della Z⁰ (2.5 pb^-1 a 91.1 GeV) a scopo di calibrazione e allineamento. Tutti i rivelatori hanno funzionato egregiamente durante tutto il run. Gli eventi sono stati processati utilizzando il nuovo codice sviluppato per il forward tracking che sfruttando al meglio i nuovi rivelatori al silicio in avanti ha un'efficienza di rivelazione di traccia di circa 80% fino a circa 10 gradi.

I risultati di fisica piú significativi che si sono ottenuti sono:

I gruppi italiani di DELPHI hanno poi assicurato la manutenzione e il run dei rivelatori che tradizionalmente sono stati costruiti con un impegno INFN, che qui ricordo:

• Il Very Forward Tracker comprendente mini-strips e pixels, di cui è stato Project Leader M. Caccia
• Il calorimetro elettromagnetico barile HPC di cui è Project Leader S.Ragazzi (MI) alla cui manutenzione hanno contribuito Bologna, Genova, Milano e Sanità
• Il calorimetro elettromagnetico FEMC di cui è Project Leader Ivano Lippi mantenuto quasi interamente dal gruppo di Padova
• Il luminometro STIC mantenuto in gran parte dai gruppi italiani di Bologna, Milano,Padova,Torino e Trieste. M.Paganoni (MI) è il responsabile della misure di luminosità in DELPHI.
• Il luminometro a piccolissimo angolo VSAT mantenuto da Torino e Trieste assieme a Lund. Torino è anche responsabile delle misure di luminosità relativa fornite da questo calorimetro.
• Il RICH a cui contribuisce significativamente il gruppo di Genova e di cui Valerio Gracco è il Project Leader.
• I piani di contatori di veto a piccolo angolo per migliorare la copertura e l'identificazione dei fotoni in avanti ed i calorimetri a 40 gradi sviluppati per migliorare l'ermiticità di DELPHI. A. Benvenuti è il Project Leader di questo progetto.

É da ricordare anche la responsabilità INFN (Bologna, Genova, Roma 2) del Trigger generale dell'esperimento di cui V. Canale (Roma 2) è il Project Leader.

É continuata la produzione di eventi MC d’interesse generale a Padova e Milano.

É continuata un'intensa attività di preparazione delle simulazioni e di produzione e scanning on line degli eventi interessanti in modo che le analisi di LEP2 potessero essere svolte in tempo reale.

Gli italiani sono stati come sempre in primo piano nell'analisi fisica con lo sviluppo di nuovi e originali metodi e l'assunzione di rilevanti responsabilità, come è descritto in dettaglio nei rapporti di ogni gruppo.

Riassumo qui le persone che hanno incarichi ufficiali in DELPHI.

Bologna:

• A.C. Benvenuti Project Leader contatori a scintillazione

Genova:

1. V, Gracco Project Leader del Rich.

Milano:

Padova:

1. M.Mazzucato Membro del Coordinamento e del DEC con responsabilità delle attività Offline di software e calcolo,

Roma 2:

• L.Di Ciaccio membro del Coordinamento e del DEC, data taking coordinator e convener misura Vcb, V.Canale Project Leader del trigger.

Roma 3:

• Toni Baroncelli segretario Speakers Bureau che gestisce le presentazioni alle conferenze

Torino:

• L. De Maria: miglioramento del tracking in avanti
• M. Bigi: software ermeticità per l'energy flow

Trieste:

• F.Cossutti responsabile software di analisi DELPHI, A. De Angelis (Attualmente CERN staff) responsabile software analisi

Segue ora una descrizione dettagliata delle attività di ogni sezione.

Nel 1998 il gruppo di Bologna ha contribuito ai seguenti progetti:

1. Mantenimento della High-density Projection Chamber (HPC), in particolare del trigger.
2. Mantenimento dello Small angle TIle Calorimeter (STIC) e dei piani di anticoincidenze per identificare i fotoni (STIC-VETO).
3. Mantenimento e calibrazione degli identificatori di fotoni a 40 gradi, essenziali per diminuire il fondo nella ricerca di nuove particelle ad alta energia [project leader: A.C. Benvenuti].
4. DAS e slow-controls. Mantenimento del software che gestisce i messaggi di errore.
5. Trigger centrale [project leader fino a febbraio: G. Valenti].

Sono continuate le ricerche di nuove particelle analizzando i dati raccolti a LEP2. Sono stati ottenuti nuovi limiti sulla produzione di particelle a vita media relativamente lunga, in particolare coppie di s-tau, s-muoni e s-elettroni in un Gauge Mediated Susy breaking scenario. Sono stati presentati anche nuovi limiti sulla produzione di chargini quasi degeneri in massa col neutralino piu` basso, sfruttando sia la presenza di un fotone radiativo di stato iniziale che la vita media nel caso di differenze di massa molto piccole.

Sono stati inoltre ottenuti i primi limiti nella ricerca di nuova fisica nei decadimenti del W, studiando il decadimento in chargino-neutralino per speciali valori dei parametri della supersimmetria.

* Responsabilità del gruppo nella gestione e ottimizzazione del rivelatore:

HPC: P.Morettini responsabile slow control

RICH: V.Gracco project leader (da Giugno '97)

A.Petrolini responsabile slow control

M.Sannino responsabile on-line.

* FCA*

Durante l'estate è stato fatto un run conclusivo sul fascio alla zona West che ha dimostrato il buon funzionamento sia del detector che dell'elettronica di lettura. Un poster sui risultati precedentemente ottenuti è stato presentato da Petrolini alla Conferenza di Vienna (feb 98).

* Analisi Higgs nel canale e⁺e^-

R. Contri, R. Monge, P. Morettini e F.Ferro (laureando), R. Zoppi (laureando)

La ricerca del bosone di Higgs è proseguita, con progressivi miglioramenti dell'analisi, in particolare per quanto riguarda l'identificazione e la ricostruzione degli elettroni. E’ stata completata l'analisi dei dati a 183 GeV (raccolti nel 1997) e redatto un lavoro (concernente ovviamente tutti i canali) in corso di pubblicazione.

Lo studio del canale con stato finale e⁺e^- è stato esteso all'analisi di tutti i dati raccolti nel 1998 a circa 189 GeV, non è stato trovato alcun candidato dopo la richiesta di b-tagging.

* Fisica del B a LEP 100 con il rivelatore DELPHI (F. Parodi)

A settembre si è organizzata a Genova la DELPHI week. Ció ha richiesto l'impegno di diverse persone del gruppo, oltre al buon supporto fornitoci dalla Sezione.

Il gruppo ha partecipato agli shift generali di DELPHI oltre a quelli dei rivelatori dove abbiamo specifiche responsabilità, HPC e RICH.

- HPC:

1. calibrazione (S.Ragazzi,T.Tabarelli). Prodotta 1 nota interna.
2. calibrazione scala con eventi Bhabha e prestazioni del calorimetro (M.Calvi)

- STIC:

1. software (M.Bonesini,P.Ferrari,M.Paganoni)
2. manutenzione del rivelatore (M.Bonesini, P.Negri, M.Paganoni, F.Terranova)

Prodotte 2 note interne.

- VSAT:

1. manutenzione del rivelatore (P.Negri). Prodotta 1 nota interna.

RESPONSABILITÀ RIVELATORI:

- S.Ragazzi Project Leader HPC

- M.Paganoni Responsabile software STIC

RESPONSABILITÀ ANALISI:

M.Paganoni: Misura della Luminosita di DELPHI

M.Calvi: Convenor team analisi e⁺e^-

M.Calvi: Convenor leptoni per la fisica del b

M.Calvi: Membro working group LEP per la fisica del b

C.Matteuzzi: Convenor analisi TGC

C.Matteuzzi: Chairperson combination group LEP-TGC

RESPONSABILITÀ GENERALI:

C.Matteuzzi Chairperson dell'editorial board, responsabile di tutte le pubblicazioni DELPHI. Membro del Coordination Panel di DELPHI

Nel 1998 il gruppo Microvertice di DELPHI si è prioritariamente dedicato all'ottimizzazione del funzionamento del rivelatore a pixel che costituisce l'estensione nella regione in avanti del Silicon Tracker e al mantenimento della parte Barrel del Silicon Tracker, costituito di rivelatori a microstrip di silicio, sia a singola che a doppia faccia.

L'estensione della copertura angolare del Microvertice di DELPHI fino a 10 gradi, cosí come un efficiente rivelatore di vertice in grado di assicurare buone prestazioni di b-tagging è essenziale per le ricerche di fisica a LEP 2: higgs, ricerca di particelle supersimmetriche, triple Boson vertex, etc.

Un grosso impegno è stato dedicato alla raccolta dei dati, sia dal punto di vista hardware che software, con il completamento degli strumenti per il controllo in linea del rivelatore e con l'usuale partecipazione ai turni centrali.

Il gruppo si è assunto anche la responsabilità dell'allineamento di tutto il rivelatore DELPHI.

Inoltre ha proseguito i suoi impegni relativi al mantenimento e utilizzo del sistema di slow control del VD, di cui C. Meroni è stata coordinatrice.

Per quanto riguarda l'analisi di fisica è stata effettuata la misura dell'elemento di matrice V_ub, utilizzando un nuovo metodo basato sulla ricostruzione dell'adrone di decadimento dal B, con una consistente riduzione dell'errore dipendente dal modello.

Entrambe le misure sono state presentate alle conferenze di Moriond e Vancouver (ICHEP)

Nell'ambito delle responsabilità delle attività di Delphi: M.Caccia è Project-Leader del Very Forward Tracker.

E. Piotto è responsabile dell'allineamento dell'intero rivelatore DELPHI e fa parte del Software steering panel.

Oltre alle pubblicazioni generali di DELPHI, vi sono le seguenti pubblicazioni, specifiche dell'attività di membri del gruppo:

1) K.H.Becks et al., Nucl. Instrum. Methods A409 (1998), 1-3 229-31

2) K.H.Becks et al., Nucl. Instrum. Methods A418 (1998), 15-21

3) P. Chochula et al., Nucl. Instrum. Methods A412 (1998), 304-328

Ha contribuito alla manutenzione e al run del VD.

Ha contribuito alla manutenzione dello STIC (luminometro)

Ha contribuito alla produzione degli eventi MC generali.

Incarichi e responsabilità ufficiali

• M.Mazzucato Membro del Coordinamento e del DEC con responsabilità delle attività Offline di software e calcolo.
• I.Lippi Project Leader FEMC
• F.Simonetto co-Convener superteam studio dei b e c
• De Min Convener team di ricerca nuove particelle in canali leptonici
• P. Checchia membro working group LEP — Oscillazioni del B.

L'attività di analisi dei dati raccolti a LEP da parte del gruppo di Padova ha riguardato nel 1998 i seguenti campi di ricerca:

- LEP 1: Fisica dei quark pesanti

L'attività di analisi ha riguardato i seguenti argomenti:

a) Determinazione di V_cb e produzione di D**

La misura di V_cb ottenuta risulta attualmente la piú precisa.

Il risultato ottenuto è compatibile con le misure esistenti, basate su approcci differenti.

b) Oscillazioni dei B

Vi è una partecipazione di Padova al "LEP B oscillation Working Group", il gruppo di LEP che è stato istituito per mediare i risultati sulle oscillazioni del B ottenuti inizialmente dai quattro esperimenti LEP ed esteso successivamente anche a CDF e SLD. Risultati di questo gruppo sono stati presentati alle conferenze invernali (LEPBOSC 98/1 ) e estive (LEPBOSC 98/3) e inclusi dal "Particle Data Group" del 1998 (LEPBOSC 98/2).

É in preparazione una descrizione tecnica dei metodi usati da inviare a Nuclear Instruments and Methods.

Il risultato finale ottenuto ha un errore di ~ 8% (statistico + sistematico), e conferma una misura di vita media ~ 3 deviazioni standard piu' bassa della vita media dei mesoni B.

Nell'ambito dello studio del branching ratio semileptonico del quark b è proseguita l'attività degli anni precedenti, allo scopo di giungere ad un risultato finale. All'interno del gruppo è stata mantenuta l'attività di studio delle prestazioni degli algoritmi di identificazione dei leptoni.

La determinazione dell'efficienza di identificazione degli elettroni viene ottenuta mediante studio di campioni di eventi Compton e fotoni convertiti in coppie e⁺e^-, la determinazione del fondo di leptoni (e-µ) non prompt mediante studio di un campione di eventi con basso contenuto di beauty ottenuto mediante analisi di vita media.

I risultati verranno inclusi in un articolo che sarà pubblicato prossimamente.

In particolare tre canali sono stati studiati in dettaglio:

• fotone singolo
• due fotoni con energia mancante
• due (o piú) fotoni senza energia mancante

a) fotone singolo

b) due fotoni con energia mancante

c) due (o piú) fotoni senza energia mancante

Questo canale costituisce un processo previsto dal modello standard. I due (o piú) fotoni sono prodotti tramite lo scambio di un elettrone nel canale t. La sezione d'urto è quindi calcolabile in QED. un'eventuale deviazione dei dati di LEP dalle previsioni richiederebbe l'introduzione di nuove interazioni tra elettrone e fotone ("contact terms") oppure segnalerebbe l'esistenza di stati eccitati dell'elettrone (come assunto dai modelli composti) .

I Risultati con i dati a 183 GeV sono stati pubblicati: Phys. Lett. B433 (1998) 429, quelli a 189 GeV, prima parte, sono stati mandati alla conferenza estiva.

Nel 1998 il gruppo è stato coinvolto sia nella presa dati dell'esperimento che nell'analisi dei dati sperimentali.

ATTIVITÀ RELATIVA ALLA PRESA DATI

Nel 1998 Lucia Di Ciaccio ha ricoperto l'incarico di Coordinatore della presa dati dell'esperimento DELPHI (Data Taking Coordinator).

Si tratta di un incarico di grande responsabilità che consiste nell'organizzare la presa dati in tutti gli aspetti: funzionamento dei rivelatori, online, sicurezza, organizzazione degli shifts, controllo della qualità dei dati. IL DTC tiene inoltre i contatti tra l'esperimento DELPHI e gli esperti dell'acceleratore LEP.

Durante la presa dati del 1998 Vincenzo Canale è stato il responsabile del sistema di trigger dell'esperimento. Nel 1998 sono state completate le installazioni dei nuovi moduli per la gestione delle temporizzazioni dell'acquisizione delle diverse parti del rivelatore. Sono state applicate le nuove configurazioni di trigger per contenere il tasso di conteggio pur mantenendo una efficienza elevata per i canali di fisica standard di LEP2 (produzione WW, etc.) e consentendo un'efficienza ragionevole per possibili canali di fisica nuova (SUSY, etc.). L'analisi dei dati di trigger è stata automatizzata ed inserita nel controllo della qualità dei dati per controllare la stabilità temporale delle efficienze di trigger.

ANALISI DEI DATI SPERIMENTALI

In relazione all'analisi dei dati sperimentali, le attività svolte riguardano sia la fase di LEP1 che i dati di alta energia. L'analisi dei dati di LEP1 è stata essenzialmente un approfondimento nello studio delle oscillazioni dei mesoni B⁰ neutri. Paolo Privitera condivide con A. Stocchi (LAL Orsay) la responsabilità di convenor del gruppo di analisi di DELPHI delle oscillazioni dei mesoni B neutri.

