RIVELATORIRIVELATORI

Carlo BernardiniCarlo Bernardini

Università di Roma “La Sapienza”Università di Roma “La Sapienza”

carlo.bernardini@roma1.infn.itcarlo.bernardini@roma1.infn.it

Natura dei contatoriNatura dei contatori

Un rivelatore di particelle dotate di una Un rivelatore di particelle dotate di una certa energia è un dispositivo sensibile a certa energia è un dispositivo sensibile a qualche effetto secondario delle particelle qualche effetto secondario delle particelle che attraversano la materia.che attraversano la materia.Le particelle possono essere cariche (elettroni, protoni, nuclei, adroni varii (mesoni o barioni)) o neutre (raggi gamma, neutroni, adroni neutri)

TipologieTipologie

Ci sono varii sottocasi:1a - scintillatori1b – radiatori Cerenkov2a - camere a ionizzazione2b – tubi di Geiger e Müller3a – emulsioi fotografiche3b – camere a nebbia

Modi di impiegoModi di impiego

Tecniche:Coincidenze e anticoincidenze (Rossi)Tempi di voloSpettrometria magnetica (analizzatori)

I primordiI primordi

All’inizio, per rivelare particelle cariche dei raggi cosmici, furono usati addirittura elettrometri trasportati a varie quote.Crookes inventò lo spintariscopio (1903) uno schermo di Solfuro di Zinco SZn su cui si osservavano scintillazioni con un microscopio: ci volevano i “negri” da mettere per ore con l’occhio incollato lì.

Misure di Misure di ionizzazioneionizzazione

Camera a Camera a nebbianebbia

Poi venne la camera di Wilson (1910); C.T.R. Wilson studiava la formazione della nebbia espandendo aria umida raffreddata; gli ioni condensano goccioline lungo il loro cammino

La camera di Rossi e BridgeLa camera di Rossi e Bridge

I contatori di FermiI contatori di Fermi

Poi vennero i Geiger Müller (1913)

Tecniche visualiTecniche visuali

Seguono le emulsioni nucleari

arricchite in Bromuro

d’Argento AgBr per aumentarne

la sensibilità.

Evoluzione delle Evoluzione delle tecniche visualitecniche visuali

La camera a bolle (Glaser 1955): Una C. a B. è un recipiente pieno di un liquido trasparente sovrariscaldato al punto tale che una particella carica che lo attraversa produce ebollizione violenta che riempie il suo cammino di bollicine. Un liquido sovrariscaldato ha una temperatura più alta ma una pressione inferiore alla tensione di vapore. La pressione è governata da un pistone. Lavora in campi magnetici anche elevati.

Gargamelle Gargamelle

Pregi e difettiPregi e difetti

Caratteristiche:Risoluzione in tempo dai secondi (coincidenze a voce, spintariscopio) ai picosecondi (coincidenze elettroniche a stato solido)Risoluzione spaziale, emulsioni 1 micron, altre >100 micron

Scintillatori e Scintillatori e fototubifototubi

Materiali plastici trasparenti nei quali particelle cariche veloci producono vistose eccitazioni atomiche con successivo decadimento rapido (da evitare perciò i decadimenti di livelli metastabili nella scelta del materiale).

Sono osservati con fototubi, cioè amplificatori di correnti elettroniche fotoemesse da fotocatodi metallici (litio o cesio)

Scintillatori liquidiScintillatori liquidi

Effetti specialiEffetti specialiEffetto Cherenkov

Radiazione di transizione

Tracce Tracce + +

tempi:tempi:

camere a camere a scintillascintilla

Varianti della camera a scintillaVarianti della camera a scintilla

AtlasAtlas