• Calorimetro MEG

L’esperimento MEG si prefigge di studiare le violazione del sapore leptonico misurando il
rapporto B = ì -> e + gamma / ì -> TOT con sensibilit´a di 10−13, migliorando di due ordini di grandezza le precedenti
misure dell’esperimento MEGA, grazie alle migliori risoluzioni dei rivelatori progettati e
all’utilizzo di un fascio continuo di muoni, a differenza di quello impulsato usato da MEGA.
Il Modello Standard (MS) delle interazioni elettrodeboli, attualmente il modello di riferimento
nel campo della fisica delle particelle elementari, non prevede questa violazione a nessun ordine.
Anche introducendo correzioni dovute alle masse non nulle dei neutrini, il Modello Standard
prevede un B non misurabile(B < 10 alla −40). Alcuni modellli di grande unificazione supersimmetrica
(SUSYGUT) in cui il MS viene inglobato come sottogruppo a pi´u basse energie, danno
invece previsioni di questo rapporto poco al di sotto del limite sperimentale attuale, che rendono
MEG importante per la ricerca della fisica oltre il modello standard. La segnatura dell’evento
ì in e + gamma sono un positrone e un fotone emessi contemporaneamente, nella stessa linea di volo, con uguale energia, pari a met´a della massa del muone (ì/2  =52.8 MeV ). Per raggiungere la
sensibilit´a prefissata, sono stati messi appunto sistemi di rivelazione molto precisi dell’energia,
della direzione e del tempo di arrivo delle due particelle. In particolare l’energia, la direzione e
il tempo di arrivo del fotone saranno misuarati da un calorimetro a Xenon liquido, gas nobile
con un numero di fotoni prodotti per scintillazione paragonabile a quello dello ioduro di sodio
ma con un tempo di scintillazione molto inferiore. I fotoni di scintillazione saranno raccolti da
848 fotubi montati sulla superfice interna del calorimetro, e i loro segnali, digitalizzati, saranno
analizzati da un programma di analisi chiamato Rome, operante in ambiente Root e svillupato
apposta per l’esperimento MEG. I fotomoltiplicatori sono stati testati tramite due sistemi: una
piccola postazione presso i laboratori dell’INFN di Pisa che consente il test di un fototubo alla
volta (Photomultiplier Test Facility PMT), ed un prototipo da 67 litri del calorimetro a Xenon liquido presente al PSI, che consente il test di circa 228 fototubi per volta (Large Prototype
LP). Il mio lavoro ´e consistito nel testare parte dei fototubi nella PMT presente a Pisa e di
sviluppare in Rome degli algoritmi per la determinazione dei parametri dei fotomoltiplicatori
nel LP poi implementati o implementabili nel programma di analisi del calorimetro finale. La
misura delle caratteristiche dei PMT ´e estremamente importante per il raggiungimento delle
risoluzioni sperimentali richieste per il calorimetro. Nella parte finale della tesi mostro con
una simulazione MonteCarlo che se le caratteristiche dei PMT in esperimento saranno quelle
da noi misurate in laboratorio, la risoluzione in energia del calorimetro finale, sui fotoni del
decadimento ì in e + gamma, sar´a inferiori al 5% FWHM.