Per quanto riguarda la misura di M_w si è proseguito con i dati del 1997 lo studio con il metodo sviluppato a Roma II (Jet Direction Method) nel canale dei 4 jets che presenta alcuni vantaggi e semplificazioni rispetto ai metodi canonici di misura con la ricostruzione completa. L'analisi dei dati è tuttora in corso.

HPC: Il gruppo ha mantenuto la gestione del primo livello di triggerdel calorimetro elettromagnetico barrel 'HPC'. Nella fase di preparazione della macchina e nella prima fase della presa dati i fisici del gruppo hanno verificato e messo a punto la componente del trigger di cui hanno la responsabilità.

Il monitoraggio del corretto funzionamento è continuato durante tutta la fase di presa dati.

Il gruppo ha inoltre gestito la totalità del rivelatore HPC per un periodo di circa 3 settimane secondo una prassi consolidata che fa ruotare la responsabilità delle operazioni durante la presa dati tra tutti i gruppi coinvolti nella costruzione e gestione del calorimetro stesso.

Contributo all'analisi dell'esperimento

RESPONSABILITA’:

- VSAT (F.Bianchi, D.Gamba, G.Rinaudo, A Romero)

Nel 1998 il gruppo di Torino ha avuto un ruolo determinante nella manutenzione del VSAT (luminometro a piccoli angoli, utilizzato per controllo fondi LEP, misure on line e offline di luminosità).

G. Rinaudo ha la responsabilità di fornire la luminosità con il VSAT.

Abbiamo la responsabilità dei programmi di simulazione e ricostruzione.

- STIC

(M.Bigi, E.Migliore, A.Romero)

Sullo STIC (luminometro di Delphi) E.Migliore ha la responsabilità del monitor on line e contribuisce con M. Bigi alla misura della luminosità.

Torino partecipa alla manutenzione del rivelatore durante la presa dati e durante i montaggi/smontaggi.

- BOM (Beam Position Monitor)

( E.Migliore)

E.Migliore ha continuato il lavoro degli anni precedenti.

- Contatori di Ermeticità

(M.Bigi)

M.Bigi è stato responsabile per vari mesi della presa dati e del controllo di qualità dei contatori

1. Partecipazione alla presa dati;
2. Partecipazione all'analisi dei dati.

Il gruppo ha contribuito alla presa dati per la parte che gli compete e con un periodo di DAS Coordinator (Vallazza).

Il gruppo è stato impegnato in diverse attività sull'analisi:

Nel 1999 prevediamo di concentrarci sulla presa dati a 189 GeV, sulla prosecuzione delle analisi alle energie di 161, 172, 183, 189 GeV e sul completamento delle analisi a LEP I (eventi adronici, asimmetria dell's).

Continueremo a fornire supporto tecnico all'event server dell'esperimento.

ELENCO PUBBLICAZIONI GENERALI DI DELPHI

1 Phys. Lett. B440 (1998), 203

2 Phys. Lett. B433 (1998), 429

3 Phys. Lett. B426 (1998), 231

4 Phys. Lett. B425 (1998), 399

5 Phys. Lett. B441 (1998), 479

6 Phys. Lett. B423 (1998), 194

7 Phys. Lett. B439 (1998), 209

8 E. Phys. J. C5 (1998), 585

9 Phys. Lett. B420 (1998), 140

10 E. Phys. J. C2 (1998), 581

11 Phys. Lett. B418 (1998), 430

12 Phys. Lett. B426 (1998), 193

13 Phys. Lett. B416 (1998) 233

14 Phys. Lett. B426 (1998), 411

15 E. Phys. J. C2 (1998), 1

16 E. Phys. J. C4 (1998), 1

17 E. Phys. J. C1 (1998), 1

18 Phys. Lett. B416 (1998), 247

CMS

Sezione di Bari: M.Abbrescia, M.Angarano, V.Augelli, A.Bader, D.Creanza, M.DePalma, L.Fiore, G.Iaselli, T. Ligonzo, F.Loddo, G.Maggi, M.Maggi, B.Marangelli, N. Marinelly, S.My, S.Natali, S.Nuzzo, M.G.Pugliese, A.Ranieri, G.Raso, F.Romano, F.Ruggieri, L.Schiavulli, G.Selvaggi, L.Silvestris, P.Tempesta, G.Zito

Sezione di Bologna: P.Capiluppi, M.Cuffiani, G.M.Dalla Valle, I.D’Antone, P.Frabetti, P. Giacomelli, C. Grandi, M.Guerzoni, S.Marcellini, P.Mazzanti, A.Montanari, F.Odorici, A.M.Rossi, T.Rovelli, G.Siroli, G.Valenti

Sezione di Catania: S.Albergo, V.Bellini, D.Boemi, P.Castorina, S.Costa, L.Lo Monaco, M.Marinelli, E. Milani, F.Palazzolo, A. Paoletti, R.Percolla, M.Pillon, R.Potenza, V.Russo, A.Tricomi, C.Tuvé, G.Verona Rinati

Sezione di Firenze: U.Biggeri, E.Borchi, M.Bruzzi, M.Capaccioli, G.Castellini, E.Catacchini, C.Civinini, R.D’Alessandro, E.Focardi, G.Landi, M.Lenzi, M.Meschini, G.Parrini, G.Pregno, S.Pirollo, M.Pieri, S.Sciortino, E.Troiani

Sezione di Genova: P.Fabbricatore, S.Farinon, R.Musenich, C.Priano

Sezione di Padova: P.Azzi, N.Bacchetta, M.Benettoni, D.Bisello, G.Busetto, A.Candelori, A.Castro, S.Centro, P.Checchia, E.Conti, M.Da Rold, M.De Giorgi, A.De Min, U.Dosselli, C.Fanin, F.Gasparini, U.Gasparini, R.Giantin, A.Giraldo, P.Guaita, I.Lippi, M.Loreti, R.Martinelli, A.T.Meneguzzo, A.Neviani, A.Paccagnella, M.Pegoraro, L.Pescara, P.Ronchese, A.Sancho Da Ponte, P.Sartori, F.Simonetto, L.Stanco, I.Stavitski, E.Torassa, L.Ventura, P.Zotto, G.Zumerle

Sezione di Pavia: V. Arena, S. Altieri, G. Belli, G.Gianini, S.P.Ratti, C.Riccardi, L.Viola, P.Vitulo

Sezione di Perugia: G.Anzivino, A.Aragona, M.Baroncini, G.M.Bilei, P.Cenci, P.Ciampolini, P.La Riccia, Y.Li, G.Mantovani, D.Passeri, P.Placidi, L.Roselli, A.Santocchia, L.Servoli, M.Valdata, V.Wang

Sezione di Pisa: F.Angelini, G.Bagliesi, A.Basti, R.Bellazzini, L.Borrello, C.Bozzi, P.Braccini, A.Brez, R.Carosi, R.Castaldi, G.Chiarelli, M.Chiarelli, M.D’Alessandro, M.Dell’Orso, R.Dell’Orso, S.Donati, S.Dutta, A.Frediani, A.Giambastiani, P.Giannetti, A.Giassi, G.Iannaccone, F.Ligabue, N.Lumb, G.Magazzu, M.M.Massai, A.Messineo,E.Meschi, F.Morsani, F.Palla, A.Papanestis, G.Punzi, F.Raffaelli, R.Raffo, F.Rizzo, G.Sanguinetti, G.Spandre, M.A.Spezziga, A.Starodumov, A.Talamelli, R.Tenchini, G.Tonelli, S.Toropine, E.Troiani, C.Vannini, A.Venturi, P.G.Verdini, V.Volpe, F.Zetti, Z.Xie

Sezione di Roma 1: P.Atzeni, S.Baccaro, L.M.Barone, B.Borgia, F.Castelli, F.De Notaristefani, I.Daffinei, G.deCanio, M.Diemoz, A.Festinesi, A.Leone, E.Longo, M.Mattioli, M.Montecchi, G.Organtini, M.Puccini, E.Tabet, R.Torlone, E.Valente, A.Zucchini

Il 1998 e 99 sono due anni importanti per CMS. In questo periodo deve infatti avvenire il passaggio dalla fase di R&D verso quella di costruzione. Nel 1998 si è conclusa una prima fase di questo passaggio, con l’approvazione dell’ultimo dei Technical Design Report dei rivelatori, quello del rivelatore centrale di tracce. È anche iniziata la fase successiva, con la approvazione dell’Engineering Design Review del magnete e quella, per ora solo parziale in quanto non ha riguardato l’elettronica di trigger e readout, dei rivelatori di µ.

Quanto segue è il consuntivo dell'attività svolta dai gruppi italiani nel 1998.

Magnete Superconduttore (Genova)

Nel corso del 1998 la Sezione di Genova ha partecipato attivamente alla progettazione del solenoide prendendosi direttamente carico delle attività di pre-industrializzazione dell’avvolgimento del solenoide. Ha inoltre effettuato test di qualificazione delle giunzioni

1 — Attività di progettazione

• È stato effettuato uno studio mirante a stabilire l'effetto sullo stato di carico meccanico degli isolamenti dovuto a difetti di avvolgimento. Si è trovato che la deformazione del conduttore, dovuta alla piegatura, è tale da provocare vuoti tra le spire. Tali vuoti una volta riempiti di resina possono provocare una deformazione pericolosa dell'isolamento circostante. Per evitare ciò è stato proposto, ed approvato dal Magnet Technical Board, di aumentare lo spessore di isolamento interspira da 0.64 a 1.00 mm.
• Sono stati effettuate numerose analisi termiche con ANSYS per verificare la temperatura massima locale dovuta a riscaldamento ohmico di giunzioni intra-strto
• È stata riverificata la stabilità termica rispetto a disturbi tramite analisi basate sul codice HEATING
• Le attività di progettazione svolte sono state riportate all'Engineering Design Review svoltosi a Saclay nel periodo 2-4 Dicembre 1998.

2 - Pre-industrializzazione dell'avvolgimento

La assegnazione alla Sezione di Genova della responsabilità della progettazione e dei test di prototipi necessari per la definizione delle specifiche di gara è stata sancita da un accordo tra CERN ed INFN (Agreement K528/EP-CMS). Le attività nel 1998 sono state:

• Studio ingegneristico dei metodi di realizzazione della bobina superconduttrice, che ha portato a congelare il progetto sulla ipotesi di costruzione modulare della massa fredda. Sono state inoltre effettuate prove di piegatura del conduttore.
• Sviluppo dei componenti critici della linea di avvolgimento, tra questi il cilindro di supporto avente un diametro di 7 m.
• Progettazione di un prototipo di linea di avvolgimento e costruzione di un modello di linea allo scopo di dimostrare la fattibilità di una tecnica di avvolgimento per un conduttore rinforzato.

3 - Qualificazione delle giunzioni

Sono state provate elettricamente numerose giunzioni tra cavi superconduttori prototipo, effettuate sia con tecniche MIG che a fascio di elettroni. Le misure sono state effettuate alla temperatura di 4.2 K, campi magnetici da 3 a 5 T e correnti intorno ai 20 kA.

(Bari, Catania, Firenze, Genova, Padova, Perugia, Torino, Pisa)

Il 1998 è stato un anno di fondamentale importanza per lo sviluppo del progetto del Tracker di CMS. Nei primi mesi dell'anno infatti è stato ultimato il Technical Design Report del progetto e presentato il relativo documento (CERN/LHCC 98-6 CMS TDR 5) il 15 Aprile al comitato di LHCC per l'approvazione. I Referees del progetto hanno posto tutta una serie di domande su alcuni punti importanti del progetto stesso a cui è stato risposto in dettaglio con documenti scritti giustificando le risposte con misure su fasci di test beams e con prove di laboratorio.

Successivamente, dopo aver presentato e discusso col comitato CORE anche la parte finanziaria del progetto ed avere avuto parere favorevole sulla congruità dei costi, il progetto è stato approvato dal comitato LHCC nel mese di Luglio. Il comitato contestualmente all'approvazione ha richiesto la realizzazione di una serie di milestones per l'anno 1999 che dovranno essere positivamente superati prima di poter iniziare nei primi mesi dell'anno 2000 la costruzione del rivelatore. I principali milestones in cui sono maggiormente coinvolte le istituzioni italiane sono i seguenti:

a) Definizione finale dei sensori del tracciatore al silicio.

b) Prototipo della meccanica del Barrel del silicio (layer # 3).

c) Prototipo della meccanica del Forward del silicio (un disco completo).

d) Engineering Design Review del tracciatore al silicio.

e) Verifica della produzione industriale delle MSGC.

f) Test di sopravvivenza delle camere precedenti sul fscio del PSI.

g) Engineering Design Review del tracciatore a MSGC.

L'attività prevalente dei gruppi italiani nella seconda metà del 1998 è stata quindi quella di iniziare la preparazione di questi importanti milestones previsti per il 1999 dal cui successo dipenderà l'inizio della costruzione del Tracker di CMS durante l'anno 2000.

• Rivelatori a silicio:

(Bari, Catania, Firenze, Padova, Perugia, Torino, Pisa)

L'attività della collaborazione italiana del tracciatore a silicio si è concentrata principalmente su tre temi:

a) stesura del TDR

b) R&D sui rivelatori e qualificazione su fascio di moduli irraggiati

c) preparazione delle milestones richieste dall'LHC Committee per il 1999

a) Technical Design Report

Con la stesura del TDR sono stati definiti tutti i dettagli tecnici del progetto: dalle specifiche dei sensori al nuovo disegno della meccanica della parte "barrel" del tracciatore. I 5 strati cilindrici compresi fra 21 e 63.5 cm di raggio sono stati organizzati su una struttura in fibra di carbonio con cavi e canali di raffreddamento integrati. Per aumentare la modularità ciascun cilindro è costruito accoppiando due semicilindri completi di rivelatori ed elettronica di lettura.

È stato inoltre effettuata una simulazione completa del tracciatore che ha permesso l'analisi realistica delle sue prestazioni (efficienza di hit, efficienza di ricostruzione di tracce isolate ed all'interno di b-jets di 200 Gev di impulso trasverso, risoluzione di impulso in standalone, allineamento).

b) R&D sui rivelatori e qualificazione su fascio di moduli irraggiati

Il risultato principale dell'R&D sui rivelatori nel corso del '98 è stata l'ottimizzazione delle caratteristiche geometriche dei sensori (pitch di lettura, capacità interstrisce, dettagli di disegno) sia della parte barrel che della zona in avanti. Sono state realizzate serie di prototipi su wafer da 4" capaci di sopportare tensioni di breakdown superiori a 500V e con percentuali di strisce difettose inferiori all'1%. È proseguito lo studio sulle strutture multiguard; è stata avviata l'analisi degli effetti sulle prestazioni generali di substrati a bassa resistività (1-2 KOhmcm) e di diversa orientazione cristallina (<100>); è stata infine prodotta una piccola serie di prototipi su wafer da 6".

Le prove su fascio si sono concentrate sul comportamento di rivelatori pesantemente irraggiati.

