SBS - GEM - JLab12

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SBS - GEM

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Super Bigbite Spectrometer è un nuovo spettrometro pensato per esperimenti, con il fascio fino a 11 GeV del JLab, volti a migliorare sensibilmente la precisione di misure esistenti, accedere a regioni cinematiche inesplorate e misurare osservabili ad oggi inaccessibili (visita la pagina web).In dotazione alla sala A, SBS offrirà un angolo solido di circa 70 msr, con buone risoluzioni di ricostruzione del vertice di interazione (<2 mm), del momento (dp/p 0.5% a 4 GeV/c) e angolare (circa 1 mr), flessibilità di configurazione, e soprattutto sarà in grado di operare ad elevata luminosità fino a 10^39 (cm^2 s)^-1. Misure dei fattori di forma elettromagnetici del protone e del neutrone ad alto Q^2, e di diverse funzioni di distribuzione dei quark nel neutrone rappresentano ad oggi i punti di forza del programma di fisica che verranno condotti con SBS. Un aspetto chiave del nuovo spettrometro sono i due tracciatori di particelle cariche basati sulla recente tecnologia GEM (Gaseous Electron Multiplier) sviluppata alla fine degli anni novanta al CERN dal gruppo di F. Sauli (visiona il documento) e che si è dimostrata capace di supportare i grandi flussi di particelle degli esperimenti di alta luminosità. Il tracciatore principale (front tracker), progettato e aviluppato da membri del JLab12, avrà il compito di ricostruire le tracce delle particelle cariche primarie (provenienti dal processo di diffusione in studio avvenuto nel bersaglio).

Esso è composto da 6 camere di superfice 40x150 cm^2, tra le più grandi operanti in esperimenti di fisica fondamentale (al di fuori del CERN), poste dopo il dipolo magnetico di SBS (48D48 dai Brookhaven National Laboratory). Ciascuna camera è realizzata da 3 moduli adiacenti con superfice 40x50 cm^2 e area attiva superiore al 90%, in configurazione tripla GEM e con lettura a strip bidimensionale, in grado di supportare un notevole flusso di fotoni dell'ordine di 250 MHz/cm^2 con una risoluzione di singolo hit dell'ordine di 70 m. Per ottenere tali prestazioni, mantendendo i costi contenuti, la scelta della tecnologia GEM è praticamente obbligatoria. Tale tecnologia infatti, disaccoppiando, in larga misura, il processo di moltiplicazione dalle fasi di ionizzazione e di raccolta, è in grado di tollerare alti flussi di particelle, e al contempo permette di raggiungere risoluzioni spaziali di qualche decina di m. D'altra parte i processi costruttivi e materiali sono disponibili nelle industrie che realizzano circuiti elettronici. Due piccoli piani di microstrip di silicio (10x20 cm2), posti prima del magnete 48D48, completeranno il tracciatore principale estendendone il braccio di rivelazione, migliorandone pertanto le prestazioni, senza influenzare significativamente il fondo e il costo. Entrambi le tipologie di rivelatori sono lette da elettronica sviluppata appositamente, intorno al processore APV25. Partecipano allo sviluppo del tracciatore principale i gruppi di Bari (sistema di gas), Catania (simulazione, progettazione meccanica e assemblaggio), Genova (elettronica di readout), Sanità (coordinamento, progettazione, simulazione, ed analisi) e Roma (microstrip al silicio).

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