Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
      • X-RAY TECHNIQUE (apparatus for radiation diagnosis A61B6/00; X-ray therapy A61N; testing by X-rays G01N; apparatus for X-ray photography G03B; filters, conversion screens, microscopes G21K; X-ray tubes H01J35/00; TV systems having X-ray input H04N5/321)
  • PHYSICS
    • MEASURING (counting G06M); TESTING
      • MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION (radiation analysis of materials, mass spectrometry G01N; counters per se G06M, H03K; electric discharge tubes for analysing radiation or particles H01J40/00, H01J47/00, H01J49/00)
    • NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
      • TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR ELECTROMAGNETIC RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA- OR X-RAY MICROSCOPES (x-ray technique H05G; plasma technique H05H)
Classificazione geografica
Bibliografia
1) C. De Marzo, Favuzzi, P.Spinelli (corresponding author) et al.:
A transition radiation detector for electron identification in a high energy experiment
Nucl. Instr. Meth. A 253 (1987) 235-244

2) M. Castellano, Favuzzi, Giglietto, P.Spinelli (corresponding author) et al.:
A transition radiation detector to measure the energy of cosmic ray muons in an underground laboratory
Nucl. Instr. Meth. A 256 (1987) 38

3) M. Calicchio, Favuzzi, Giglietto, P.Spinelli (corresponding author) et al:
A direct measurement of the energy spectrum of cosmic ray muons in the Mont Blanc underground laboratory
Phys. Lett. B 193, 131 (1987)

4) M. Castellano, Giglietto, P.Spinelli (corresponding author) et al.:
A Monte Carlo program to design a transition radiation detector
Computer Phys. Communications, 51 (1988)431-441

5) M. Castellano, Giglietto, P.Spinelli (corresponding author) et al.:
A Monte Carlo program to design a multiple module transition radiation detector
Computer Phys. Communications,61(1990) 395-409

6) R.Bellotti, Favuzzi, Giglietto, P.Spinelli (corresp. author) et al.:
A transition radiation detector prototype to measure the energy of muons in cosmic ray laboratories
Nucl.Instr.and Meth. A 305 (1991)

7) E.Barbarito, Giglietto, Marangelli,P.Spinelli (corresp. author) et al .:
A high rejection transition radiation detector prototype to distinguish positrons from protons in a cosmic ray space
laboratory
Nucl.Instr. and Meth. A 313 (1992) 295

8) R.Bellotti, P.Spinelli et al.:
A comparison between a neural network and the likelihood method to evaluate the performances of a TRD
Computer Physics Comm. 78(1993) 17-22

9) R.Bellotti, P.Spinelli et al.:
A neural network for positron identification by transition radiation
Nucl. Instr. and Meth. A 350 (1994) 556-560

10) E.Barbarito, Giglietto, Marangelli, P.Spinelli (corresp. author) et al.:
A transition radiation detector for positron identification in a ballon -borne particle astrophysics experiment
Nucl. Instr. and Meth. A 357 (1995) 586-600

11) R.Bellotti, Favuzzi, Giglietto, P.Spinelli (corresp. author), et al.:
Description and performances of MACRO TRD
Nucl. Instr. and Meth. A 360 (1995) 423-426

12) E.Barbarito, Favuzzi, Giglietto, P.Spinelli (corresp. author) et al.:
A large area transition radiation detector to measure the energy of muons in the Gran Sasso laboratory
Nucl. Instr. and Meth. A 365 (1995) 214-223

13) R.L. Golden, Giglietto, Marangelli, P.Spinelli et al . :
Measurement of the positron to electron ratio in the cosmic rays above 5 GeV
The Astrophys.Journal ,457:L103-L106, 1996 Feb 1

14) G. Barbiellini, Giglietto, Marangelli, P.Spinelli et al.:
The cosmic - ray positron to electron ratio in the energy range 0.85 to 14 GeV
Astron. Astrophys. 309, L15-L18 (1996)