Sono stati sottoposti a test rivelatori prodotti da diverse compagnie ed irraggiati con dosi molto elevate (valori tipici di fluenze per neutroni comprese fra 10exp14 e 4x10exp14) per capire i margini di operazione e di sicurezza del tracciatore nel suo complesso. In particolare è stata raccolta una buona statistica sull'andamento della tensione di svuotamento in funzione della dose assorbita e sull'efficienza di ricostruzione di hit in funzione del rapporto segnale/rumore in rivelatori pesantemente irraggiati. Sono stati valutate diverse geometrie (rettangolari e a "wedge") e diversi pitch di lettura (valori compresi fra 50 e 240 micron). Sono state esaminate diverse condizioni di operazione in funzione della tensione di polarizzazione e della temperatura del sistema. Sono state ripetute le misure a distanza di mesi per verificare la stabilità del comportamento. Come risultati principali di questo lavoro abbiamo provato che è possibile operare stabilmente rivelatori single-sided irraggiati ben oltre le dosi corrispondenti a 10 anni di operazione di LHC (1.6x10exp14).

Nell'ultimo test beam è stato messa a punto la catena completa di lettura dell'elettronica finale e si sono avuti i primi risultati delle prestazioni di moduli equipaggiati con il chip di read-out finale (APV6) completo di pipeline analogica e circuito di deconvoluzione del segnale.

c) Preparazione delle milestones richieste dall'LHC Committee per il 1999.

Sono state infine definite con i referee di LHCC le milestones 1999 preliminari alla costruzione vera e propria del rivelatore. Si tratta essenzialmente di:

a) definizione finale dei sensori; b) costruzione di prototipi meccanici full-size di un semicilindro del barrel e di un disco completo della parte end-cap; c) realizzazione del prototipo 0 dei moduli single and double-sided. La verifica di queste milestones è prevista per il Novembre 1999.

L'attività del gruppo nell'anno '98 si è concentrata principalmente nella preparazione e realizzazione di due periodi di test su un fascio di altissima intensità del PSI di rivelatori MSGC in preparazione degli importanti milestone del 1999 che dovranno dimostrare la capacità delle camere prodotte industrialmente di sopravvivere senza danni alle piú alte luminosità previste ad LHC. Sono state quindi progettate e realizzate nuove maschere per la produzione di una serie di 100 MSGC con lettura e alimentazione HV da entrambi i lati del rivelatore come specificato nel TDR per il barrel di CMS. Inoltre nella prima parte del '98 è stata completata la serie di moduli B1 del "Milestone project".

Durante il '98 sono stati anche sviluppati rivelatori di nuova concezione, molto meno costosi delle MSGC, le MGD(Micro Groove Detector) e le MGD+GEM e sono state anch'esse esposte al fascio del PSI.

• Test beam pM1 (PSI): pioni e protoni di 350-500 MeV
• Sono state sottoposte a test due MSGC costruite con la tecnologia prevista in CMS: P10 ed un rivelatore di B1. Sono stati anche esposti al fascio del PSI alcune nuove camere di tipo MGD, realizzate con la tecnologia avanzata dei circuiti stampati alcune di esse accoppiate ed altre no ad uno stadio di preamplificazione (GEM) ottenuto con una sottile "mesh" con entrambe le facce, superiore ed inferiore, a tensione. Tale GEM viene interposta tra l'elettrodo di drift e la MDG a distanza di alcune centinaia di micron (400-800) da quest'ultima.

Scopo del test:

- Aumentare il flusso totale integrato sulla MSGC P10 già precedentemente sottoposta a test a T10 (CERN-PS, pioni di 3 GeV a rate medio di 2KHz/mm2) e a pM1 per un totale di circa 169 ore di presa dati al rate di LHC. Sono stati presi dati ad un rate di circa 10 KHz/mm2 per un periodo di 15 giorni alle tensioni di lavoro stabilite per CMS (Vc=520 V e Vd=3500 V). Nessuna variazione apprezzabile del guadagno rispetto al valore ottenuto nei precedenti test è stata osservata durante tutto il periodo di test.

- Controllare la stabilità in guadagno ed il comportamento ad alti flussi di particelle del prototipo di B1 e dei nuovi rivelatori. Monitoraggio delle distribuzioni in ampiezza d'impulso, rapporto segnale-rumore e correnti sui diversi elettrodi.

c) "Milestone project" B1 e prototipi MSGC con lettura su entrambi i lati.

- L'attività è consistita nel completamento della produzione dei moduli di B1 MSGC con cui equipaggiare un ottante di una delle ruote del "barrel" di CMS e nella successiva ispezione ottica e test ad alta tensione (540/3500 V).

Su un totale di 63 rivelatori sottoposti a ispezione ottica è risultata per rivelatore una media di 13 strip con difettosità di tipo "open". Sottoposti a test HV 36 rivelatori: misurata una sovraccorente in media su circa 8 strip per detector.

- Sono poi state progettate e realizzate le nuove maschere per i prototipi di MSGC con lettura e alimentazione su entrambi i lati secondo le specifiche descritte nel TDR del Tracker di CMS. La produzione di primi 20 prototipi con Passivazione Avanzata e coating S9800 è prevista per Marzo-Aprile 99.

CMS-ECAL (Roma)

Nel 1998 il gruppo, in continuità con l'attività del 1997, ha contribuito alla fase di R&D riguardante il calorimetro elettromagnetico a cristalli di PWO concentrandosi su tre attività principali:

1. la caratterizzazione dei cristalli e il problema della loro resistenza alle radiazioni,
2. il comportamento dei fotorivelatori (APD) in ambiente ad alta radiazione e lo sviluppo di un sistema per alimentare questi fotorivelatori
3. la progettazione della struttura meccanica

La fase di R&D inerente il danno da radiazione dei cristalli nel 1998 ha riguardato in particolare i cristalli provenienti dai produttori cinesi. Lo studio sul doping con ioni trivalenti (La, Lu, Y) è stato esteso a drogaggi misti con ioni trivalenti e pentavalenti e a cristalli della dimensione finale di 23 cm.

L'attività di R&D sugli APD è proseguita nel 98 in particolare sullo studio delle proprietà di annealing in funzione della temperatura. Le ditte produttrici (Hamamatsu ed EG&G) hanno lavorato per fornire rivelatori con caratteristiche piú uniformi possibile e affidabili anche in ambiente soggetto ad alte fluenze di neutroni. Questa fase si è conclusa con il test di circa 400 APD, cui il gruppo ha partecipato in modo sostanziale, che ha portato alla scelta finale del fotorivelatore. Una volta definito il fotorivelatore, ci siamo occupati dello sviluppo del sistema di alimentazione. Si tratta di progettare un sistema "intelligente" in grado di controllare la stabilità in tensione a circa 20 mV di centoventimila canali. Il gruppo ha contribuito alla stesura delle specifiche. Sono state individuate almeno due ditte che hanno espresso un forte interesse a realizzare tale sistema ed il gruppo seguirà la fase di R&D verificando che i prototipi proposti soddisfino la qualità richiesta per il buon funzionamento del calorimetro. Per quanto riguarda la struttura meccanica, il gruppo ha la responsabilità del progetto dei cestelli necessari a sostenere i sottomoduli alveolari contenenti i singoli cristalli, e del loro sistema di chiusura a griglia. Data la complessità e il costo della struttura si è progettato un prototipo di modulo di tipo 2 (il secondo partendo da eta=0) in alluminio che è in corso di realizzazione e la cui funzionalità andrà verificata prima di affrontare nel 1999 la fase di costruzione vera e propria. Nel contempo sono in fase di ottimizzazione i disegni finali di griglie e cestelli di tipo 1,3,4. Il sistema di interfaccia tra griglia e meccanica relativa all'elettronica è stato controllato su una matrice di 36 cristalli per la quale il gruppo ha realizzato la parte meccanica.

Il gruppo ha la responsabilità della messa in opera e del funzionamento di uno dei due Centri Regionali per l' assemblaggio di metà della parte barrel del calorimetro (circa 30000 cristalli). Nel 1998 si è provveduto all'installazione presso i Laboratori dell'Enea alla Casaccia delle strutture generali necessarie al Centro. In particolare è stata resa operativa tutta la parte di misura automatica della qualità dei cristalli. Nell'ottobre del 1998 è partita la fase di preproduzione di cristalli finali in Russia e con i primi duecento cristalli è in corso l'intercalibrazione con il Centro Regionale del CERN.

CAMERE A DERIVA PER MU (Bologna, Padova, Torino)

L’attività nel 98 si è concentrata sulla finalizzazione del progetto in vista dell’inizio della costruzione nel 99.

La camera MB96, prototipo in scala reale di una delle camere del sistema, è stata soggetto di una serie estensiva di test, sia in laboratorio che su fascio di test al CERN in condizioni di irraggiamento di elevata intensità, superiore a quella che ci si aspetta in LHC. Il comportamento è stato in ogni caso quello atteso.

Una ridiscussione del disegno globale del rivelatore ha portato alla decisione di rimuovere, nella quarta stazione, il superlayer che misura la coordinata z, parallela ai fasci. Si ottiene in questo modo una sensibile riduzione del costo complessivo con trascurabili effetti sulle prestazioni, come hanno mostrato simulazioni sia del trigger del sistema che della ricostruzione off-line. Tale modifica del progetto è stata approvata dal Comitato LHCC.

Sono stati definiti i progetti e costruiti prototipi delle attrezzature per la produzione dei prelavorati necessari all’assemblaggio delle camere, quali i piani con gli elettrodi di formatura di campo ed i catodi della cella di deriva. I prototipi verranno utilizzati dai collaboratori di Madrid per la costruzione del prossimo prototipo di camera. È pure proseguita la progettazione della strumentazione per le linee di assemblaggio ed è iniziata la preparazione della prima linea.

È proseguito lo studio delle caratteristiche strutturali della camera. I risultati non soddisfacenti delle prove di carico sia di lunga durata che distruttive hanno imposto un cambiamento nel modo di realizzare i catodi delle celle di deriva. Si è passati ad un nuovo disegno che comporta l'incollaggio laterale sui profili strutturali di alluminio a doppio T di elettrodi di alluminio isolati con un nastro di mylar. La struttura della camera è quindi realizzata con incollaggi alluminio su alluminio, che sono intrinsecamente piú affidabili degli incollaggi alluminio-plastica precedentemente usati. Le proprietà della nuova struttura meccanica sono state verificate con ulteriori prototipi e sono risultati pienamente adeguati. La modifica della struttura dei catodi ha comportato la riprogettazione degli strumenti per la produzione di massa degli stessi.

È stato completamente definito il progetto dell’elettronica residente sulla camera e prototipi sono stati provati in condizioni reali su MB96. In particolare è stato completato il progetto del chip custom di frontend. I prototipi finali sono attesi per i primi mesi del 1999.

I risultati sopra elencati, che si riferiscono agli elementi del progetto necessari per iniziare la costruzione della meccanica delle camere e dell’elettronica residente nel volume di gas, sono stati oggetto di un severo esame da parte di un comitato di esperti anche esterni alla collaborazione (Engineering Design Review) che ha approvato il progetto dando via libera all’effettuazione degli ordini necessari per la costruzione di massa.

È anche continuata l'attività di progettazione dell'elettronica per il trigger. Sono stati estensivamente provati i primi prototipi del chip ASIC che riconosce elementi di traccia in un quadrupletto per il trigger di primo livello. I test sono avvenuti sia su banco che in connessione a MB96 su fascio di test al CERN e con raggi cosmici in sede. I risultati sono pienamente soddisfacenti. È stato completato il progetto del chip ASIC per la correlazione degli elementi di traccia forniti dai diversi quadrupletti di una camera (TRACO); i primi prototipi sono attesi per la primavera del 99. E` stato realizzato il prototipo finale di un chip asic per il trigger server (TSS) che soddisfa tutte le specifiche di progetto, incluse quelle di monitoring e configurabilità da remoto, sia attraverso boundary scan sia via un sistema parallelo ad hoc.

È infine iniziato lo sviluppo delle schede di interfaccia tra l'elettronica di frontend del rivelatore e il sistema generale di Data Acquisition di CMS (DDU). Il primo prototipo è stato completato alla fine del 98 e nella prima parte del 99 sarà provata una catena completa di lettura con I cosmici.

RPC (Bari, Pavia)

Dopo il programma svolto fino al 97 per lo sviluppo di un rivelatore con efficienza (98%) e risoluzione temporale (<3 ns) anche alle elevate frequenze di conteggio previste in CMS (~1 kHz/cm2), l’attività nel 98 ha affrontato problematiche di dettaglio per la completa definizione del progetto.

• Studio delle proprietà di superficie e di volume degli elettrodi di bachelite, per misurare la rugosità con diversi tipi di superficie e risolvere i problemi legati alla misura di resistività molto elevate (~10¹¹ Ohm cm) in condizioni ambientali variabli per umidità e temperatura. Questo programma è svolto in collaborazione con altri esperimenti LHC (ALICE, ATLAS). È stato avviato un progetto per la costruzione di un sistema di misura automatica della resistività. Un prototipo minimale è già stato costruito ed usato come riferimento standard di misurazione fra i vari gruppi interessati.
• Sviluppo delle procedure per il controllo on-line della qualità dei materiali. Sono state ottimizzate le procedure di controllo della produzione di bachelite, con misure periodiche per il monitoraggio dei parametri produttivi allo scopo di relazionare valori di grandezze fisiche caratteristiche con i parametri di controllo della fabbrica (es. % resina, % volatile, FLOW ...).
• Studio per lo sviluppo del chip definitivo di front-end. È stato realizzato, in tecnologia Bi-CMOS da 0.8 micron, il progetto di un ASIC analogico composto da 8 canali, ciascuno comprendente un amplificatore di carica, uno "zero crossing discriminator" ed un driver differenziale. È stato, inoltre, sviluppato il progetto della scheda di front-end per la lettura di 16 canali.
• Studio per lo sviluppo del chip di "sorter". Sono stati effettuati i test sui 15 prototipi del chip di sorter per il trigger degli RPC. Questi ASIC, sviluppati in tecnologia Bi-CMOS da 0.8 micron, hanno risposto alla specifiche di progetto, ed è allo studio la possibilità di integrare un algoritmo per il riconoscimento di eventi "ghost" utilizzando una tecnologia più spinta per ridurre ulteriormente il tempo di latenza.
• Test di irraggiamento alla GIF del Cern e presso il telescopio di Bari. È in corso una sperimentazione con sorgenti gamma. Alcuni rivelatori di grandi dimensioni sono in funzione sia nella Gamma Irradiation Facility del CERN, sia nella irradiation facility presso il Dipartimento-Sezione INFN di Bari, in ambiente di elevato fondo gamma. Allo scopo di valutare eventuali effetti di invecchiamento si intende operare questi rivelatori in condizioni critiche per un tempo abbastanza lungo, tale da integrare una dose significativa rispetto a quella attesa in CMS.Allo scopo di interpretare i risultati e di effettuare una misura della sensitività del rivelatore ai gamma, è stata avviato una studio di simulazione delle sorgenti e della risposta dei rivelatori a flussi di particelle gamma da sorgenti. È stato usato un codice di trasporto di neutroni e gamma (MCNP4b) per simulare dettagliatamente la geometria e la sorgente della Gamma Irradiation Facility (GIF) del CERN e del bunker di irraggiamento di Bari. La simulazione dei flussi previsti ha permesso di valutare la sensibilità del rivelatore ai gamma delle sorgenti utilizzate (¹³⁷Cs e ⁶⁰Co). Parallelamente le prestazioni del rivelatore sono state valutate sul fascio di muoni X5 in condizioni di alto fondo. I risultati indicano che il valore finale della resistività volumetrica degli elettrodi di bachelite dovrebbe essere dell'ordine di qualche 10¹⁰ Ohm cm per permettere di operare ad alta rate con elevate efficienza, senza apprezzabili spostamenti del punto di lavoro al variare della rate.
• Costruzione di un prototipo dalle dimensioni finali di MB1. È in corso la costruzione un prototipo della camera MB1. S’intende in particolare approfondire il problema del supporto del rivelatore e dell’integrazione con le DT ed i dettagli per l’estrazione dei segnali e la connessione delle schede di front-end.
• Studio sulla simulazione del meccanismo di formazione del segnale. È continuato l’approfondimento dei meccanismi di formazione del segnale all’interno di un RPC. In particolare modelli opportuni per l’introduzione delle fluttuazioni nello sviluppo della carica sono stati introdotti nel calcolo degli spettri attesi. Sono stati altresì valutati eventuali effetti di carica spaziale durante lo sviluppo della valanga. Particolare attenzione è stata anche dedicata alla simulazione delle caratteristiche temporali.

