Esperimenti

Il sistema di calibrazione laser per il nuovo esperimento g-2 a fermilab

In questa attività, che vede la partecipazione italiana ad un nuovo esperimento al Fermilab di Batavia (USA) per la misura dell’anomalia magnetica (g-2) del muone, il personale INO è associato all’INFN per la realizzazione di un sitema di calibrazione laser dell’esperimento. I membri attuali della collaborazione italiana di g-2 sono:
La collaborazione italiana, il cui responsabile nazionale è il Dr. G. Venanzoni, è formata da personale proveniente dalle istituzioni seguenti:
– Laboratori Nazionali Frascati dell’ INFN, Via E. Fermi 40, 00044 Frascati, Italy
– Istituto Nazionale di Ottica del C.N.R., UOS Pisa, via Moruzzi 1, 56124, Pisa, Italy
– Dipartimento di Fisica e di Scienze della Terra, Universita di Messina, Messina, Italy,
– INFN, Sezione di Trieste e G.C. di Udine, Italy,
– INFN, Sezione di Napoli, Italy,
– INFN, Sezione di Roma Tor Vergata, Roma, Italy
– Università di Trieste, Trieste, Italy
– Università di Napoli, Napoli, Italy
– Università di Udine, Udine, Italy
– Università di Cassino, Cassino, Italy
– University of Rijeka, Rijeka, Croatia
– INFN, Sezione di Pisa, Italy
L’anomalia magnetica del muone, g-2, può essere misurata e calcolata con precisione altissima per cui fornisce un test importante del Modello Standard e potrebbe, in linea di principio, essere fonte di nuova fisica. La precente misura di g-2, effettuata dall’esperimento E821 ai Laboratori Nazionali di Brookheaven nel 2001, ha mostrato una discrepanza con la previsione teorica del Modello Standard. Un nuovo esperimento, E989, che si svolgerà al Fermilab a partire dal 2017, si propone di ripetere la misura di g-2 con una precisione di 0.14 ppm. Per questo sono necessari sia una statistica importante, di almeno 1.8×10¹¹ positroni rivelati, con energia superiore a 1.8 GeV, sia una riduzione importante degli errori sistematici. Fra questi, le derive e le fluttuazioni del guadagni dei 1300 rivelatori di luce presenti nei calorimetri, che in questo caso saranno Silicon PhotoMultipliers (SIPMs), rivestono un ruolo importante. Per monitorare questo questi rivelatori, sia sulla scala di tempi veloce di un singolo fill, che su quella lenta dell’intero run, stiamo sviluppando un sistema di calibrazione laser impulsato.
Il sistema allo stato attuale è composto di una batteria di laser a diodo impulsati (405nm, 600ps) e da un sistema di distribuzione e di controllo. Il sistema di calibrazione è attualmente in fase di costruzione e commissioning a Fermilab. Il primo run sperimentale è previsto per giugno 2017.

Tavolo ottico del sistema di calibrazione laser

Schema del sistema di distribuzione dei segnali laser di calibrazione dei calorimetri