Risoluzione temporale record per il Time-Of-Flight di ALICE

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Il rivelatore a tempo di volo TOF (Time-Of-Flight) di ALICE ha superato un nuovo record, raggiungendo una risoluzione temporale globale migliore di 60 ps, un risultato eccezionale e unico al mondo per un rivelatore di grandi dimensioni (140 metri quadri) e alta segmentazione (150000 canali di lettura). L’apparato ricopre la regione centrale dell’esperimento ALICE con strip di rivelatori MRPC ad altissime prestazioni e fornisce informazioni cruciali circa l’identità delle particelle emesse nelle violentissime collisioni protone-protone, protone-piombo e piombo-piombo, contribuendo quindi a una serie molto assortita di misure di fisica.

Le prestazioni ottenute finora avevano già ampiamente soddisfatto le richieste per il sistema a tempo di volo di ALICE, fornendo come previsto una risoluzione temporale globale di 80 ps in collisioni piombo-piombo. Ciononostante, ricercatori della Sezione INFN di Bologna, dell’Università di Bologna e Salerno e del Centro “Enrico Fermi” di Roma, responsabili della progettazione, costruzione e funzionamento del rivelatore, non si sono accontentati.

Grazie a una nuova campagna di calibrazione è stato possibile raffinare la conoscenza delle caratteristiche del rivelatore e di conseguenza migliorarne significativamente le sue prestazioni. La figura allegata mostra il tempo di volo misurato (TOF), integrato su tutti i canali del rivelatore, confrontato con il tempo di volo atteso per pioni di 1.5 GeV/c di impulso (tπ). I due istogrammi corrispondono a diverse condizioni di calibrazione (“standard” e “improved”) ed evidenziano il miglioramento rispetto alle prestazioni precedenti. Le misure riportate sono state effettuate in eventi Pb-Pb per i quali l’istante della collisione, ovvero l’istante di partenza della particella, è stato misurato con alta precisione e quindi il contributo dovuto alla sua risoluzione (σevent-time) è trascurabile.

Un risultato eccezionale frutto anche dell’impegno e della dedizione dei ricercatori, ingegneri e tecnici della Sezione di Bologna impegnati nel progetto dal 2001 a oggi.