• MEG
• monitoraggio
• calibrazione

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\title {Calibrazioni e Monitoraggio dell'Esperimento MEG}
\author{ Francesco Tenchini }

\begin{document}

%\maketitle

\begin{center}
\makebox[\textwidth]{
\raisebox{5cm}{
\begin{minipage}[t]{50truecm}\begin{center}{
\hspace*{0.2cm}{\Large \textbf{Universit\`a di
Pisa}}\\ \vspace{0.3cm}
\hspace*{0.2cm}{\textbf{Facolt\`a di Scienze Matematiche Fisiche e
Naturali}}\\ \vspace{0.2cm}
\hspace*{0.2cm}{ \textbf{Corso di Laurea Specialistica in Scienze Fisiche}}\\
\vspace{0.2cm}
\hspace*{0.2cm}{\small{Anno Accademico 2009/2010}}\\
\vspace{0.4cm}
\hspace*{0.2cm}{ Riassunto dell'Elaborato Finale}\\
\vspace{0.4cm}
\hspace*{0.2cm}{\large {\bf Calibrazioni e Monitoraggio dell'Esperimento MEG}}}
\end{center}
\end{minipage}}}
\end{center}

\noindent\hspace*{0.2cm}{Candidato: \bf Francesco Tenchini}
\vspace{0.2cm}

\noindent\hspace*{0.2cm}{Relatore: \bf Prof. Alessandro Baldini}
\vspace{0.7cm}

\noindent L'esperimento MEG si propone di misurare il rapporto di decadimento $BR(\mu\rightarrow\ e^+\gamma)=\frac{\mu^{+}\rightarrow e^{+}\gamma}{\mu^{+}\rightarrow TOT}$ con una sensibilit\`a pari a $BR(\mu\rightarrow\ e+\gamma)\approx10^{-13}$, due ordini di grandezza superiore ai risultati ottenuti dal precedente esperimento MEGA.

Il Modello Standard (MS), per il quale la massa dei neutrini \`e nulla, prevede una completa conservazione del numero leptonico, quindi $BR(\mu\rightarrow\ e^+ \gamma) = 0$. I recenti risultati sulle oscillazioni di neutrini mostrano che esiste almeno un autostato di massa di neutrino non nullo. Tuttavia il Modello Standard, opportunamente modificato, prevede un valore di $BR(\mu\rightarrow\ e^+\gamma)$ attualmente non misurabile ($BR(\mu\rightarrow\ e^+ \gamma) <10^{-50}$).

I processi di violazione del sapore leptonico (LFV) sono invece previsti in numerose teorie di unificazione supersimmetriche con valori del rapporto di decadimento molto pi\`u elevati, attorno a $10^{-12}\div10^{-14}$. Osservare il processo $\mu^+\rightarrow e^+ \gamma$ sarebbe quindi un'evidenza importante di fisica oltre il Modello Standard. Una mancata osservazione risulterebbe comunque utile ad imporre limiti pi\`u stringenti alle nuove teorie.

Il decadimento del muone viene studiato in MEG a riposo. La segnatura associata al processo $\mu^+\rightarrow e^+\gamma$ \`e data dall'emissione in coincidenza di un gamma ed un positrone, con un angolo relativo di $180^o$ ed un'energia di $E_{\gamma}=E_{e^+}=m_\mu/2=52.8$ MeV.

Il fascio di muoni utilizzato per l'esperimento \`e fornito dal Paul Scherrer Institut (PSI, Villigen, Svizzera) ed \`e il pi\`u intenso fascio continuo di muoni attualmente esistente ($\sim10^8\mu/s$). La misura del quadri-impulso del $\gamma$ viene eseguita usando il calorimetro a Xenon liquido; la misura del quadri-impulso del positrone viene eseguita usando lo spettrometro COBRA, costituito da un sistema di camere a deriva ed un magnete superconduttore, ed un sistema di rapidi contatori plastici.

A causa dell'elevata precisione richiesta dall'esperimento risulta fondamentale avere sotto controllo tutti i parametri dei rivelatori, in modo da minimizzare le incertezze sistematiche legate alla strumentazione. Per questo motivo \`e necessaria un'accurata calibrazione ed un preciso monitoraggio di tutto l'apparato.

L'elaborato discute i diversi metodi di calibrazione e monitoraggio dell'esperimento, con particolare enfasi su quelli a cui il candidato ha contribuito durante il periodo di tesi.

In particolare si descrive lo sviluppo del sistema di monitoraggio del calorimetro a Xenon mediante $\gamma$ da 9 MeV, ottenuti per cattura di neutroni termici nel Nickel. La caratteristica, unica di questo metodo, \`e quella di permettere il monitoraggio del calorimetro in presenza del fascio di muoni, usando un generatore impulsato di neutroni.

Vengono descritti gli studi preliminari di Monte Carlo che hanno portato alla scelta della configurazione del sistema moderatore-nickel; il test di accettazione del generatore di neutroni utilizzato al PSI; e l'osservazione del segnale dei $\gamma$ da 9 MeV prodotti.

\`E descritta l'installazione ed il primo test di un nuovo metodo di calibrazione sviluppato per una migliore comprensione dello spettrometro, utilizzato per eseguire la misura dell'impulso e della direzione del positrone. Il metodo si basa sulla diffusione elastica Mott di un fascio monocromatico di positroni su nuclei leggeri.

Infine \`e descritto il montaggio di un sistema pneumatico per il movimento di una sorgente di Americio-Berillio (ulteriore metodo di calibrazione dell'esperimento) e la programmazione del sistema di controllo remoto.

Le attivit\`a sopra riportate sono state svolte al PSI, durante una lunga permanenza del candidato presso il laboratorio.

\end{document}