15) F.Aversa, Barbiellini, Marangelli, P.Spinelli et al.:
Identification of cosmic rays electron and positron by neural network
Astrop. Physics 5 (1996) 11-117

16) E.Barbarito, Giglietto, P.Spinelli (corresp. author) et al.:
Straw chambers operating in vacuum for particle tracking and transition radiation detection in accelerator and space
experiments
Nucl. Instr. and Meth. A 381 (1996) 39-48

17) R.Bellotti, Giglietto, Marangelli, P.Spinelli (corresp. author) et al. :
Study of the combined particle identification capability of a transition radiation detector and a silicon imaging calorimeter
during the TS93 ballon flight
Astrop. Physics 7 (1997) 219-230

18)M.Boezio, P.Spinelli et al.:
The cosmic -ray antiproton flux between 0.62 and 3.19 GeV measured near solar minimum activity
The Astrophysical Journ., 487:415-423,1997 Sept.20

19)A.Bakaldin, Barbiellini, P.Spinelli et al.:
Experiment NINA:investigation of low energy nuclear fluxes in the near-Earth space
Astrop. Physics 8 (1997) 109-121

20)M.Ambrosio, Barbarino, Favuzzi, Giglietto, P.Spinelli (corresp. author) et al.:
Measurement of the energy spectrum of underground muons at Gran Sasso with a transition radiation detector
Astrop.Phys. 10 (1999) 11-20

21)R.Caliandro, Favuzzi, Giglietto, P.Spinelli (corresp. author) et al.:
A fast transition radiation detector for high energy particles selection and triggering
Nucl. Instr. and Meth.A 455 (2000) 305-318

22)K.V. Alexandrov, Barbarino, Favuzzi, Giglietto, P.Spinelli et al.:
A transition radiation detector interleaved with low density targets for the NOE Experiment
Nucl. Instr. and Meth. A 459 (2001) 108-122

23) Bonvicini, Giglietto, P.Spinelli et al.:
The PAMELA experiment in space.
Nuclear Instruments and Methods, A 461 (2001) 262-268

24) C.Favuzzi, N.Giglietto, M.N.Mazziotta, P.Spinelli,
"Transition Radiation detectors for particle physics and astrophysics"
La Rivista del Nuovo Cimento Vol. 24, N. 5-6 (2001)

25) P.Spinelli
I rivelatori di radiazione di transizione nella fisica delle alte energie e dei raggi
cosmici
Il Nuovo Saggiatore , 2*1987*

26) P.Spinelli et al.:
Transition radiation detectors for underground and space laboratories.
Nucl.Phys. B (Proc.Suppl.) 23A (1991) 150-158
Proc. of Int. Conf. on Advanced Technology and Particle Physics,
Villa Olmo,Como(Italy) ,11-15 june 1990

27)P.Spinelli et al.:
A transition radiation detector for particle astrophysics experiments using low power consumption electronics
VI Wire Chamber Conference,Vienna -February 1992
Nucl.Instr.Meth. A323(1992) 71-77

28) P.Spinelli forMACRO collaboration
Performance of transition radiation detector in MACRO
XXIV International Cosmic Ray Conference, Rome 1995

29)P.Spinelli for Wizard Collaboration
Positron identification by TRDs in TS 93 and PAMELA experiments
6th Topical Seminar on experimental apparatus for particle physics and astrophysics, S.Miniato 1996

30) Giglietto,Marangelli, P. Spinelli et al.:
The Pamela TRD
TRDs for the 3rd millennium, Frascati Physics Series (2001)

31) M.Ambriola,Marangelli, P. Spinelli et al.:
Beam test performances of the PAMELA TRD
TRDs for the 3rd millennium, Frascati Physics Series (2001)

32) M.Brigida, Favuzzi, Giglietto,P. Spinelli et al.:
The silicon TRD: revised and successful technique in particle identification
TRDs for the 3rd millennium, Frascati Physics Series (2001)

