Preparativi in corso nella caverna sperimentale sotterranea di CMS prima dell'installazione del Pixel Tracker di seconda generazione di CMS. Credito:CERN
Gli scienziati del CERN hanno ora completato la "chirurgia a cuore aperto" su uno dei rivelatori del Large Hadron Collider (LHC). In una complessa operazione che si è svolta dal 27 febbraio al 9 marzo, il gigantesco rivelatore Compact Muon Solenoid (CMS) ha ricevuto un nuovo "cuore":è Pixel Tracker.
Rivelatori all'LHC, come CMS, registrare le firme delle particelle prodotte quando fasci di protoni (o, occasionalmente, nuclei di piombo) sono frantumati insieme. I rivelatori sono costruiti attorno al tubo del fascio di LHC, all'interno del quale avvengono le collisioni. Mentre le particelle volano attraverso i rivelatori, attraversano diversi strati di apparecchiature che hanno il compito di effettuare misurazioni specifiche sulle loro proprietà. Ma, quando si verificano queste collisioni, non è un singolo protone che colpisce un altro protone:all'interno del CMS si verificano diverse dozzine di collisioni simultanee. Questo fenomeno è noto come "pile-up" e può essere pensato come l'esposizione di una cinepresa a più immagini e la registrazione di tutte le esposizioni multiple in una singola fotografia.
Il sistema di tracciamento determina le traiettorie delle particelle cariche che lo attraversano, e identifica la carica e i momenti delle particelle, aiutando a determinare le origini delle varie particelle viste da CMS. I fisici possono quindi separare le collisioni sovrapposte in interazioni individuali.
I dischi FPIX sono stati prodotti da 19 istituti negli Stati Uniti. Possono essere visti qui presso il CMS Tracker Integration Facility a Meyrin, Svizzera prima di essere portato al sito sperimentale CMS fuori Cessy, Francia per l'installazione. I vari componenti del Pixel Tracker sono stati conservati e testati con cura sulla superficie in una camera bianca prima dell'installazione. Credito:Maximilien Brice/CERN
Il sistema di tracciamento CMS è costituito da sensori al silicio e ha due componenti che svolgono ruoli complementari:l'interno dei due è chiamato Pixel Tracker e quello esterno è Strip Tracker. Il Pixel Tracker vede il più grande assalto di particelle che volano attraverso CMS e, inevitabilmente, perderà la sua capacità di misurare accuratamente le proprietà delle particelle. Inoltre, l'LHC continua a migliorare le sue prestazioni e si prevede che fornisca al CMS un numero ancora maggiore di interazioni simultanee:ancora più esposizioni su ogni fotografia. Era stato quindi pianificato circa cinque anni fa di sostituire l'originale Pixel Tracker di CMS, rimosso all'inizio di quest'anno, con uno completamente nuovo.
Il nuovo Pixel Tracker ha quattro livelli invece dei tre precedenti nella regione centrale (chiamato BPIX per Barrel PIXel) e ha tre dischi invece dei due precedenti che ricoprono ciascuna estremità (chiamato FPIX per Forward PIXel). Questi livelli aggiuntivi aumentano il numero di pixel di silicio in CMS da 66 milioni a 124 milioni, aumentando la "risoluzione" del CMS "fotografie" prende, per così dire.
Da installare all'interno di CMS, i vari componenti del Pixel Tracker dovevano essere calati con una gru lungo il pozzo profondo 100 metri nella caverna sperimentale sotterranea di CMS. Sono stati quindi sollevati da una seconda gru sulla piattaforma di installazione per l'inserimento. Questa immagine mostra la prima metà del BPIX situata all'interno della sua "cassetta" che viene posizionata su questa piattaforma prima di essere inserita nel rivelatore CMS. Il BPIX, prodotto da 23 istituti di otto paesi europei, ha solo le dimensioni di una scatola da scarpe, ma ha un gran numero di componenti elettronici e di raffreddamento che lo accompagnano. Credito:Maximilien Brice/CERN
Chirurgia in azione! Un'adeguata protezione durante l'installazione dell'FPIX previene la contaminazione del dispositivo. Credito:Maximilien Brice/CERN