L'attività di calcolo e software in CMS nel 1998 ha coinvolto tutte le Sezioni INFN impegnate nel progetto CMS. In particolare durante l'anno trascorso l'attività ha riguardato:

a) La simulazione di montecarlo per i subdetector, il trigger e l'analisi fisica. (Tutte le Sezioni)

b) La messa in opera dei database per l'inizio di produzione di alcune parti di subdetector. (Sezioni di: Ba, Ct, Pd, Pg, Pi, Rm1)

c) L'analisi dei dati prodotti dai test-beam. Alcune di queste analisi sono state effettuate utilizzando il nuovo software Object Oriented scritto in C++ e database ad Oggetti (Objectivity). (Tutte le Sezioni)

d) L'installazione e l'uso del pacchetto LHC++ (libreria HEP ad Oggetti) distribuito dal CERN, che sostituira` CERNlib e che comprende tra l'altro Objectivity (database scelto per LHC). In questo caso sono state utilizzate le licenze software della collaborazione CMS concentrate per l'acquisto e la distribuzione al CERN. (Sezioni di: Ba, Bo, Pd, Pi, Rm1, To)

e) La prima valutazione della release 1 di GEANT4 per CMS. Geant4 e` stato rilasciato nel corso del 1998 e sostituisce GEANT3 per la simulazione dei detector. GEANT4 è completamente riscritto con tecniche OO e si interfaccia naturalmente al nuovo codice di ricostruzione ed analisi. (Sezioni di: Ba, Pd, To)

f) La partecipazione allo sviluppo del programma di ricostruzione con tecniche OO, in C++, per CMS (ORCA). Il contributo italiano alla prima release del programma (rilasciato alla fine del 1998 nella prima versione) è stato notevole in particolare per le parti relative ai detector in cui l'INFN è particolarmente coinvolto. (Sezioni di: Ba, Bo, Pd, Pg, To)

g) Lo studio e la partecipazione ad un programma di R&D, che coinvolge anche CMS, per la definizione del "Computing Model" per LHC, con particolare riguardo al problema dei "Centri Regionali" di analisi e produzione (MONARC). Tale attivita` richiede la definizione del modello di analisi, la simulazione del comportamento del sistema e l'implementazione di alcuni (piccoli) test-bed. (Sezioni di: Ba, Bo, Pd, Pg, Rm1)

Pubblicazioni:

1. G.M. Bilei et al., in Phys. Res. 409A (1998) 105.

2. M. Bruzzi et al., NIM. in Phys. Res. 409A (1998) 132.

3. M. Angarano et al., NIM in Phys. Res. 409A (1998) 135.

4. N. Bacchetta et al., NIM in Phys. Res. 409A (1998), 139.

5. D. Abbaneo et al., NIM 409A (1998), 37

6. M. Abbrescia et al., NIM 409A (1998) 1

7. M. Abbrescia et al., NIM 409A (1998),43

8. M. Abbrescia et al., NIM 414A (1998),135

Sezione di Padova: M.Cerdonio, L.Baggio, V.Crivelli Visconti, G.Soranzo, L.Taffarello, J.P.Zendri

Gruppo Coll. di Trento: M.Bonaldi, L.Conti, P.Falferi, R.Mezzena, G.A.Prodi, A.Vinante, S.Vitale

Laboratori Naz. Legnaro: V.Martinucci, A.Ortolan, G.Vedovato

Sezione di Firenze: M.Inguscio, F.Marin, M.Prevedelli

Sezione di Ferrara: P.Fortini, P.Tricarico

Progressi significativi sono stati fatti sull’analisi dati in coincidenza su più rivelatori alla ricerca di segnali impulsivi. In particolare si sono studiate per la prima volta coincidenze a tre rivelatori contemporaneamente funzionanti e lo scambio dati fra i rivelatori AURIGA, EXPLORER, NAUTILUS, ALLEGRO e NIOBE è entrato in una fase operativa. Si è definito nei dettagli il protocollo di scambio dati e si sono collaudate le procedure di analisi in collaborazione con gli altri gruppi di ricerca (Roma, Baton-Rouge, Perth).

Per quanto riguarda la criogenia del rivelatore, nel 1998 si sono verificate due rotture di componenti critici del refrigeratore che hanno costretto a due interruzioni di funzionamento con risalita termica verso temperatura ambiente. Si sono manifestati inoltre anche altri malfunzionamenti minori che sono dovuti essenzialmente ad una minore affidabilità di alcuni componenti del refrigeratore dopo più di un anno di run. E’ stato sperimentato con successo il riempimento continuo del bagno principale di elio liquido del rivelatore.

Con l’obbiettivo di migliorare le prestazioni di rumore dell’amplificatore SQUID, che attualmente è il fattore limitante della sensibilità del rivelatore, sono state sperimentate diverse configurazioni dell’elettronica di front-end a temperatura ambiente. In particolare si è cercato di disaccoppiare l’elettronica di front-end dalla alimentazione e dal sistema di acquisizione utilizzando batterie e optoisolatori, senza però ottenere un risultato apprezzabile.

Per quanto riguarda lo studio di correlazioni fra eventi del rivelatore ed osservazioni elettromagnetiche di eventi astrofisici, l’unità di Ferrara ha impostato una strategia di analisi per la ricerca delle coincidenze con i Gamma-Ray-Bursts che si basa sull’utilizzo del fattore di antenna del rivelatore. Infatti, la stima del rumore di fondo delle coincidenze è fatta considerando quegli eventi GRB che sono avvenuti in corrispondenza delle zone di bassa sensibilità dell’antenna pattern.

L’attività di R&D volta a realizzare catene di trasduzione che permettano nel medio termine di migliorare sensibilmente le prestazioni del rivelatore è stata focalizzata su tre fronti: i) la sperimentazione su SQUID e risonatori LC ad alto fattore di merito presso l’unità di Trento, ii) lo sviluppo di componenti della catena di trasduzione ottica basata su cavità Fabry-Perot presso l’unità di Firenze, e iii) la progettazione di componenti della facility di test per catene di trasduzione che sarà realizzata presso LNL

E’ stata misurata per la prima volta la back-action di uno SQUID a basso rumore dello stesso tipo di quello installato in AURIGA mediante il suo accoppiamento con risonatori LC con fattore di merito regolabile a freddo. I risultati preliminari mostrano che parte della back-action è dovuta al rumore in corrente del primo stadio di amplificazione che legge lo SQUID. E’ stata realizzata una nuova induttanza a capacità parassita ridotta con tecnica di avvolgimento per sezioni, ottenendo un miglioramento del fattore di merito (Q=1.3e6 nella configurazione adatta all’integrazione su AURIGA). E’ proseguita la sperimentazione su SQUID a più basso rumore in collaborazione con l’università di Giessen.

L’attivita’ per lo sviluppo di un trasduttore ottico per AURIGA e’ stata incentrata sulla stabilizzazione in ampiezza della sorgente laser per frequenze attorno al 1kHz, ottenendo il minimo livello di rumore (2 volte lo shot noise). Si e’ lavorato sulla modulazione di fase del laser e sul rumore da questa introdotto. E’ stata agganciata in frequenza la sorgente laser alla cavità Fabry-Perot di finezza 1000 del trasduttore montato sulla barra a temperatura ambiente presso LNL, cosa che ha permesso di osservare i modi meccanici barra-trasduttore e di misurarne il fattore di merito meccanico. E’ stata allestita una camera da vuoto per la cavita’ di riferimento, con sospensione a cantilever a doppio stadio e isolazione termica passiva.

E’ iniziato lo sviluppo della facility di test per catene di trasduzione presso LNL, che permetterà di collaudare le prestazioni di rumore di sistemi di trasduzione completi in configurazioni tali da poter essere integrate nel rivelatore. In particolare è stato progettato e realizzato un prototipo delle sospensioni meccaniche criogeniche ed è iniziata la progettazione dell’inserto criogenico.

Pubblicazioni:

1. V. Crivelli Visconti et al., Phys. Rev. D57 (1998), 2045.
2. L.Conti et al., Rev. Sci. Instrum. 69 (1998), 554
3. L. Baggio et al., Nucl. Phys. B70(1999), 537-544
4. M. Bonaldi et al., Rev. Sci. Instrum. 69 (1998), 3690-3694
5. P. Falferi etal., Appl. Phys. Lett. 73 (1998), 3859-3861

Sezione di Padova: G. Carugno, R. Onofrio, P. Ruoso.

Sezione di Pavia: G. Bressi.

L’esperimento vuole verificare l’esistenza delle forze di CASIMIR nella geometria a piatti paralleli.

Per effettuare tale misura abbiamo proposto l’uso di un sistema di rivelazione della forza dinamica.

Lo spostamento indotto, della forza di Casimir su un risonatore di silicio dovuto ad una seconda superficie, viene misurato attraverso un interferometro ottico. Presso i Laboratori Nazionali di Legnaro esiste un sistema per effettuare le misure: microscopio elettronico e banco ottico per interferometro.

Tests di calibrazione eseguiti, mediante campo elettrico, mostrano che siamo sensibili alle forze di Casimir se la distanza delle superfici del risuonatore è di circa un micron.

Sviluppo di risonatori al tungsteno e lappatura.

Nel corso dell’anno ’98 abbiamo sviluppato una nuova movimentazione micrometrica che ci ha permesso di parallelizzare le due superfici a meglio di 0.2 µm.

A distanza del micron abbiamo rivelato la presenza di una forza attrattiva.

Misure sistematiche dovranno confermare la presenza di tale forza.

Sezione di Padova: G.Carugno, F.Mattioli, G.Puglierin

Laboratori Nazionali del Gran Sasso: R.Saanyan

La ricerca del decadimento doppio beta del ¹⁰⁰Mo viene svolta presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso in collaborazione con un gruppo dell’ITEP di Mosca.

Il rivelatore è costituito da una camera ad ionizzazione ad Argon liquido suddivisa in 16 sezioni. Ogni sezione ha un catodo del materiale allo studio ed un anodo per la raccolta del segnale. Si ricercano eventi che diano segnale in due sezioni contigue. Il rivelatore è protetto dalla radiazione esterna da una schermatura di piombo di 15 cm di spessore.

La sensibilità prevista per la vita media del Molibderio è di 0.3 x 10²⁴ anni per il decadimento doppio beta con 0 neutrini.

L’apparato è stato installato nei Laboratori del Gran Sasso nel 1996. Nel corso del 1997 è stato ridotto il livello di contaminazione del Radon di un fattore 100. Nel 1998 è stata individuata una presenza di Th nelle griglie del rivelatore che sono state tutte sostituite. Una nuova presa dati ha mostrato ancora un fondo residuo dovuto alla presenza di neutroni.

E’ in corso l’installazione di una schermatura ulteriore, che utilizza acido barico per ridurre anche questo ulteriore fondo.

Pubblicazioni:

- V.D. Ashitov et al., Nucl. Instr. & Meth. A416 (1998), 179

Scopo dell'esperimento MUNU è la misura della sezione d'urto dell'interazione elastica antineutrino - elettrone a basse energie (~1 MeV).

La misura sarà sensibile ad un momento magnetico del neutrino di ~10^-11 magnetoni di Bohr.

Sorgente degli antineutrini è il reattore nucleare di Bugey (Francia) mentre il rivelatore è costituito da una Time Projection Chamber (TPC) in acrilico di 1 m³ immersa in circa 10 m³ di scintillatore liquido che funziona da schermo attivo

Il 1998 è stato dedicato all'installazione dell'elettronica sino a giugno, quando abbiamo per la prima volta riempito l'anti-Compton con lo scintillatore. Da quel momento si è lavorato sul trigger, sulla riduzione del rumore elettronico e, in parallelo, sui programmi di acquisizione ed analisi.

A fine anno abbiamo cominciato la presa dati, finalizzata, in questa fase iniziale, alla comprensione ed alla riduzione del fondo radioattivo.

Pubblicazioni:

- Phys. Rev. D57 (1998), 4160

Sezione di Firenze: E.Iacopini, A.Lupi, A.Marchionni, F.Martelli, E.Pennacchio, M.Veltri

Sezione di Padova: M.Baldo Ceolin, F.Bobisut, V.Bonaiti, D.Gibin, A.Guglielmi, M.Laveder, M.Mezzetto, G.Miari, M.Vascon

Sezione di Pavia: P.Cattaneo, C.Conta, R.Ferrari, M.Fraternali, A. Kovzelev, R.Petti, G.Polesello, F.Salvatore, V.Vercesi

Sezione di Pisa: C.Angelini, V.Cavasinni, T.Del Prete, A.De Santo, V.Flaminio, C.Lazzeroni

Gruppo Collegato di Cosenza: L.La Rotonda, M.Valdata

Roma 3: D. Orestano, F. Pastore

Uno dei grandi problemi comuni alla fisica delle particelle e alla cosmologia riguarda la determinazione della massa dei neutrini.

L'apparato usato nell'esperimento e il contributo italiano a questo, sono stati descritti nelle relazioni precedenti.

L'apparato che è stato completato nella seconda metà del 1995 ha preso dati nel 1995, ‘96 e ‘97 ha completato la presa nel ‘98.

Durante il 1998, oltre ad impegnarsi nella conduzione dell'esperimento per la raccolta di nuovi dati, la collaborazione ha:

Pubblicazioni:

1. J. Altegoer et al.: NIM A 404 (1998), 96
2. J. Altegoer et al.: Phys. Lett. B428 (1998), 197
3. G. Barichello et al.: N.I.M. A419 (1998), 1
4. G. Barichello et al.: N.I.M. A413 (1998), 17
5. D. Autiero et al.: N.I.M. A411 (1998), 285
6. A. Guglielmi et al.: Nucl. Phys. Suppl. B66 (1998), 387
7. G. Ambrosini et al.: Phys. Lett. B420 (1998), 208
8. G. Ambrosini et al.: Phys. Lett. B425 (1998), 208
9. A. Guglielmi et al.: Phys. of Atomic Nuclei, Vol. 61, No. 6, (1998), 952
10. R. Petti: "Recent Results from Nomad" La Thuile Conf, March 1998
11. D. Orestano: "Recent Results from Nomad" CAPP98 Workshop, CERN, June ‘98
12. D. Autiero: "Recent Results from Nomad" ICHEP-98 Conf, Vancouver, July ‘98
13. P. Soler: "Recent Results from Nomad" TAU98, Santander, September 1998
14. M. Mezzetto: "Neutrino Oscillations at Accelerators" NOW98, Amsterdam, Sept 1998
15. G. Polesello: "Recent Results from Nomad" Dark Matter Workshop, March 1998

Sezione di Bari: A. Pantaleo, G. D'Erasmo, M. Palomba, G. Nardulli, N. Cufaro-Petroni

Sezione di Catania: S. Reito, R. Fonte, L. Pappalardo

Sezione di Genova: P. Prati, S. Zavatarelli

Laboratori Nazionali di Legnaro: M.Cinausero, E.Fioretto, G.Prete

Sezione di Padova: D. Fabris, M. Lunardon, G. Nebbia, G. Nardelli, G. Viesti

Gruppo Collegato di Trento: I. Lazzizzera , A. Sartori, G. Tecchiolli

Presso i L.N.L. ed il Dipartimento di Fisica di Bari sono state completate le aree schermate destinate all' alloggiamento delle sorgenti di 252Cf.