33) M.Brigida, Favuzzi, Giglietto P. Spinelli et al.:
A silicon detector tailored for transition radiation X-rays
TRDs for the 3rd millennium, Frascati Physics Series (2001)

34) M.Brigida, Favuzzi, Giglietto, P. Spinelli et al.:
The silicon transition radiation detector : a full Monte Carlo simulation
Proc. 7th Intern.Conf.on ICATPP-7,Villa Olmo,Como,Oct.2001, pubblicati in World Scientific

35) P.Spinelli, Favuzzi, Giglietto et al.:
A silicon spectrometer for transition radiation detection for space applications
RESMDD02, Firenze, Luglio2002, Nucl.Instr.Meth. A 514(2003) 194-199

36) P.Spinelli et al.
Test beam results for a silicon TRD (Si-TRD)prototype
Proceedings of "TRDs for the 3rd millennium"-Bari, Sept. 2003, Nucl.Instr.Meth A 522 (2004), 148-152

37) P.Spinelli et al.
Perspectives on the performance of a multilayer Silicon TRD (Si-TRD)
Proceedings of "TRDs for the 3rd millennium"-Bari, Sept. 2003, Nucl.Instr.Meth A 522(2004), 153-156
Parole Chiave
RIVELATORI DI RADIAZIONE DI TRANSIZIONE; IDENTIFICAZIONE DI PARTICELLE; RIVELATORI A STRISCE DI SILICIO

Sviluppo di un rivelatore di radiazione di transizione a stato solido per l'identificazione di particelle nella fisica dello spazio e degli acceleratori

Università degli Studi di Bari
Abstract
In questo programma di ricerca si svilupperà una tecnica innovativa per l'identificazione di particelle di alta energia tramite rivelatori di radiazione di transizione (TRD) in esperimenti nello spazio e presso acceleratori. Una discussione dettagliata di questa tecnica è presentata nella sezione 2.2 di questa proposta.
In molti esperimenti, sia di fisica delle alte energie (ALICE, ATLAS, …) che di astrofisica delle particelle (AMS, PAMELA…), si è fatto uso sinora di TRD equipaggiati con "straw tubes" per identificare elettroni o positroni rispetto agli adroni di fondo nel range di impulso del centinaio di GeV/c. Questo approccio si è dimostrato molto promettente specialmente negli esperimenti nello spazio per la ricerca di antimateria nello stesso range di impulso, dove i TRD sono integrati con calorimetri "granulari" (17).
Sinora si sono usati sempre contatori gassosi per rivelare i raggi X della radiazione di transizione prodotta da particelle ultra-relativistiche in fogli di materiali leggeri ("radiatori"). Tuttavia, tali rivelatori possono non essere molto adatti a missioni spaziali, in quanto possono subire danni in seguito alle vibrazioni che si verificano durante il decollo del vettore ed il loro uso può essere limitato nel tempo per via delle perdite di gas. Gli straw tubes sono in fase di impiego nelle prossime missioni, perciò quindi non sono ancora stati testati in una missione di lunga durata, sebbene abbiano superato i test di qualificazione >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Paolo SPINELLI Università degli Studi di BARI
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo di questo programma di ricerca e sviluppo è quello di progettare e costruire un rivelatore di radiazione di transizione(TRD) innovativo in grado di identificare elettroni ed adroni fino a 300 GeV/c di impulso, e possibilmente nuclei di alto Z, utilizzando un campo magnetico. Le tecniche tradizionali per la rivelazione della radiazione di transizione (TR) consistono nella misura della somma dell'energia di ionizzazione della particella primaria e di quella rilasciata dai fotoelettroni prodotti dai raggi X di TR nei moduli del rivelatore. La particella radiante, se non deflessa da un campo magnetico, rilascia energia per ionizzazione nella stessa regione in cui vengono convertiti i raggi X di transizione, introducendo il tal modo un segnale di fondo. Tagli opportuni o analisi di likelihood sul rilascio in carica consentono di separare particelle radianti da particelle non radianti (si veda la sezione 2.2 a tale proposito). Gas ad alto Z vengono comunemente impiegati per la rivelazione dei raggi X.
Misure dirette di spettri di TR sono state effettuate utilizzando diodi di silicio drogato con ioni di Li: un intenso campo magnetico separava la particella radiante dai fotoni X che venivano raccolti sul rivelatore posizionato ad alcuni metri a valle del magnete [C.W.Fabjan,Nucl.Instr.Meth.146,343(1977)].
Con lo sviluppo dei rivelatori di silicio a microstrip (SSD) con un passo di alcune decine di micron, questa tecnica può essere usata con un campo >>>

