Laboratorio di Tecniche Sperimentali ( II modulo )
PROGRAMMA del corso ( FIS01 [FTA], III anno, 64 ore)
Prof. P.S. Marrocchesi
LEZIONI :
Interazione della radiazione carica con la materia (cenni) :
Sezione d'urto e probabilita' di interazione nell' attraversamento di un materiale. Cammino libero medio. Perdita di energia per ionizzazione. Formula di Bethe-Bloch. Legge di scala per il range. Picco di Bragg. Distribuzione di Landau. Perdita di energia degli elettroni. Energia critica. Radiazione di sincrotrone e Bremsstrahlung. Lunghezza di radiazione.
Interazione dei fotoni con la materia (cenni) :
Sezione d'urto fotoelettrica, Compton e di creazione di coppie. Produzione di sciami elettromagnetici.
Elementi di strumentazione ed elettronica nucleare e sub-nucleare :
Rivelatori di posizione a gas (MWPC, drift chamber, ...) e a stato solido (Si diode, Si multi-strip detector, ...).
Formatura del segnale. Deficit balistico. Rumore in serie e parallelo. Degradazione del rapporto segnale-rumore in un sistema di amplificazione a stadi. Risoluzione di un rivelatore. Effetti di pile-up. Baseline restoration. Discriminatore; time-walk; constant-fraction-discriminator. Circuiti di coincidenze veloci; scale; convertitore analogico-digitale (ADC); time-to-digital converter (TDC). Schemi elementari di trigger e di acquisizione dati in laboratorio; tempo morto.
Complementi di tecniche di analisi statistica dei dati :
Approfondimento del metodo di Maximum Likelihood (ML); diseguaglianza di Cramers-Rao e limite MVB : applicazioni nella progettazione di un esperimento. Proprieta' degli estimatori di ML. Il test di Kolmogorov-Smirnov. Approfondimento di tecniche di calcolo basate sulla matrice di covarianza e sul metodo generale del chi-quadro
Tecniche MonteCarlo per la generazione di distribuzioni statistiche. Accettanza e efficienza di sistemi di rivelatori.
ESPERIENZE DI LABORATORIO :
rivelazione di raggi cosmici con un odoscopio di scintillatori plastici; perdita di energia in scintillatori sottili; caratterizzazione di un sistema fibra-scintillante + fotomoltiplicatore, esperienza di calorimetria e.m., curva di Rossi, misura della vita media del muone.
Testi consigliati :
G.F.Knoll, "Radiation detection and measurement", J. Wiley & Sons
P.W.Nicholson, "Nuclear Electronics", J.Wiley & Sons
A.G.Frodesen et.al. , "Probability and Statistics in Particle Physics", Universitetsforlaget, Bergen
K.Kleinknecht, "Detectors for particle radiation", Cambridge University Press
W.R.Leo, "Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments", Springer-Verlag