Per quello che riguarda Legnaro il laboratorio è attualmente funzionante con una sorgente da 2*10exp5 neutroni/secondo. La pratica autorizzativa e il conseguente ordine per la sorgente da 2*10exp7 neutroni/secondo sono stati completati. L' arrivo della sorgente è previsto per Febbraio 1999.

A Bari è operativo il laboratorio dotato di una sorgente di 252Cf con attività totale di circa 0.5 mCi (2*10exp6 neutroni/secondo). È stato installato un carrello (dove è alloggiata la sorgente ed i rivelatori) che scorre su tre vasche riempite di terra, sabbia e ghiaia.

Continua inoltre lo studio per il possibile utilizzo del sito presso il LENA (Laboratorio Energia Nucleare Applicata dell' Università di Pavia) in relazione alla localizzazione della sorgente elettronica di neutroni.

È stata realizzata una intensa campagna di misure utilizzando le sorgenti di 252Cf disponibili e l' acceleratore Van de Graaff CN da 7 MV presso i LNL per ottimizzare tutte le parti del sensore che utilizzerà la Thermal Neutron Analysis (TNA).

Tale campagna ha portato al definitivo dimensionamento del moderatore ibrido Pb-HDPE in due diverse configurazioni geometriche. Sono state studiate le caratteristiche spaziali del flusso di neutroni termici sia in aria che a diverse profondità in terreno. Sono stati inoltre realizzati e caratterizzati prototipi di rivelatori CsI(Tl) letti da fotodiodo ottimizzati per la rivelazione del fotone da 10.8 MeV caratteristico della cattura neutronica in azoto, che identifica la presenza dell'esplosivo nascosto.

Gli studi del moderatore e dei rivelatori sono stati completati da simulazioni di Monte Carlo utilizzando il codice GEANT opportunamente implementato.

Sono in corso di realizzazione un prototipo di preamplificatore di carica con shaper integrato ed un apposito front-end per l'acquisizione e l'analisi automatica degli spettri gamma.

Tutta l'attività della collaborazione EXPLODET nel 1998 è riportata in un Progress Report (Report DFPD 99/NP/05 Gennaio 1999).

È iniziata una collaborazione con l'ENEA sul possibile utilizzo di sorgenti neutroniche di tipo "Plasma-Focus" per l'attività EXPLODET.

Sezione di Padova: A.Andrighetto, Z.C.Li, L. Stroe, C.Signorini

Laboratori Nazionali di Legnaro: Ruan Ming

Sezione di Napoli: M.Romoli, M.Sandoli

Collaborazioni Estere: Rehovot: L. Muller, C. Broude Bucharest: M.Ivascu

RIKEN: A.Yoshida, T.Fukuda Monaco: K.E.G.Loebner, K.Rudolph

L’argomento centrale dell’esperimento è la fisica attorno alla barriera coulombiana con fasci radioattivi di nuclei debolmente legati e con eventuale alone nucleare quali ¹⁷F, ¹¹Be e con i fasci stabili più debolmente legati che sono notoriamente il ⁹Be e ⁶Li.

Il sistema è da tempo oggetto di studio da parte del gruppo in quanto "partner stabile" del "sistema instabile" ¹¹Be+²⁰⁹Bi in studio in parallelo presso RIKEN (Giappone).

La problematica scientifica è l’interplay fra processi di fusione nucleare e di break-up ad energie di collisione nell’intorno della barriera coulombiana. Il processo di break-up infatti può portare a rinormalizzazione quello di fusione che a seconda delle teorie sviluppate può avere come conseguenza un aumento o una diminuzione della sezione d’urto di fusione.

Sono state fatte con fascio di ⁹Be al Tandem di Monaco, data l’impossibilità di avere questo fascio ai LNL, misure di alta precisione (~1%) della sezione d’urto di fusione del sistema ⁹Be+²⁰⁹Bi estendendo una misura fatta precedentemente. Dai dati sperimentali si è ricavata, secondo un procedimento ben canonizzato, la distribuzione delle barriere di fusione. La sua forma, con una sola gaussiana, indica essenzialmente una sola barriera e quindi senza nessun effetto apprezzabile dovuto al break-up. Le sezioni d’urto misurate in funzione dell’energia sono ragionevolmente riprodotte sotto la barriera, introducendo nei programmi sviluppati ad hoc dai teorici, una moderata B.U. strength.

Al di sopra della barriera i dati sperimentali sono ben al di sotto delle stime teoriche: questo fatto è stato interpretato come "signature" di fenomeni di B.U. Questi risultati sperimentali hanno stimolato un’ulteriore misura di sezione d’urto di scattering elastico presso i laboratori di Monaco, per definire al meglio il potenziale nucleare del sistema complessivo ⁹Be+²⁰⁹Bi e quindi giungere ad una comprensione sempre più approfondita dell’interplay tra fusione e B.U.

L’analisi dei dati è stata conclusa e i risultati sono stati pubblicati. Punto saliente dello studio è che sotto la barriera, nei limiti della statistica limitata ottenuta con il fascio di ¹¹Be, entrambe le due sezioni d’urto sono assai simili in contrasto con "ragionevoli" previsioni teoriche.

I risultati sono da considerarsi di "prima generazione" perchè ottenuti come "by product" di una misura incentrata al di sopra della barriera coulombiana; pertanto si è deciso di proporre a RIKEN una nuova misura di fusione centrata sotto la barriera. Tale proposta è stata accettata ed ha avuto assegnati 12 giorni di run che sono attualmente programmati per la primavera 1999.

A seguito delle decisioni relative del PAC dei LNL e della III Commissione, è stato deciso, con l’accordo dei colleghi di Argonne, di fare la misura di B.U. di ¹⁷F in ¹⁶O+p su bersaglio pesante utilizzando il fascio di ¹⁷F sviluppato presso l’acceleratore ATLAS della Physics Division dell’ANL. La formalizzazione del proposal specifico sarà fatta al PAC di ANL di maggio 1999.

Pubblicazioni

1. C.Signorini et al., Eur. Phys. J. A2 (1998),1998

2. P. Bednarczyk et al.,Eur. Phys. J. A2 (1998),157

3. F. Soramel et al., Eur. Phys. J. A4 (1998),17.

Sezione di Padova: D.Bazzacco, F.Brandolini, G.Falconi, W.Krolas, S.M.Lenzi, S.Lunardi, R.Menegazzo, G.Nardelli, P.Pavan, C.M.Petrache, C.Rossi Alvarez.

Laboratori Nazionali di Legnaro: D.de Acuna, G.de Angelis, M.De Poli, E. Farnea, A.Gadea, D.R.Napoli, Zs. Podolyak, P.Spolaore, A.A. Pineda, H. Somacal

Sezione di Firenze: P.G.Bizzeti, A.M.Sona Bizzeti

Nel 1998 l'apparato GASP è stato utilizzato per una sola sessione di misure per circa 10 giorni nel mese di Giugno.

L'attività presso EUROBALL (EB) ha polarizzato le attività sperimentali del gruppo.

D'accordo con il programma di lavoro stabilito dalla Commissione III dell'INFN, l'anno 1998 è stato dedicato all'evoluzione dello strumento in vista di una ripresa dell'attività sperimentale nel 1999, dopo la partenza di EB dai LNL (Novembre 1998).

In questo quadro, sono stati ritrattati i rivelatori difettosi, studiate modifiche sostanziali dell'apparato e sviluppati i prototipi necessari ad un potenziamento delle sue caratteristiche.

A) Il trattamento della quasi totalità dei rivelatori ha portato come conseguenza un consistente miglioramento della risoluzione energetica dei Germani (da 2.4 a 2.25 keV, mediati sui 40 sistemi in funzione).

B) Le modifiche studiate sono relative a:

• I preamplificatori dei rivelatori al Germanio. Si tratta di un nuovo disegno che si propone come migliorativo delle caratteristiche di temporizzazione dei segnali e stabilità al conteggio.
• Il trattamento integrato analogico e digitale dei segnali che semplificherà la struttura dell'elettronica consentendo un completo controllo computerizzato di tutti i parametri rilevanti, mantenendo le prestazioni in risoluzione temporale ed energetica ed introducendo ulteriori livelli di trigger. È stato sviluppato un prototipo di circuito che sostituirà tutta la catena rapida e lenta di ogni Germanio.
• Il sistema di ACQ, che verrà potenziato sia nella banda passante di presa dati (raddoppio da 450 KB/s ad 1 MB/s), che nella potenza di elaborazione, consentendo la presa dati contemporanea e completa dei rivelatori al Germanio (40 canali con 3-4 parametri), della sfera di telescopi al silicio (40 canali con 4 parametri) e del calorimetro a BGO (80 canali a 2 parametri) a rate di evento di circa 10 kHz. Il sistema di ACQ sarà analogo a quello sviluppato nei LNL per EB.
• Il sistema di gestione della distribuzione di Azoto Liquido ai rivelatori al Germanio.

C) Come potenziamento è stato studiato un prototipo di rivelatore per neutroni con relativa elettronica a discriminazione di forma. Questi rivelatori (6 in una prima fase) andranno a sostituire l'anello di sei BGO in avanti del calorimetro gamma aggiungendo al sistema la capacità di selezione dei canali con emissione di neutrone (caratteristica particolarmente utile nello studio dei nuclei vicino alla "proton Drip-Line") con una efficienza del 3-5 %.

Pubblicazioni:

1. C.T.Zhang et al: Nucl. Phys. A628 (1998) 386
2. G.de Angelis et al: Nucl. Phys. A630, (1998) 426c
3. M.Ionescu-Bujor et al: Nucl. Phys. A633 (1998) 459
4. C.M.Petrache et al: Nucl. Phys. A635 (1998) 361
5. L.H.Zhu et al: Nucl. Phys. A 635 (1998) 325
6. P.Petkov et al: Nucl. Phys. A640 (1998) 293-321
7. F.Brandolini et al: Nucl. Phys. A 642 (1998) 387
8. G.de Angelis et al: Phys. Lett. 437B (1998) 236
9. D.Vretenar et al: Phys. Rev. C57 (1998) 675
10. I.Wiedenhover et al: Phys.Rev. C58 (1998) 721
11. D.Bazzacco et al: Phy. Rev. C 58 (1998) 2002
12. C.A.Ur et al: Phys. Rev. C58 (1998) 3163
13. C.M.Petrache et al: Phys.Rev. C57 (1998) R10
14. J.Gomez del Campo et al: Phys.Rev. C57 (1998) R457
15. C.M.Petrache et al: Phys. Rev. C 58 (1998) R611
16. M.N.Rao et al: Phys.Rev. C58 (1998) R1367
17. C.E.Svensson et al: Phys. Rev. C58 (1998) R2621
18. B.Fornal et al: Zeit. für Phys. A 1 (1998) 355
19. F.Brandolini et al: Nucl. Instr. and Meth. A417 (1998) 150
20. B.Fornal et al: Eur.Phys.J. A 1 (1998) 355
21. P.Bednarczyk et al: Eur. Phys. J. A 2 (1998) 157
22. F.Brandolini et al: Eur. Phys. J. A 3 (1998) 129-132
23. C.Fahlander et al: Acta Phys. Hung. N.S. 7 (1998) 109
24. Lunardi: Heavy Ion Physics 7 (1998) pag 241-252.
25. Broda: Heavy Ion Physics 7 (1998) pag 71-82.
26. de Angelis et al.: Heavy Ion Physics 7 (1998) pag 269-273.
27. C.Fahlander et al.: Heavy Ion Physics 7 (1998) pag 109-110.
28. P.G.Bizzeti et al.: Heavy Ion Physics 7 (1998) pag 107-108.
29. Fornal et al.: Heavy Ion Physics 7 (1998) pag 83-86.
30. S.M.Lenzi et al.: Heavy Ion Physics 7 (1998) pag 113-114.

Sezione di Padova: D.Bazzacco, M.Bellato, A.Buscemi, Th.Kroell, G.Viesti

Laboratori Nazionali Legnaro: E.Farnea, M.De Poli, M.Cinausero, Z.Podolyak, A.Gadea, A.A.Pineda

Sezione di Milano: F.Camera, B.Million, N.Blasi, M.Pignanelli, A.Bracco, G.Ripamonti, A.Geraci, A.Pullia, F.Previdi

L'esperimento MARS si configura come studio di fattibilità per un sistema di rivelazione gamma di nuova generazione basato sul tracciamento della radiazione in cristalli al germanio iperpuro altamente segmentati.

Nel 1998 l'attività si è svolta lungo le seguenti linee principali:

1. Proseguimento delle simulazioni Monte Carlo delle geometrie realistiche a 36, 54 e 110 rivelatori. Si è cominciato ad affrontare il problema della ricostruzione dei gamma (tracking) per eventi ad alta molteplicità utilizzando la posizione dei siti di rilascio di energia. A questo scopo, sono stati sviluppati algoritmi di clusterizzazione basati sulla separazione angolare tra i singoli gamma, adatti per la configurazione sferica a 110 rivelatori, e su volumi elissoidali, ottimizzati per le configurazioni cilindriche a 36 e 54 rivelatori.
2. Calcolo della forma dei segnali prodotti negli elettrodi di un rivelatore segmentato per verificare la fattibilita della ricostruzione spaziale dei siti di interazione. Sono stati sviluppati programmi basati su circa 100000 elementi finiti per descrivere con sufficiente precisione rivelatori semicoassiali segmentati in 25 parti. Si è cominciato ad affrontare il problema della localizzazione dei siti di interazione all'interno del cristallo, utilizzando un set ridotto di parametri ricavati dai segnali calcolati. I risultati piu' promettenti sono stati ottenuti con metodi basati su reti neurali artificiali e su algoritmi genetici. Questi ultimi hanno ottime prestazioni ma non sono adattabili all'on line. Il vantaggio delle reti neurali è invece che dovrebbe essere possibile eseguire la ricostruzione in tempo reale anche se il loro addestramento richiede tempi estremamente lunghi.
3. A fine 1997 è stato ordinato alla Eurisys Mesures di Strasburgo un prototipo di rivelatore al germanio con il contatto esterno segmentato in 24 parti. Essendo la consegna prevista per luglio 1998 si e predisposto un sistema di test basato su ADC a campionamento a 8 bit 100 Ms/s per cominciare a verificare sperimentalmente le forme dei segnali. Data la complessità del progetto, la ditta ha purtroppo incontrato varie ed impreviste difficoltà costruttive cosicchè il prototipo non è ancora stato consegnato. Nel frattempo, sulla base dei calcoli di forma di riga si è deciso di ricavare un ulteriore segmento al centro della faccia frontale del cristallo per aumentare la sensibilita alla posizione nella zona in cui il campo elettrico è essenzialmente costante.
4. Al Politecnico di Milano e stato portato avanti il prototipo di spettrometro ad alta risoluzione energetica basato su campionamento con ADC a 12 bit a frequenza relativamente bassa (2.5 Ms/s). Sono proseguiti gli studi teorici sulle bande passanti necessarie/sufficienti per il trattamento dei segnali in presenza di rumore e si è cominciato ad affrontare il problema di come ricavare l'informazione temporale da segnali campionati a bassa frequenza. Lo stato del progetto è stato presentato estensivamente al "TMR User Meeting on Gamma-Ray Tracking Detectors" tenutosi al dipartimento di Fisica di Padova il: l-2-3 Ottobre 1998:

• D.Bazzacco: Status of the MARS project.
• Zs.Podolyak: Simulations of possible MARS geometries.
• Th.Kroell: Calculations of Pulse shapes for highly segmented closed-end coaxial HPGe detectors.
• Th.Kroell: Position determination of multiple interaction events by means of Artificial Neural Networks.
• G.Ripamonti: Design rules for the Analog-Digital Front End for Pulse shape Analysis.
• A.Pullia: Minimizing computational burden in energy measurements.