Risultati parziali attesi
Nell'ambito di questa prima fase si svilupperanno le simulazioni con GEANT 4 per ottimizzare il progetto del rivelatore. In particolare si otterrà una parametrizzazione della risposta elettronica dei silici, mentre la simulazione in GEANT 4 produrrà la valutazione della suddivisione di carica tra le strip interessate dalle particelle incidenti e terrà conto della produzione di raggi X per radiazione di transizione. Si produrranno dei run simulati di elettroni e pioni su fascio a momento variabile tra 1 e 300 GeV/c e saranno analizzati i dati per valutare il potere di reiezione dello strumento, ottimizzandone la geometria. Inoltre il tipo di radiatore sarà individuato dall'analisi dei dati di Monte Carlo. Questi risultati saranno ottenuti dall'unità del Politecnico di Bari (POLIBA). L'unità di Trieste (UNITS) svilupperà la simulazione per l'identificazione di nuclei ad alto Z (sino a Z=26) tramite radiazione di transizione.
L'unità di Udine (UNIUD) in questa fasa coadiuverà POLIBA realizzando tools d'interfaccia ad un database di geometrie del rivelatore, che permeterà una più agevole modifica della geometria e caratteristiche del rivelatore. UNIUD svilupperà l'event display sia per il Monte Carlo che successivamente per l'online, il tutto in ambiente di programmazione C++ e le procedure di ricostruzione tracce.
UNIUD definirà infine una procedura di riconoscimento degli eventi basata sull'utilizzo di reti neurali in alternativa alla procedura definita da >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
L'identificazione delle particelle è stato sempre uno degli aspetti più importanti negli esperimenti di fisica o astrofisica delle alte energie, specialmente in quest'ultimo periodo. I problemi sperimentali sollevati dalla più recente fisica agli acceleratori pone limiti stringenti sui rivelatori stessi a causa di alti flussi, di fondi elevati e per la complessità degli stati finali. Ci si aspetta peraltro che la fisica dopo LHC (VLHC?) richieda misure di precisione e tecniche accurate di identificazione di particelle (specialmente leptoni. La fisica dei raggi cosmici richiede per questo scopo in alcuni casi dispositivi semplici, ma precisi e affidabili, che possano essere utilizzati nello spazio, o apparati di grandi dimensioni e di elevata stabilità per laboratori di superficie o sotterranei. Un rivelatore ormai molto diffuso per l'identificazione di particelle ultra-relativistiche si avvale della radiazione di transizione (TR) emessa da queste in situazioni particolari.
Sin dal primo articolo di V.L.Ginzburg e I.M. Frank del 1946, è stato fatto un grande lavoro nello sviluppo della teoria della TR, con molte ed ampie rassegne che possono aiutare il lettore interessato ad approfondire gli aspetti teorici e sperimentali (24) dell'argomento.
In questo programma di ricerca ci si occuperà della identificazione di particelle di alta energia per mezzo di rivelatori di radiazione di transizione (TRDs) implementati attraverso una tecnica non ancora convenzionale >>>