1. UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI
LECCE
FACOLTA' DI SCIENZE MM.FF.NN.
CORSO DI LAUREA IN FISICA
TESI DI LAUREA
Studio della risposta del rivelatore di
superficie dell'Osservatorio Pierre Auger
Relatore: Laureando:
Dott. Ivan De Mitri Silvio Maglio
ANNO ACCADEMICO 2004-2005

2. Spettro dei Raggi Cosmici
­ Legge di Potenza
­ Cambiamenti di pendenza:
ginocchio e caviglia
­ Flusso RC di E > 1020 eV
­2 ­1
1 particella km secolo

3. Cutoff GZK
Assorbimento per interazione
con la CMBR
p + γCMBR → Δ+ → p + π0
p + γCMBR → Δ+ → n + π+
Energia di soglia
E > 5 ∙ 1019 eV

4. Cutoff GZK
Assorbimento per interazione
con la CMBR
p + γCMBR → Δ+ → p + π0
p + γCMBR → Δ+ → n + π+
Energia di soglia
E > 5 ∙ 1019 eV

5. Sciami Atmosferici Estesi

6. Sciami Atmosferici Estesi
Rivelazione
Rivelatori di Superficie
Rivelatori Čerenkov - Moduli di scintillatori e assorbitori
Studio del fronte dello sciame e della distribuzione
delle particelle attorno all'asse
Rivelatori di Fluorescenza
Telescopi che rivelano luce di fluorescenza emessa da N2
Profilo longitudinale
(atmosfera come un calorimetro omogeneo)

7. Sciami Atmosferici Estesi

8. L'Osservatorio Pierre Auger
18 Paesi
72 Istituzioni
Superficie 3000 km2
1500 m s.l.m.

9. L'Osservatorio Pierre Auger

10. Fluorescence Detector
4 occhi
Duty Cycle ~ 10 %

11. Fluorescence Detector
4 occhi
Duty Cycle ~ 10 %

12. Fluorescence Detector
4 occhi
Duty Cycle ~ 10 %
Surface Detector
1600 rivelatori Čerenkov
distanza 1.5 km
12 tonnellate d'acqua
3 PMT per stazione
Duty Cycle ~ 100 %

13. Fluorescence Detector
4 occhi
Duty Cycle ~ 10 %
Surface Detector
Anodo - FADC
Dinodo – Amplificazione - FADC

14. Segnali dal SD
Elaborazione di un programma in C++
per identificare ed analizzare i parametri
principali di un impulso
inizio durata ampiezza carica baseline

15. Segnali dal SD
Analizzati i dati di
gennaio maggio agosto dicembre 2004
per un totale di
3 ∙ 106 impulsi

16. Saturazione del FADC
range FADC
10 bit
Frazione di impulsi saturati ~ 0.3 %
ricostruzione
carica:
l'undershoot

17. Saturazione del FADC
range FADC
10 bit
Frazione di impulsi saturati ~ 0.3 %
Semplice RC:
us = k ∙ Q

18. Ricostruzione della carica
Analisi del
circuito di
lettura:
us = f(Q)
Stabile nel
Log usd = p0 + p1∙ Log Qa tempo
p0 = -1.41 + 0.05
p1 = 0.65 + 0.02

19. Spettro della carica
Grigio: misurata, non
saturati
viola: ricostruita, non
saturati
rosso: misurata, tutti
blu: ricostruita, tutti
Legge di potenza
Saturazione residua PMT

20. Spettro della carica
Confronto - Torino Confronto - Karlsruhe
Analisi piu' dettagliata del circuito Parametrizzazione forma d'onda del segnale

21. Conclusioni
Legge di potenza
Range FADC ampliato di 1 ordine di
grandezza
Riduzione dell'errore sistematico sulla
misura dell'energia nella regione del cutoff

22. Prospettive future
Studiare la parametrizzazione del segnale per recuperare
informazioni quando avviene la saturazione del PMT
Possibili modifiche hardware
Abbassare il guadagno di 1 PMT per stazione
range FADC 12 bit
amplificatori bilineari o logaritmici
Estrarre il segnale proveniente dal penultimo dinodo
Il metodo sviluppato in questa tesi potra' comunque
essere sfruttato, anche dopo le modifiche hardware
per estendere ulteriormente il range dinamico