AMADEUS: R&D GEM-TPC
Dal 2008 al 2014 sono stato il responsabile della simulazione, dello sviluppo e test di un rivelatore a proiezione temporale (TPC) basato su GEM per il sistema di tracciamento interno dell’esperimento AMADEUS.
Le prestazioni del primo prototipo GEM-TPC con una gap di deriva di 15 cm sono state misurate con successo al Beam Test Facility di Frascati e al Paul Scherrer Institute di Zurigo, misurando una efficienza maggiore del 99% e una risoluzione spaziale di circa 250 µm per singola traccia. E’ stata misurata anche una risoluzione in energia di circa il 10% che permetterà di identificare con un livello di separazione maggiore di 5 sigma, le particelle , K, p nell’intervallo di momento 100-200 MeV/c. Queste misure sperimentali sono risultate compatibili con quelle simulate con Garfield e GEANT.
Attualmente il progetto di R&D prevede lo studio di un rivelatore GEM-TPC dove il gas contenuto nel rivelatore verrà utilizzato sia come targhetta che per la produzione di ionizzazione primaria. Questa idea nasce dalla necessità di studiare in modo completo le interazioni a bassa energia dei K- con i nuclei del gas, tracciando ed identificando tutte le particelle che partecipano al processo. La possibilità di utilizzare targhette differenti (gas composti da differenti nuclei leggeri) senza sostanziali interventi sul setup sperimentale, rende il progetto ancora più avvincente. Questa nuova tecnica applicata alla fisica nucleare richiede l’uso di materiali a basso X0 e di gas puri come idrogeno, deuterio, elio-3, elio-4, ecc.
Misure di guadagno del rivelatore con gas puro di elio sono state effettuate in laboratorio, mostrando che il rivelatore può raggiungere guadagni dell’ordine di 2x104 prima di entrare in regime di streamer.
Le prestazioni del prototipo con elio puro sono state successivamente misurate al PSI ottenendo efficienze dell’ordine del 95% e una risoluzione spaziale di circa 350 µm per singola traccia.
I risultati ottenuti sono stati presentati a conferenze e pubblicati su rivista.
Questo progetto rientra nel progetto Europeo FP7 “Joint-GEM”, dove ho ricoperto il ruolo di referente dei Laboratori Nazionali di Frascati.
