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Tesi etd-03152004-021146


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
Papa, Angela
email address
angela.papa@pi.infn.it
URN
etd-03152004-021146
Title
Misura del fotone di decadimento nell'esperimento mu ->e gamma mediante la nuova calorimetria a Xenon liquido
Struttura
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
FISICA
Supervisors
relatore Bemporad, Carlo
relatore Baldini, Alessandro
Parole chiave
  • calibrazione
  • esperimento MEG
  • fotomoltiplicatori
  • xenon liquido
Data inizio appello
29/03/2004;
Consultabilità
Parziale
Data di rilascio
29/03/2044
Riassunto analitico
L' esperimento MEG si propone di misurare il rapporto di decadimento $B=frac{mu^{+}
ightarrow e^{+}gamma}{mu^{+}
ightarrow TOT}$ al livello di $approx10^{-13}$. Il Modello Standard (MS) prevede una completa conservazione del numero leptonico a tutti gli ordini, quindi $B=0$. Se modificato, con l' introduzione della massa dei neutrini diversa da zero, il nuovo modello prevede un B non misurabile ($B<10^{-40}$). Tuttavia alcune delle teorie di grande unificazione supersimmetrica prevedono B molto più alti ($Bapprox10^{-14}-10^{-11}$). In questo senso l' esperimento MEG può dare un importante contributo nell'esplorare la fisica al di là del MS.
La segnatura del decadimento $mu^+ o e^+ gamma$ `e l'emissione di una coppia positrone fotone con le due particelle in direzioni opposte, con un'energia di $approx52.8$ MeV ciascuna (il decadimento del muone avviene a riposo). Una buona identificazione del processo richiede un riconoscimento delle due particelle ed una misura ad elevata risoluzione della loro energia, dell'angolo relativo e della loro contemporaneit`a della loro emissione.
I nuovi rivelatori basati sull'uso di gas nobili liquefatti permettono interessanti progressi nella calorimetria ad alta precisione, soprattutto grazie al grande numero di fotoni prodotti per scintillazione. In particolare lo Xenon liquido `e un ottimo mezzo di rivelazione per la sua rapida risposta, per il grande numero atomico e per la sua alta densit`a. Studi teorici e sperimentali sono stati svolti per determinare i parametri ottici fondamentali dello Xenon.
In questa tesi discuteremo tali propriet`a e ricaveremo una relazione tra indice di rifrazione e lunghezza di diffusione Rayleigh.
Non è facile disporre di fotoni quasi monocromatici all'energia corrispondente a quella attesa nel decadimento $mu^+ o e^+ gamma$. La reazione di scambio carica di pioni negativi su protoni fornisce un'utile sorgente di fotoni con le caratteristiche desiderate. Discuteremo perci`o l'uso di un bersaglio ad Idrogeno liquido e la sua ottimizzazione. Presenteremo la misura di fotoni da 54.9 MeV, mediante un prototipo del calorimetro, confrontando i risultati con quelli previsti dalle simulazioni Monte Carlo. Analizzeremo la risposta dei fotomoltiplicatori durante questo test. Presenteremo il comportamento dei fotomoltiplicatori a bassa temperatura, in un piccolo apparato criogenico.
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