La mia tesi di laurea

ALICE è uno dei grandi esperimenti che saranno installati sul collisore LHC del CERN.Grazie alla sua elevata luminosità ed all'energia totale disponibile nel centro di massa, tale collisore permetterà di esplorare nuove regioni nella fisica delle particelle. Lo studio delle interazioni fra ioni pesanti con energie ultrarelativistiche si propone di dare una risposta ad alcune delle domande fondamentali nel campo delle interazioni forti quali: Il comportamento dei quark e gluoni quando vengono a trovarsi liberi di muoversi in regioni estese di spazio. Il comportamento della materia adronica quando viene sottoposta a pressioni tali che la densità sia maggiore di quella dei nucleoni. Il confinamento dei quark. La fisica che l'esperimento ALICE si propone di studiare impone severe richieste sulle caratteristiche dei singoli rivelatori impiegati. In particolare, una delle richieste sui "detector" è quella di non essere danneggiati dai flussi di particelle che li colpiranno durante i primi dieci anni di presa dati.La valutazione della dose cumulata in run di test da circuiti integrati di tipo ASIC specificatamente sviluppati per la lettura dei rivelatori di tipo pixel é cruciale per garantire la piena funzionalità dell'apparato sperimentale ALICE.Il lavoro da me svolto nell'ambito del gruppo ALICE di Roma, e raccolto in questa tesi, è stato lo studio, mediante l'utilizzo del simulatore Geant 3.21, della dose totale cumulata nei pixel che verranno istallati nella zona del tracciatore interno.I risultati ottenuti nello svolgere questo lavoro di tesi permettono di avere una visione molto chiara e rassicurante dei limiti dell’elettronica di lettura analizzata. Sia sulla base dei dati sperimentali che dei dati ottenuti dalla simulazione, le prestazioni dei circuiti integrati che realizzano le celle di lettura dei rivelatori a pixel, risultano stabili per valori ampiamente superiori al limite dei 200 Krad di dose totale previsti nell’arco di dieci anni di presa dati nell’esperimento ALICE. I due tipi di chip utilizzati nelle due esposizioni a protoni da 6.5 MeV, pur basandosi su due tecnologie CMOS diverse (MIETEC 0.5 m m ed IBM 0.25 m m) si basano sullo stesso principio ispiratore: terminale di gate non lineare ma circondante il terminale di drain ad anelli di guardia circondanti i singoli transistor.Entrambe queste modifiche apportate al disegno delle maschere sono risultate necessarie per limitare le correnti di perdita che insorgono nei normali CMOS esposti a radiazione e che ne impediscono l'uso in condizioni simili. L'utilizzo del simulatore GEANT 3.21 ha evidenziato una discrepanza nel calcolo della dose utilizzando le sole formule medie per il calcolo dello scattering multiplo e lo scattering singolo imputabile ai limiti dell'approssimazione numerica usata. Infine si può affermare che nelle nostre condizioni sperimentali il numero delle particelle che vengono rilevate dal rivelatore all'indietro SBD segue una distribuzione descritta dalla formula di Rutherford per lo scattering singolo, mentre il numero delle particelle che arrivano sul chip in avanti segue una distribuzione alla Moliere per lo scattering multiplo. Nota: nello svolgere questo studio sono stati utilizzazi dei programmi, (in ambiente UNIX) ideati dall'autore, scritti in Fortran per il programma di simulazione utilizzando le librerie del CERN (che descrivono il tracciamento delle particelle nei diversi materiali) e in C per i programmi dell'analisi dei dati, inoltre sono state fatte altre due simulazioni utilizzando una sorgente gamma da Co-60 e neutroni da 14.7 MeV.



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