Sezione di Padova: A. Brignole, G. Costa, G. Degrassi, F.Feruglio, GF. Giudice, D.Grasso, E.Perazzi, M. Pietroni, M. Pusterla, A. Rossi, G.F. Sartori, P. Slavich, V. Talamini, G. Valente, F. Zwirner.

Sezione di Trieste: A. Masiero, E. Lunghi, D. Martelli

L’attività scientifica del gruppo è continuata in varie linee di ricerca che riguardano principalmente: la fenomenologia delle interazioni fondamentali nell’ambito e oltre il Modello Standard, l’analisi di modelli supersimmetrici e di meccanismi di rottura spontanea della supersimmetria, lo studio di problematiche di teorie di campo a temperatura finita, e argomenti di fisica astroparticellare e cosmologia.

Nel seguito vengono citati gli argomenti specifici che sono stati investigati e che hanno portato alle pubblicazioni elencate alla fine.

• Studio delle teorie con rottura di supersimmetria mediata da forze di gauge.
• Studio delle implicazione fenomenologiche dei modelli supersimmetrici con gravitino leggero: segnali agli acceleratori e vincoli indiretti.
• Proprietà non perturbative dei modelli di gauge supersimmetrici; modelli per le masse dei neutrini e per oscillazioni massimali.
• Sviluppo di una nuova tecnica per ottenere risultati a piú loop in teorie supersimmetriche, senza uso di grafici di Feynman.
• Studio di una nuova fase con interazioni forti nel modello supersimmetrico minimale.
• Studio di contributi alle masse dei gaugini in teorie con rottura dinamica di supersimmetria.
• Analisi dei segnali in esperimenti ai collider provenienti da teorie con gravità quantistica alla scala elettrodebole.

• Analisi, nell’ambito di SU(5), delle matrici di mescolamento dei quark e dei leptoni; é stato mostrato come il pattern delle matrici nei due settori possa emergere naturalmente ed essere complementare, come indicato dai presenti dati sperimentali.
• Modelli per le masse dei neutrini e per oscillazioni massimali.

• Studio dei contributi supersimmetrici alla violazione di CP nella fisica del K e del B. In particolare si è ottenuto il calcolo, all'ordine "next to leading" in supersimmetria, del parametro epsilon e si sono individuate alcune possibilità per la discriminazione di effetti
• supersimmetrici in decadimenti CP violanti del B.
• Proposta per evidenziare qualitativamente e quantitativamente una eventuale violazione di CP nei decadimenti non leptonici degli iperoni sulla base delle misure di polarizzazione e delle asimmetrie spaziali nei prodotti di decadimento.

• Studio delle teorie di campo a temperatura finita con metodi di gruppo di rinormalizzazione alla Wilson. In particolare é stata calcolata la rate di decadimento per uno scalare in prossimità di una transizione di fase del second'ordine.

• Studio degli spazi delle orbite dei gruppi lineari compatti corregolari; classificazione di tutti i gruppi di Lie semplici, lineari, corregolari e determinazione degli spazi delle orbite per I gruppi con non piú di 4 invarianti fondamentali. Applicazioni al calcolo del minimo di alcuni potenziali di Higgs invarianti per i gruppi SO(10) oppure E6.

• Implicazioni astroparticellari di estensioni supersimmetriche del modello standard. E’ stato studiato il ruolo di gravitini leggeri, nell’ambito della formazione di strutture su grande scala. E’ stata considerata la possibilità di realizzazioni di inflazione di tipo "ibrido" in modelli supersimmetrici di grande unificazione.

• Ricerca sulle conseguenze cosmologiche di modelli con campi scalari, con particolare riferimento alle recenti indicazioni osservative dell'esistenza di una costante cosmologica non nulla.

• Analisi dei possibili effetti di campi magnetici primordiali sulla transizione di fase elettrodebole: calcolo delle modifiche indotte da tali campi sull'energia dello sfalerone e relative conseguenze per i modelli di bariogenesi.
• Studio delle proprietà dei neutrini in mezzi ad elevata temperatura e/o magnetizzazion e delle applicazioni astrofisiche e cosmologiche.
• Studio del comportamento degli sfaleroni in presenza di forti campi magnetici e delle conseguenze per la bariogenesi elettrodebole.

1. A. Brignole et al., Nucl. Phys. B516 (1998) 13

2. A. Brignole et al., Nucl. Phys. B526 (1998) 136

3. A. Brignole et al., Phys. Lett. B438 (1998) 89

4. F. Feruglio, Acta Phys. Polon. B29 (1998) 2743

5. F. Feruglio e G. Altarelli, Phys. Lett. B439 (1998) 112

6. GF. Giudice et al., Nucl. Phys. B510 (1998) 12

7. GF. Giudice et al., Nucl. Phys. B511 (1998) 25

8. GF. Giudice et al., Nucl. Phys. B527 (1998) 21

Sezione di Padova: Silvia M. Lenzi, Paolo Lotti, Andrea Vitturi, Francesco Zardi

Il tema fondamentale della collaborazione è costituito dallo studio delle proprietà statiche e dinamiche dei sistemi nucleari a molti corpi.

Consuntivo dei principali risultati ottenuti:

• Proprietà dei sistemi nucleari lontani dalla stabilità;
• Reazioni nucleari con fasci radioattivi;
• Calcoli di modello a shell e stati omologhi nella regione dello Zirconio e del Piombo;
• Approcci semiclassici per lo studio della eccitazione Coulombiana in collisioni fra ioni pesanti ad energie relativistiche;
• Proprietà di nuclei ricchi di protoni ad alto momento angolare.

Pubblicazioni:

1. P. Guazzoni et al., Eur. Phys. J. A1 (1998), 365

2. J.E. Garcia-Ramos et al., Nucl. Phys. A637 (1998), 529

3. C.H. Dasso et al., Nucl. Phys. A539(1998), 635

4. A. Vitturi, J. Physics G: Nucl. Part. Phys. 24 (1998), 1439

5. G. de Angelis et al., Nucl. Phys. A630 (1998), 426c

6. C.A. Ur, et al., Phys. Rev. C58 (1998), 3163

7. C.E. Svensson et al., Phys. Rev. C58 (1998), R2621

8. F. Brandolini et al., Nucl.Phys. A642 (1998), 387

9. C.A. Bertulani et al., Phys. Rev. C57 (1998), 1

10.L.F. Canto et al., Phys. Rev. C58 (1998), 1107

Sezione di Padova: G. Pisent, L. Canton, G. Cattapan

Sezione di Bologna: F. Cannata

Sezione di Ferrara: L. Lovitch, V. Barone, A. Drago, T. Calarco, U. Tambini

Sezione di Genova: M. Giannini, E. Di Salvo, E. Santopinto

Sezione di Pisa: S. Rosati P. Saracco, A. Kievsky, M. Viviani

Sezione di Roma1: M. De Sanctis, D. Prosperi

Sezione di Trento: G. Orlandini, W. Leidemann

Questa iniziativa specifica è nata nel 1992 dalla confluenza di due precedenti iniziative specifiche locali (PD3, GE2) e dall'adesione di due gruppi di fisici, ferraresi e pisani, che da vari anni lavorano nel campo della fisica dei sistemi a pochi corpi. Nel 1994 è confluita in PD32 l'iniziativa specifica BO4 di F. Cannata (BO). A partire dal 1997 sono entrati a far parte dell' Iniziativa altri due gruppi di ricercatori, uno di Roma (M. De Sanctis e D. Prosperi) e uno di Trento (G. Orlandini e W. Leidemann).

Tutti i gruppi in questione operano su linee di ricerca caratterizzate da una spiccata omogeneità di fini e interessi scientifici e di metodologie impiegate. Esse si possono riunire sotto il comune denominatore dello studio microscopico di sistemi nucleari leggeri con particolare riguardo alla soluzione rigorosa del problema dei pochi corpi, facendo riferimento alle interazioni fondamentali. Più dettagliatamente, i problemi studiati sono: a) studio di stati legati e nel continuo di sistemi nucleari a pochi nucleoni con tecniche microscopiche e interazioni nucleari realistiche (PI, TN); modelli relativistici a quarks e QCD--motivati per il nucleone, fattori di forma e funzioni di struttura del nucleone (GE, FE, RM1); processi di assorbimento e produzione di pioni su nuclei leggeri (BO, PD); teoria della diffusione in Meccanica Quantistica Supersimmetrica (BO). I principali risultati ottenuti sono brevemente illustrati nel seguito, con esplicito riferimento alle sezioni partecipanti al progetto.

Si è studiata la reazione p + p <-> pi + d nella regione di bassa energia con inclusione dei meccanismi di rescattering in onda S mediati dallo scambio del mesone rho.

Si è mostrato che le osservabili di polarizzazione della suddetta reazione vengono riprodotte in questa regione dal gioco interferenziale fra i meccanismi di rescattering in onda S e onda P.

Si è ottenuta la connessione delle equazioni piNNN-NNN attraverso una opportuna generalizzazione del concetto di catena di Yakubovski. È la prima volta che questo risultato è stato raggiunto senza dover ricorrere a riduzioni o approssimazioni delle equazioni dinamiche di partenza. In precedenza, si presentava la necessità di trascurare certi diagrammi relativi alle partizioni 2+2 che però esistono nelle equazioni dinamiche di partenza [1-3].

• si sono investigati superpotenziali complessi con uno studio dettagliato delle condizioni in cui lo spettro risulti reale, es. potenziali complessi che hanno lo spettro dell'oscillatore armonico .
• sono stati estesi i metodi studiati per l'equazione di Schroedinger indipendente dal tempo all'equazione di Schroedinger dipendente dal tempo facendo anche uno studio esplorativo per l'equazione di Fokker-Plank.

I risultati di questa ricerca sono stati illustrati alla conferenza in onore di Riszard Raczka tenutasi a Lodz nell'aprile 1998 i cui atti sono stati pubblicati dall'American Institute of Physics col titolo "Particles,Fields, and Gravitation" [4-5].

In quest'ambito sono stati studiati i fattori di forma elastici e di transizione alle risonanze con parità negativa, includendo in entrambi I casi correzioni di tipo relativistico in collaborazione con M. De Sanctis (Roma I). I fattori di forma cosi' ottenuti portano a una buona descrizione dei dati sperimentali per valori di Q² medio-alti, in particolare per le ampiezze di elicita'; restano discrepanze a bassi Q², che mostrano la mancanza di qualche meccanismo fondamentale. Per superare queste difficolta', si è cominciato a lavorare lungo due direzioni. La prima, aperta grazie alla disponibilità a collaborare manifestata da N. Isgur, è volta allo studio di meccanismi di creazione di coppie quark-antiquark mediante il calcolo di contributi di quark-loops alle grandezze fisiche di interesse, in particolare il raggio di carica del protone. La seconda, che si svilupperà in collaborazione con F. Iachello, prevede l'inserimento di configurazioni quark-antiquark nei sistemi a pochi quark, in particolare nei mesoni.

È proseguita la ricerca sulla violazione di CP nei decadimenti degli iperoni, sulle regole di somma di QCD applicate alla spettroscopia del Charmonioe sulla relazione tra la somma di Bjorken e la somma di Gottfried nelle reazioni inclusive di elettroproduzione [6-18].

Utilizzando una dinamica relativistica di tipo instant form sono stati costruiti gli elementi di matrice a un corpo della corrente elettromagnetica per mezzo degli operatori di boost di Dirac di singola particella .

La variazione di momento del quark interagente è determinata sulla base della cosiddetta approssimazione impulsiva.

Sono stati svolti dei calcoli per i fattori di forma elastici del nucleone e per le ampiezze di elicità nelle eccitazioni anelastiche. Consistentemente con l'uso di funzioni d'onda di tipo non relativistico, in questi calcoli, gli elementi di matrice sono stati sviluppati fino agli ordini leading in (p/m) dove p ed m rappresentano rispettivamente l' impulso intrinseco e la massa del quark.

I risultati di questi calcoli mostrano la rilevanza degli effetti relativistici, consentendo una buona riproduzione dei dati sperimentali senza la necessità di introdurre altri parametri fenomenologici.

Sono stati confrontati i risultati ottenuti con funzioni d'onda di oscillatore armonico e con funzioni d'onda determinate sulla base di un approccio ipercentrale che tiene conto delle forze a tre corpi tra i quark, evidenziando i miglioramenti dati da questo secondo approccio.

Questi lavori sono stati svolti in collaborazione con il Prof. D. Prosperi (Roma), il Prof. M. M. Giannini (Genova) e la Dott.ssa E. Santopinto (Genova) [8-12].

È inoltre partito lo studio dell'applicazione del metodo delle trasformate a sistemi con A>4. Per prima cosa è stato calcolato lo stato fondamentale di nuclei con 4<A<12 accoppiando l'approccio con armoniche ipersferiche (con particolari algoritmi di antisimmetrizzazione), le tecniche di correlazione e l'idea di Faddeev. I risultati sono in corso di pubblicazione. L'estensione al calcolo della soluzione dell'equazione di tipo Schrodinger con sorgente, necessaria per la trasformata di Lorentz si presenta ora abbastanza semplice [30-39].

