Il progetto MUonE

(MUon ON Electron elastic scattering)

       Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è MUonE_logo-3.png

 

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è amuHLO.png

L’esperimento MUonE ha come obiettivo una misura completamente indipendente e di elevatissima precisione del contributo adronico dominante al momento magnetico del muone, ottenibile con un metodo innovativo, proposto in Eur.Phys.J. C77 (2017) 139.

Il momento magnetico del muone è una delle quantità misurate con maggiore precisione (meglio di una parte per miliardo). Essendo pure calcolabile con estrema precisione nel Modello Standard, costituisce uno dei test più stringenti della teoria. Da circa vent’anni la misura di riferimento effettuata a BNL indica una significativa discrepanza dalla predizione teorica. Recentemente il primo risultato dell’esperimento g-2 a FNAL ha confermato la misura precedente e la loro combinazione porta a 4.2σ la deviazione dalla predizione del Modello Standard.

Vi sono ipotesi per spiegare questa deviazione come effetto quantistico di nuove particelle esotiche, ma rimane aperta anche la possibilità di un errore sistematico nel calcolo teorico. La maggiore sorgente di errore è legata alla stima del contributo adronico alla polarizzazione del vuoto, che non si può calcolare in teoria perturbativa. L’approccio corrente utilizza un gran numero di misure da diversi esperimenti per estrarre questo contributo attraverso un complesso fit combinato. In contrasto, un recente calcolo ab initio di QCD su reticolo riduce la discrepanza con la misura ma è in tensione con la stima comunemente accettata. Nei prossimi anni l’esperimento di FNAL dovrebbe migliorare la precisione della misura di un fattore 4, mentre un altro esperimento in progetto a J-PARC punta ad una precisione simile, così anche le previsioni teoriche dovrebbero progredire di pari passo.

In questo scenario si colloca il progetto dell’esperimento MUonE, che ha in Bologna un nucleo storico dei suoi proponenti. L’idea è stata originariamente presentata al workshop “Physics Beyond Colliders” svoltosi  al CERN alla fine del 2016 e pubblicata nella rivista European Physical Journal C.

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è MuE_diagram-1024x718.pngSi tratta di misurare con una precisione senza precedenti la forma della  sezione d’urto differenziale per lo scattering elastico μ-e, ottenuto con l’intenso fascio di muoni del CERN, con energia di 160 GeV, su elettroni atomici di un bersaglio leggero.

L’apparato proposto è una sequenza di stazioni di rivelazione costituite da un elemento passivo con funzione di bersaglio e piani di rivelatori a microstrip di silicio per il tracciamento. Lo schema prevede 40 stazioni di lunghezza pari a un metro e dimensioni trasversali di circa 10 cm, e al termine un calorimetro elettromagnetico e un rivelatore di muoni.

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è MUonE_layout-1024x154.png

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è MUonE_station-1024x316.png

 
Gli studi condotti sinora includono sia simulazioni che test su fascio al CERN. Un primo test beam nel 2017 è stato dedicato allo studio dello scattering multiplo dovuto al materiale, che perturba gli angoli osservabili per le tracce misurate. I risultati sono stati pubblicati in Journal of Instrumentation. Un secondo test condotto nel 2018 è stato dedicato allo studio degli eventi elastici and è pubblicato in arXiv:2102.11111.

 

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è TestBeams-2017-18-1024x467.png

 

Per i rivelatori del tracciatore si è scelto di usare gli stessi moduli previsti per l’upgrade del Outer Tracker di CMS, che hanno caratteristiche adeguate, così come la loro elettronica di readout e trigger.

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è CMS_OT_2S-1024x574.png

 

Il progetto MUonE è stato sottoposto per l’approvazione al SPS Committee del CERN con la Letter-of-Intent presentata nel Giugno 2019.

Il CERN ha approvato un primo Test Run previsto alla fine del 2021, che sarà effettuato con un paio di stazioni di tracciamento e un prototipo del calorimetro.

 

Attualmente in MUonE la componente italiana è maggioritaria (Bologna, Pisa, Milano Bicocca, Padova, Perugia, Trieste), in conseguenza dell’origine tutta italiana dell’impresa, ma il progetto è internazionale: oggi ne fanno parte attiva colleghi inglesi, polacchi, americani, russi, greci oltre che del CERN. La collaborazione è in fase di organizzazione e di allargamento. Sono parte integrante della comunità i colleghi teorici italiani (in particolare di Pavia e Padova) oltre a colleghi teorici da istituti europei.

Il gruppo di Bologna include:

INFN: Giovanni Abbiendi, Umberto Marconi

UniBO: Domenico Galli, Claudia Patrignani

 

Opportunità di Tesi

MUonE web page

Utilizzando il sito, accetti l'utilizzo dei cookie da parte nostra. maggiori informazioni

Questo sito utilizza i cookie per fornire la migliore esperienza di navigazione possibile. Continuando a utilizzare questo sito senza modificare le impostazioni dei cookie o cliccando su "Accetta" permetti il loro utilizzo.

Chiudi