Nelle ultime settimane il primo lotto di cristalli Ce:LYSO, una tipologia di cristalli scintillanti, è stato consegnato all’Università La Sapienza di Roma, per il controllo della qualità. Questo è un passo avanti significativo nella costruzione del nuovo rivelatore MTD (MIP Timing Detector) di CMS.
Il laboratorio di Roma, in cui lavorano circa 10 persone tra ricercatori, post-doc e dottorandi, utilizza una tecnologia avanzata per valutare la qualità dei cristalli, per garantire che il rivelatore MTD soddisfi gli standard più elevati.
La costruzione di MTD è parte del lavoro di Upgrade dell’esperimento CMS per la fase ad alta luminosità di LHC. Nei prossimi anni, la luminosità istantanea dell’LHC verrà incrementata di un fattore cinque, con il conseguente aumento del tasso di collisioni.
Il ruolo di MTD all’interno di CMS sarà quello di misurare il tempo di volo delle particelle cariche provenienti dalle collisioni, con una risoluzione notevole: 30-60 picosecondi (un picosecondo è un milionesimo di milionesimo di secondo). Questa tecnologia aprirà nuove possibilità per le future analisi fisiche.
I cristalli scintillanti Ce:LYSO (Ossi-ortosilicato di Lutezio-Ittrio, drogato con Cerio) sono ampiamente utilizzati sia nelle applicazioni di imaging medico, in particolare negli scanner della Tomografia a Emissione di Positroni (PET), sia nella fisica delle alte energie. Il rapido tempo di risposta, l’elevata resa di luce di scintillazione e la tolleranza alle radiazioni rendono i cristalli LYSO un’ottima scelta per la costruzione di MTD.
I cristalli LYSO saranno testati a Roma utilizzando sofisticate strumentazioni, tra cui tubi fotomoltiplicatori (PMT) e fotomoltiplicatori al silicio (SiPM), per fornire preziose informazioni sulle prestazioni dei cristalli. Le proprietà testate includono la quantità di luce prodotta quando la radiazione interagisce con un cristallo (resa di luce), il tempo entro il quale si esaurisce il segnale di scintillazione (tempo di decadimento) e se i sensori possono raggiungere il livello di precisione richiesto (risoluzione temporale).
Questi test stabiliranno se le proprietà dei cristalli LYSO soddisfano i severi requisiti necessari per operare il MTD nel migliore dei modi.