PUBBLICAZIONI

1. L. Canton et al., Phys. Rev. C57 (1998) 1588.
2. L. Canton et al., Phys. Rev. C58 (1998) 1929.
3. L. Canton Phys. Rev. C58 (1998) 3121.
4. F.Cannata et al., Phys.Lett. A246, (1998) 219.
5. F.Cannata et al., in "Particles, Fields, and Gravitation" page 209, Lodz Poland 1998, Editor J. Rembielinski, AIP Conf. Proc. 453, Woodbury NY.
6. M. Aiello et al., Proc. Conf. "Perspectives in hadronic physics" (Eds. S. Boffi et al.) World Scientific, Singapore, (1998) p. 371.
7. S. Boffi et al., "Perspectives in hadronic physics", ICTP, Trieste, 12-16 maggio 1997, World Scientific, Singapore 1998.
8. M. De Sanctis et al., E. Phys. J. A 1, (1998) 187.
9. E. Santopinto et al., E. Phys. J. A 1, (1998) 307.
10. M. Aiello et al., J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 24, (1998) 1.
11. R. Bijker et al., J. Phys. A 31 , (1998) 9041.
12. M. De Sanctis et al., E. Phys. J. A 2, (1998) 403.
13. E. Di Salvo et al., Eur. Phys. J. C5, (1998) 501.
14. E. Di Salvo et al., Proc. Conf. "Perspectives in hadronic physics" (Eds. S. Boffi, et al.) World Scientific,Singapore, (1998) p. 504.
15. E. Di Salvo et al., Nucl. Phys. (Proc. Suppl.) B64, (1998) 134.
16. E. Di Salvo et al., Phys. Lett. B441, (1998) 447.
17. E. Di Salvo et al., Nuovo Cim. A111, (1998) 539.
18. E. Di Salvo et al. (B.A. Fayzullaev, et al. eds.), JINR, Dubna (1998).
19. W. Tornow et al. Phys. Rev. C57 (1998) 555.
20. R. Brune et al. Phys. Lett. B428 (1998) 13.
21. M. Viviani Nucl. Phys. A631 (1998) 111c.
22. Kievsky et al., Nucl. Phys. A631 (1998) 597c.
23. Kievsky Nucl. Phys. A631 (1998) 668c.
24. M. Viviani Few--Body Syst., 17, (1998) 117.
25. L. D. Knutson et al. Phys. Rev. C58 (1998) 49.
26. R. Schiavilla et al. Phys. Rev. C58 (1998) 1263.
27. M. Viviani et al., Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 1580.
28. M. Viviani et al.,Eds. H. Horiuchi et al., W. Sc., Singapore 1998, pag.12.
29. Kievsky et al., Phys. Rev. C58 (1998) 3085.
30. V.D. Efros et al., Phys. ReV. C58 (1998) 582.
31. V.D. Efros et al., Nucl. Phys. A631 (1998) 658c.
32. Arenhoevel et al., Nucl. Phys. A641 (1998) 517.
33. Z.-L. Zhou et al., Phys. Rev. Lett. 82 (1998) 687.
34. Bernabeu et al., Nucl. Phys. A634 (1998) 463.
35. V.D. Efros et al., in "Perspectives in Hadronic Physics", World Scientific Pub. Co. 1998 p. 94.
36. W. Leidemann, in Annual Spring Meeting of the APS, Columbus (Ohio) USA, Aprile 1998.
37. W. Leidemann, in Proc. Conf. Nuclear & Particle Physics with CEBAF at Jefferson Lab., Dubrovnik, Croazia, Novembre 1998.
38. Orlandini, in Proc. Giant Resonance Conf. GR98, Varenna, Maggio 1998.
39. Orlandini, in Proc. VII Convegno su Problemi di Fisica Nucleare Teorica, Cortona, Ottobre 1998.

Sezione di Padova: M. Pusterla, S. Khan in collaborazione con GENOVA

Sezione di Bari: N. Cufaro Pietroni, S. De Martino, S. De Siena, F.Illuminati

Sezione di Genova: M. Conte

Sezione di Bologna: A. Bazzani, G. Turchetti

Sezione di Napoli: R. Fedele, F. Galluccio, M.R. Masullo, V. Vaccaro

I gruppi dell’esperimento DFMNC - 1998- risiedono nelle sezioni di BA—BO-GE- NA-PD (con gruppo di SA collegato alla sezione di NA).

Durante il 1998 essi si sono occupati di vari temi di ricerca aventi in comune l’uso di tecniche di calcolo non convenzionali (cioè poco conosciute e non usate dai fisici degli acceleratori) nello studio della dinamica dei fasci di particelle cariche in acceleratori ed anelli di accumulazione. In particolare si segnala l’uso di procedimenti di calcolo basati sulla Meccanica quantistica e processi analoghi ad essa.

Interesse comune: Effetto "Alone" nelle macchine ad elevatissima intensità di corrente e densità di particelle nei fasci: ricerca appena iniziata.

Attraverso una forma di quantizzazione semiclassica viene dato sostegno alla formulazione quantum-like della dinamica dei fasci negli acceleratori di particelle. In particolare, viene mostrato che l'azione caratteristica per particella nei bunch (sia di protoni, sia di elettroni) è dell'ordine di grandezza della costante di Planck, mentre l'emittanza scala, a partire da quella minima (lunghezza Compton), come la radice del numero di particelle.

Sulla base di questa giustificazione, viene mostrato un possibile meccanismo di controllo, in termini di un potenziale esplicitamente dipendente dal tempo, che permette di far evolvere lo stato iniziale del bunch verso uno stato finale predeterminato.

La trattazione, in una fase preliminare, è stata svolta nell'approssimazione dipolare (potenziale armonico). Ci si propone di estenderla successivamente al caso nel quale si debbano prendere in considerazione correzioni anarmoniche al potenziale (multipoli, aberrazioni).

L’attività scientifica ha riguardato il comportamento di fasci ad alta intensità ed in particolare la formazione dell'alone. In particolare è stata analizzata la diffusione di particelle all'esterno del core, descritto dalla soluzione autoconsistente KV in un sistema di celle FODO. Usando l'analisi in frequenza si è mostrato che la presenza di oscillazioni del core (fascio mismatched) introduce nuove condizioni di risonanza che amplificano la diffusione e la formazione dell'alone. Si è inoltre mostrata la convergenza di un metodo iterativo per determinare la soluzione autoconsistente nel caso periodico. Infine è iniziato lo sviluppo di integratori della equazione di Poisson con metodi spettrali ed alle differenze finite per analizzare l’evoluzione di un fascio verso l' equilibrio e la sua stabilità(è stata usata la tecnica delle micromappe per rispettare i vincoli di simpletticità). Si è inoltre analizzato un modello per l'accoppiamento longitudinale trasverso ed un altro per off momentum in presenza di nonlinearità multipolari. Obiettivo di questi lavori è una analisi della formazione dell'alone e delle risonanze che intervengono quando si tenga conto di nonlinearità multipolari nel reticolo magnetico di un LINAC o di un acceleratore circolare.

L’attività svolta nell'ambito dell'Esperimento DFMNC durante il 1998 ha riguardato diversi argomenti, che qui di seguito verranno elencati secondo un ordine casuale, studiati in collaborazione con le Sezioni INFN partecipanti all'Esperimento DFMNC, con il Brookhaven National Laboratory e l’Università di Chennai (India).

Si è valutata la possibilità di utilizzare il contributo del momento magnetico del protone alla luce di sincrotrone: la cosiddetta "Spin Synchrotron Light", di cui si sono già avuti i primi segnali relativamente agli elettroni. Secondo calcoli preliminari, questo contributo dovrebbe essere più marcato per i protoni, in quanto caratterizzati da una più grande anomalia giromagnetica, purché essi abbiano un'energia sufficiente ad emettere luce di sincrotrone: questo sarebbe il caso di RHIC (~200 GeV), ma non delle attuali macchine con fasci di protoni polarizzati quali IUCF (108 MeV) e AGS (28 GeV).

Si è ripreso lo studio della forza tipo Stern-Gerlach sul momento magnetico di un fermione in movimento, nel caso di un gradiente di campo magnetico parallelo alla direzione del moto, anche in previsione di una possibile verifica sperimentale, abbastanza semplice, tramite l'assorbimento di energia da parte di un sistema costituito da due cavità RF accoppiate.

È in una fase avanzata lo studio di fattibilità riguardante l'accelerazione di protoni polarizzati nell'anello adronico di HERA.

In collaborazione col Prof. Dan Anderson della Chalmers University di Goeteborg (Svezia), nell'ambito del Thermal Wave Model è stata condotta un'analisi quantum-like che riproduce correttamente le caratteristiche fondamentali delle instabilità coerenti, descritte in teoria convenzionale con l'equazione di Vlasov per la distribuzione del fascio di particelle. Ulteriori recenti sviluppi di questo studio hanno mostrato che la suddetta analisi quantum-like include correttamente anche il Landau damping che non era stato precedentemente incluso in un primo approccio della descrizione quantum-like delle instabilità coerenti con l'equazione non lineare di Schroedinger di tipo cubico.

Partendo dall'equazione classica nello spazio delle fasi per i raggi elettronici, in collaborazione con il Prof. Vladimir I. Man'ko del Lebedev Physical Institute di Mosca, è stato applicato un metodo di deformazione che ha permesso di transire dalla descrizione classica a quella quantum-like, trasformando un'equazione del tipo Liouville in una del tipo von Neumann. Ciò ha permesso di derivare il TWM in approssimazione semiclassica. Il metodo sembra essere molto promettente e rappresenta una tecnica di quantizzazione per i sistemi quantum-like alternativo a quello alla Gloge e Marcuse. Andando oltre l'approssimazione semiclassica, è stato condotto uno studio dell'ottica e della dinamica dei fasci con nuove tecniche tomografiche usate con successo in ottica quantistica. Si tratta sostanzialmente di descrivere il trasporto dei fasci di particelle cariche per mezzo di distribuzioni marginali le cui caratteristiche sono quelle della probabilità classica ma contenenti tutte le informazioni della funzione di Wigner adottata nel TWM. Il vantaggio è evitare di utilizzare direttamente la distribuzione di Wigner che non è definita positiva.

Continuano gli studi sull’applicazione delle forze magnetiche di Stern-Gerlach per polarizzare longitudinalmente (ed eventualmente trasversalmente) fasci di protoni e antiprotoni (vedi dettagli nella relazione consuntiva dello scorso anno).

Sul problema dell’alone negli acceleratori si è assunto il punto di vista di descriverlo come un effetto diffrattivo quantum-like del fascio, utilizzando la descrizione quantistica della diffrazione attraverso una fessura e sostituendo la costante di Planck con l’emittanza normalizzata.

I primi risultati che verranno comunicati alla Conferenza PAC 99 sembrano molto incoraggianti.

Pubblicazioni

• N. Cufaro Petroni et al., Phys.Lett. A245 (1998) 1

Il gruppo DFMNC ha prodotto, inoltre, comunicazioni, su invito, a conferenze internazionali (per esempio Luneburg, Germania e Monterey, California - USA) pubblicabili dopo esame di "referee", note interne INFN e preprints avviati a pubblicazione su riviste internazionali. Il gruppo ha inoltre iniziato collaborazioni con altri gruppi INFN (es. LNL) e con enti di ricerca stranieri, europei, statunitensi ed asiatici (in particolare Russia e India).

Sezione di Padova: P. Checchia, M. Margoni, M. Mazzucato, F. Simonetto

Sezione di Milano: M. Paganoni, F. Terranova

L"esperimento CALEIDO è stato proposto nel 1997 dai gruppi italiani di Milano e Padova in collaborazione con gruppi CERN e Serpukov.

Scopo dell" esperimento era quello di progettare e costruire due prototipi di calorimetri elettromagnetici con la tecnica denominata "Shashlik" che prevedessero due soluzioni per la segmentazione longitudinale. Un calorimetro "Shashlik" è un calorimetro a campionamento nel quale la luce di scintillazione è letta tramite fibre ottiche "wavelength shifting" disposte perpendicolarmente alle placche piombo/scintillatore.

La prima soluzione ipotizzata per la segmentazione longitudinale prevedeva l’uso di fotodiodi a vuoto "piatti" da inserire tra contatori adiacenti, assemblati con la tecnica appena accennata, nella prima parte del calorimetro. La seconda soluzione si basava sull"uso di scintillatori con tempi di risposta diversi nella prima e nella seconda parte del calorimetro.

A causa della mancata disponibilità dei fondi richiesti per studiare entrambe le soluzioni, nel 1998 è stata sviluppata e misurata solo la prima.

Nel 1998 si è progettato e costruito un prototipo di 25 contatori piombo/scintillatore assemblati in una matrice 5x5. Ogni contatore consiste in 140 strati di placchette di 1 mm di piombo e 1 mm di scintillatore per una lunghezza corrispondente a 25 lunghezze di radiazione. Le dimensioni trasversali di ogni contatore sono 5x5 cm². Nelle prime 8 lunghezze di radiazione, le placchette hanno una dimensione laterale minore per permettere l"inserzione dei diodi.

La luce blu di scintillazione viene portata al fotorivelatore situato alla fine del calorimetro tramite fibre ottiche di 1mm di diametro distribuite uniformemente con densità 1/cm². La luce viene letta da Fototetrodi a vuoto o APD. I fotodiodi,invece, sono istallati nella prima parte dei contatori in modo da campionare l’energia lí rilasciata. Sono in contatto ottico con la faccia laterale delle placchette di scintillatore in modo tale che la luce rilasciata nella prima parte del rivelatore sia letta due volte dato che i fotoni che attraversano la superficie laterale dello scintillatore sono raccolti dai diodi mentre quelli che raggiungono le fibre sono visti dai tetrodi. Si sono usati diodi EMI gia" disponibili a Padova e un diodo Hamamatsu espressamente sviluppato per questo studio. I primi campionano circa 8 lunghezze di radiazione, mentre il secondo 4.

La realizzazione dell"elettronica di read-out e del supporto meccanico del prototipo sono state effettuate a Padova. La costruzione delle placchette è stata effettuata in Russia e l"assemblaggio cui hanno partecipato sia Milano che Padova è stato effettuato al CERN. Il prototipo è stato esposto al fascio X5 dell’Area Ovest del CERN una prima volta in giugno e una seconda in Settembre. Alla presa dati, oltre alla partecipazione di tutti i gruppi della collaborazione, ci sono stati due contributi personali (Bologna e Lund).

I risultati dei test sul fascio sono stati molto buoni sia per quanto riguarda le prestazioni in risoluzione di energie

Linearità e risoluzione in posizione che per quanto riguarda la segmentazione longitudinale. Grazie alla misura della luce rilasciata nella prima parte del rivelatore, infatti, si è potuta ottenere una separazione e/¹ a 50 GeV di circa 4x10^-4 con una efficienza per la rivelazione degli elettroni del 90%.

Tali prestazioni permettono di suggerire questa tecnica come una possibile candidata per esperimenti a future macchine acceleratrici. In particolare questo sviluppo potrebbe venire utilizzato in un futuro linear collider come indicato nel CDR di TESLA [1].

L’analisi dei dati raccolti durante i test è stata effettuata a Milano e Padova.

I risultati preliminari ottenuti dai test sono stati presentati da F. Terranova alla conferenza: "6^th International Conference on Advanced Technology and Particle Physics", Como 5-9 Ottobre 1998, e quelli definitivi sono stati resi pubblici con una nota CERN [2] sottomessa anche a Nuclear Instruments and Methods.

Riferimenti.

[1] R. Brinkmann, G. Materlik, J. Rossbach, A. Wagner (eds) DESY 1997-048.

Pubblicazioni:

[2] A.C. Benvenuti et al., CERN-EP/98-200

Sezione di Padova: G. Carugno, S. Centro, A. Pepato, S. Ventura

Ecole Normale Supérior Physique Chemistry: G. Charpak, A. Barr

Nell’ambito di un progetto europeo abbiamo sviluppato, costruito e provato presso i Laboratori Nazionali di Legnaro due camere a fili per la scintigrafia cardiaca ad alta pressione con Xenon: una di test in alluminio e una definitiva in fibra di carbonio.

