Universit`
a di Pisa
Facolt`
a di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali
Corso di Laurea Specialistica in Scienze Fisiche
Anno accademico 2006/2007
Riassunto dell’Elaborato Finale
Metodi di calibrazione e ricostruzione degli
eventi nell’esperimento MEG
Candidato: Luca Perrozzi Relatore: Dott. Fabrizio Cei
L’esperimento MEG si propone di ottenere un’evidenza sperimentale della non conservazione del sapore leptonico (in inglese “Lepton Flavour Violation”, LFV) e si colloca nel filone di ricerca dei decadimenti rari non permessi dal Mo-dello Standard con neutrini privi di massa; lo scopo dell’esperimento `e infatti l’osservazione del processo µ+→ e+γ con una sensibilit`a sul rapporto di
decadi-mento (in inglese “Branching Ratio”, BR) pari a BR(µ→eγ) ≈ 10−13, inferiore
di due ordini di grandezza rispetto al limite attuale posto dalla collaborazione MEGA (2001).
Nel Modello Standard con neutrini massivi, che include le oscillazioni dei neu-trini, il processo µ+ → e+γ `e predetto con un rapporto di decadimento non
nullo, ma comunque non misurabile sperimentalmente (BR(µ→eγ) < 10−50). I
processi LFV sono invece previsti nella quasi totalit`a delle estensioni supersim-metriche del Modello Standard con valori del rapporto di decadimento molto pi`u elevati, attorno a 10−12÷ 10−14. Un’osservazione del processo µ+ → e+γ
costituirebbe pertanto un’evidenza incontrovertibile in favore dei modelli su-persimmetrici, mentre una non osservazione del decadimento sarebbe di grande utilit`a nel porre limiti sempre pi`u stringenti ai parametri liberi delle nuove teorie. La segnatura del decadimento µ+ → e+γ a riposo `e data dalla coincidenza
di un positrone e di un fotone, emessi simultaneamente, con un angolo relativo di 180◦ ed un’energia di circa 52.8 MeV ciascuno, pari a met`a della massa del µ+.
Nell’esperimento MEG grande importanza rivestono la comprensione ed il con-trollo degli eventi di fondo, in cui vengono emesse particelle con caratteristiche simili a quelle di segnale e che possono essere rigettati solo grazie ad elevate risoluzioni sperimentali nella misura delle variabili cinematiche e temporali: en-ergie, angolo relativo e tempo relativo dei prodotti di decadimento. Il
raggiun-gimento di tali risoluzioni `e una condizione indispensabile per la buona riuscita dell’esperimento.
Inoltre, per la realizzazione di una misura di precisione cos`ı spinta come quella richiesta per MEG, `e necessario tenere sotto controllo tutti i parametri legati ai rivelatori, in modo da minimizzare le incertezze sistematiche dovute ad effetti strumentali. Per ottenere tali risultati `e dunque necessaria un’accurata e costante operazione di Calibrazione e Monitoraggio dell’intero apparato.
Il presente lavoro di tesi include un’attivit`a di laboratorio ed una di analisi dati. La prima `e consistita nella partecipazione alla misura dei parametri carat-teristici dei fototubi in una stazione di test a Pisa ed all’allestimento del rivela-tore, con particolare riferimento al montaggio delle sorgenti α di calibrazione del calorimetro. La seconda, svolta nell’ambito del gruppo di lavoro che si occupa dello sviluppo del software dell’esperimento, comprende l’implementazione di algoritmi per la ricostruzione delle variabili cinematiche delle particelle nei sot-torivelatori e per l’automatizzazione delle procedure di calibrazione, uno studio sistematico della risoluzione temporale dell’apparato ed una prima analisi dei dati raccolti nel 2007, con la possibile identificazione di un campione di eventi di decadimento radiativo del muone. A conclusione della tesi verranno discusse le prospettive dei risultati ottenibili durante l’acquisizione dati prevista nel 2008.