Sulla camera stessa è montato un mini sistema di purificazione con pompa di ricircolo per il gas Xenon. La camera è in funzione ed è in corso di sviluppo l’elettronica analogica e digitale per la ricostruzione dell’immagine.

Sezione di Padova: S. Centro, F. Dal Corso, M. Pegoraro

Alla fine del programma dell’anno scorso era stato evidenziato un problema nella cella ADC a circolazione. Dopo accurata analisi e nuove simulazioni, il problema è stato individuato. La cella ADC è stata ridisegnata e i nuovi prototipi sono già stati consegnati.

Le misure hanno provato che il dispositivo è perfettamente funzionante, raggiunge la richiesta risoluzione di 8 bit con una dissipazione di 1µW. La fonderia AMS ha dichiarato il proprio interesse all'acquisizione della cella.

Il gruppo si è attualmente impegnato nella versione a 10 bit ad alta velocità. Le specifiche saranno complete a breve ed entro il 99 verrà ordinato il silicio.

Pubblicazioni:

1. S. Centro et al., NIM A409 (1998), 517.

La ricerca si propone la realizzazione di un rivelatore d’immagini a CCD per l’analisi di fenomeni dinamici in diffrattometria X a piccolo angolo presso la linea SAXS di ELETTRA e per la rivelazione di immagini di raggi X in tomografia industriale, nell’analisi di reperti archeologici e in radiografia digitale.

Attualmente il rivelatore possiede un’area utile d’ingresso di 75 mm x 75 mm. La demagnificazione delle immagini avviene mediante l’uso di "taper" di fibre ottiche. Il tempo di acquisizione per singola immagine pari a 40 ms. Il convertitore dei raggi X può essere, a seconda dell’energia dei raggi X, un film di fosforo applicato ad un "plate" di fibre ottiche o un "plate" di fibre ottiche scintillanti.

Il CCD (1024 x 1024 pixel, 16 bit) è intensificato, con la possibilità di un gate elettronico fino a 10 ns.

L’attività svolta ha riguardato:

• Progettazione finale del rivelatore, in termini di DQE, per le applicazioni e le energie specifiche della linea SAXS di ELETTRA (Sezione di Padova).
• Caratterizzazione del rivelatore, in termini di MTF e DQE, utilizzando la risposta a singoli eventi X, nell’intervallo di energia 8 keV- 45 keV (Sezione di Padova e Genova).
• Prove di efficienza e di protocolli di acquisizione nella diffrattometria X a piccolo angolo attinente il processo di contrazione di fibre muscolari, sulla linea SAXS di ELETTRA in collaborazione con il Dipartimento di Scienze Biologiche dell’Università di Firenze (Sezione di Padova e Genova).
• Sviluppo di un sistema mammografico modulare che utilizza uno schermo di fosforo, posto all’ingresso di un taper di fibre ottiche, e un CCD intensificato. Caratterizzazione del sistema in termini di range dinamico e MTF, utilizzando un apparecchio radiogeno di nuova acquisizione (Microfocus della Feinfocus Rontgen-System GmbH) (Sezione di Bologna).
• Realizzazione di schermi di fosforo (ossisolfuro di gadolinio) di vario spessore e di varia granulometria (Sezione di Ferrara).
• Prove di efficienza degli schermi di cui sopra, a varie energie e flussi di raggi X, con un rivelatore a CCD, evidenziando risultati che superano del 50 % i prodotti commerciali (Sezioni di Ferrara, Genova e Padova).

Pubblicazioni:

[1] G. Zanella, R. Zannoni, Nucl. Instr. and Meth. A 406 (1998) 93.

[2] P. Ottonello et al., Nucl. Instr. and Meth. A 419 (1998) 731.

[3] E.A.Beliaevskaya et al., Phys. Medica 1 (1998) 19.

[4] M.Gambaccini et al., Nucl. Instr. and Meth. A 409 (1998) 508.

[5] R.Beccherle et al., Nucl. Instr. and Meth. A 409 (1998) 534.

[6] C.Di Maggio et al., Radiation Protection Dosimetry, 80 (1998) 85.

[7] G. Martinelli et al., Sensors and Actuators B 48 (1998) 270.

[8] G.Martinelli et al., Sensors and Actuators B 47 (1998) 205.

[9] G. Martinelli et al., Sensors and Actuators B 49 (1998) 88.

[10] G. Martinelli et al., Journal of Material Research 13 (1998) 1568.

Sezione di Padova: M. Pegoraro, P. Rossi

Laboratori Nazionali di Legnaro: G. Fortuna, M. Poggi, H. Somacal

SELT (Single Event Light Trigger) si propone lo sviluppo di un trigger di singolo protone, da inserire nell’apparato Microfascio dei Laboratori Nazionali di Legnaro (protoni da 2,4 MeV). Il trigger si basa su microlamine (spessore 10-50 µm) di scintillatore plastico ed è caratterizzato da una bassa degradazione del fascio, in modo che ne sia preservata la monocromaticità e la risoluzione spaziale micrometrica. Il singolo evento è ora possibile solo con fasci di minima intensità (<1000 p/s).

L’attività svolta, parzialmente in collaborazione con l’esperimento MICROEL (G.V), è stata la seguente:

Studio (continuazione) dell’efficienza del trigger. Diversi "run" al microfascio, con protoni, sono stati dedicati a queste misure [1]. La lettura della luce è stata ottenuta ancora con l’uso di fotomoltiplicatori "grandi" (in realtà di diametro di 13 mm, tipo Hamamatsu R647P), inseriti nella camera di scattering tramite un coperchio appositamente costruito, alimentazione e segnali erano prelevati direttamente all’esterno. Si è misurata un’efficienza di trigger del 100% per lamine di spessore maggiore o uguale a 30 µm. Si è trovato che per lamine più sottili (fino a 15 µm) l’efficienza diventa prossima al massimo, purché la luce venga raccolta da superfici riflettenti, poste dietro alla lamina ed intorno ai PM. Si è visto infine che un cospicuo angolo solido dei PM ed una buona raccolta di luce possono essere ottenuti solo con un sistema miniaturizzato di rivelatori di luce posti completamente all’interno della camera di scattering. (Padova, LNL)

Per la realizzazione di questo sistema compatto sono stati presi in considerazione APD (Avalanche Photo Diode, raffreddati Peltier) e fotomoltiplicatori (Hamamatsu R5600UP) d’ingombro complessivo 1cm²·2cm, comprendente lo zoccolo resistivo. La scelta è caduta sui fotomoltiplicatori, data la maggiore affidabilità e la non necessità del rafreddamento. Inoltre recenti sviluppi nella miniaturizzazione dei PM Hamamatsu rendono il loro ingombro paragonabile a quello dei più semplici APD. Infine un nuovo prodotto Hamamatsu, R7600, dotato di lente convergente di fronte al fotocatodo, permetterebbe un incremento del 30% nella raccolta di luce. (Padova)

Realizzazione di una schedina di dimensioni minime (2·2 cm²), facilmente alloggiabile in camera di scattering, adeguata alla preamplificazione di segnali provenienti sia da APD che da fotomoltiplicatori. Si utilizza un prototipo ASIC (Application Specific Integrated Circuit), sviluppato a Padova per l’esperimento CMS *. Tale chip, a due canali, contiene una sezione di amplificazione a basso rumore e un discriminatore veloce mirati alla misura del tempo di arrivo dei segnali con notevole accuratezza (indipendenza dall’ampiezza del segnale) e precisione (1 ns). Il numero minimo di componenti esterni richiesti ha permesso di realizzare un circuito di dimensioni ridotte. I due canali sono entrambi necessari per gestire la coincidenza su cui si basa il trigger. (Padova)

Il progetto meccanico di un prototipo di trigger compatto è stato realizzato. Esso permette un facile aggiustamento di parametri come l’angolo dell’asse dei fotomoltiplicatori rispetto alla lamina scintillante e la loro vicinanza (Padova). Realizzazione e test sono previsti per il ‘99, per il quale è stato chiesto e ottenuto un prolungamento dell’esperimento SELT.

Si fa infine notare che sviluppi legati a fasci a basse correnti ed alla lettura della luce con alta sensibilità, realizzati con il contributo di SELT, sono stati essenziali in altri esperimenti come ALCHIMIA (G.V) [2,3] ed IBIC-LAMEL (con un gruppo CNR di stato solido) [4,5].

Pubblicazioni:

1. D. Bernardi et al., LNL -INFN (Rep) - 125/98, pp185-186

2. C.Manfredotti et al., Diamond and Related Meterials 7(1998)742-747

3. C.Manfredotti et al., Nucl. Instr. and Meth. B136-138(1998)1333-1339

4. R. Nipoti et al., Nucl. Instr. and Meth. B 136-138 (1998) 1340-1344

5. R. Nipoti et al., LNL - INFN (Rep) -125/98, pp89-90

Sezione di Padova: N.Bacchetta, D.Bisello, A.Neviani, A.Paccagnella, E.Zanoni

Gruppo collegato di Trento: L.Ravezzi, G,Soncini, G.Verzellesi, M.Zen

Nel 1998 la collaborazione TOLRAD ha realizzato nel processo CMOS 2.5 µm di IRST delle strutture di test con la finalità di studiare layout di transistor resistenti alla radiazione.

Questi hanno la caratteristica di avere una geometria chiusa per eliminare il becco d'uccello in prossimità del canale del transistor come nei layout tradizionali. Infatti a seguito della radiazione, in questa regione laterale si accende un cammino di corrente parassita anche a transistor spento.

Le strutture di test sono state inizialmente misurate per valutare l'impatto del nuovo layout nelle caratteristiche elettriche. Sono state poi irraggiate con gamma al FRAE-CNR di Bologna.

A seguito della radiazione si è osservata una notevole variazione della tensione di soglia (dopo 30 krad nei MOSFET a canale n la soglia viene di fatto annullata) peraltro prevista dal momento che lo spessore dell'ossido di gate è di 40 nm. I transistor con layout chiuso non mostrano assolutamente corrente di perdita dovuta all'innesco dei parassiti laterali come invece avviene in quelli con layout standard.

I layout chiusi sono quindi efficaci nell'eliminare il problema delle correnti parassite.

Parallelamente all'attività sperimentale di testing ha avuto ottimi risultati anche un'attività di modelling supporta da simulazioni di dispositivi su tecnologia IRST, con l'obiettivo di valutare le diverse caratteristiche elettriche dei transistor chiusi. Ad esempio è stato sviluppato un modello per la previsione del fattore geometrico, altrimenti mancante ed indispensabile per la progettazione sia digitale che analogica.

Responsabile Nazionale: M.Traini

Gruppo collegato di Trento: E. Lipparini, M. Traini, R. Leonardi

Si è messo a punto un modello a quarks sul fronte di luce per poter descrivere in modo relativisticamente covariante le funzioni di struttura polarizzate e non del nucleone. Il formalismo e` stato applicato allo studio dello spin del nucleone attraverso reazioni polarizzate di leptoni, del tipo Drell-Yan.

Si sono ottenuti risultati incoraggianti nella descrizione in termini di gradi di libertà partonici, della struttura interna dei quark costituenti nei processi di diffusione profondamente inelastica.

Si è studiata la polarizzabilità del nucleone per mezzo di tecniche a regole di somma anche per potenziali tra quarks mediati da mesoni.

2) Punti e fili quantistici

E. Lipparini

Si è continuata l'indagine su nanostrutture come i punti quantistici e i fili quantistici, che sono nuovi sistemi di fermioni costruiti in laboratorio.

Si sono studiate le proprietà dello stato fondamentale di un sistema di elettroni quasi-monodimensionali. Si sono investigate, mediante l'approccio del funzionale densità, fili quantistici in forti campi magnetici esterni, studiando anche i modi longitudinali.

Le eccitazioni di carica e di spin sono state studiate in dettaglio, sempre in fili quantistici. Stati collettivi di spin in gas di elettroni in differenti dimensioni spaziali sono stati investigati.

PUBBLICAZIONI

1. A. Mair and M. Traini: Nucl. Phys. A628 (1998) 296
2. S. Scopetta et al.: Phys. Lett. B421 (1998) 64
3. S. Scopetta et al.: Phys. Lett. B442 (1998) 28
4. P. Gueye et al.: Phys. Rev. C57 (1998) 2107
5. D. Agosti et al.: Phys. Rev. B57 (1998) 14869
6. M. Pi et al.: Phys. Rev. B57 (1998) 14873
7. E. Lipparini and L. Serra: Phys. Rev. B57 (1998) R6830
8. A. Emperador et al.: Phys. Rev. B58 (1998) 6732
9. E. Lipparini et al.: Czch. Journ. of Physics 48 (1998) 725

totem++ (dispositivi neurali VLSI)

Gruppo collegato di Trento: A. Zorat, I. Lazzizzera, A. Sidoti

IRST: Sartori, GP. Tecchiolli

Riassunto sintetico degli scopi del progetto:

Sviluppo di architetture innovative per processori neurali in VLSI, in particolare in un approccio multiplier-less, utilizzando una codifica logaritmica approssimata dei numeri:

• è stata completata la progettazione del chip TOTEM++ in tecnologia AMS CMOS 0.8 um: i primi prototipi sono ora in fase di test; è stato usato il neurochip TOTEM in lavoro di analisi off-line di dati reali della produzione di quark pesanti;
• è stato impostato un lavoro di utilizzazione on-line dello stesso neurochip.
• Corollario rilevante:

Nel maggio 98 è nata una società di progettazione e produzione di circuiti integrati operante in modalità fabless, specializzata in sensori intelligenti, il cui prodotto di lancio è stato una telecamera "intelligente", basata sull'uso del processore TOTEM. La società si chiama NEURICAM e deve considerarsi spin-off della collaborazione informale tra IRST, Università di Trento e INFN. Alla ditta è dedicato l'editoriale e un articolo lusinghiero su "Elettronica oggi" (Gruppo Ed. Jackson, N.267 , gennaio 1999).

Gruppo Collegato di Trento: A. Zorat, I. Lazzizzera

IRST: A. Sartori (Irst), GP. Tecchiolli (IRST)

Riassunto sintetico degli scopi del progetto:

sviluppare un calcolatore neurale, TOTEMFARM, avente altissime prestazioni e costo contenuto. Il calcolatore sarà costituito da un insieme di processori Pentium, dotati ciascuno di un modulo hardware per le elaborazioni neurali e connessi tra loro tramite canali di comunicazione ad alta velocità.

Il primo prototipo TOTEMFARM avrà prestazioni di picco dell'ordine dei 4500 MIPS per la parte di elaborazione simbolica, 1.5 GFLOPS per la parte di elaborazione numerica floating point e 160.000 MCPS per la parte di elaborazione neurale.

Principali risultati raggiunti:

• Assemblati primi prototipi;
• Definita la configurazione SW: kernel LINUX essenziale sui singoli nodi, LINUX completo o Windows/NT sulla stazione di supervisione.
• Installate librerie e tools MPI per la realizzazione di software parallelo.
• Installati tools LAM per la gestione della distribuzione del calcolo fra i nodi.
• Avviata la realizzazione dei moduli di interfacciamento con le schede Totem per la parte di calcolo neurale.
• Avviato l'utilizzo della macchina sul progetto di diagnosi precoce, assistita da computer, del carcinoma mammario.
• Avviata l'installazione del software di simulazione CDF (RunII, per quanto già disponibile) per una proposta di trigger.