I muoni di alto momento sono tra le più promettenti e robuste caratteristiche degli stati finali di LHC. Per sfruttare questo potenziale, la collaborazione ATLAS ha progettato uno spettrometro di muoni ad alta risoluzione con capacità di misurazione del momento su un’ampia gamma di energie e angoli di queste particelle. Il metodo di misura dello spettrometro si basa sulla deflessione magnetica delle tracce di muoni in un sistema di tre grandi magneti toroidali superconduttori posti in aria.
Per ottenere una misura precisa del momento dei muoni fino all’ordine del TeV, lo Spettrometro Muoni di ATLAS è dotato di rivelatori ad alta risoluzione spaziale (cioè con una risoluzione puntuale dell’ordine di 100 micron), perfettamente calibrati e allineati con precisioni di circa 50 micron su distanze di diversi metri.
Le MicroMegas delle New Small Wheel degli endcap
Durante il Long Shutdown 1 di LHC (2018-2021), sono stati installati nuovi rivelatori negli strati più interni delle due estremità dello Spettrometro per Muoni di ATLAS. Questi strati sono le cosiddette “New Small Wheels”: nonostante il nome, ognuna delle due wheels ha un diametro di quasi 10 metri e pesa più di 100 tonnellate. Sono equipaggiate con due tipi di detector: le MicroMegas e le Small-Strip Thin Gap Chambers; questi rivelatori sono progettati per affrontare le condizioni di alta luminosità del Run-3 di LHC (in corso dal 2022) e di Hi-Luminosity LHC (che inizierà nel 2030). Il gruppo di Roma ha partecipato alla progettazione e costruzione delle MicroMegas, e successivamente alla loro installazione e al commissioning con i primi dati del Run-3 di LHC.
Le MicroMegas sono micro-pattern gaseous detectors (MPGD) capaci di sostenere rate di decine di kHz per centimetro quadrato, e con una risoluzione spaziale dell’ordine dei 100 micron. Sono fondamentali sia per il trigger di primo livello che per il tracciamento dei muoni, e giocheranno un ruolo centrale nel programma di fisica di ATLAS, sia presente che futuro.
I Monitored Drift Tubes (MDT)
Gli MDT sono tubi a drift in alluminio ad alta pressione, che permettono di raggiungere una risoluzione spaziale sul singolo punto di circa 90 micron. I tubi sono disposti in multistrati e camere, e costituiscono il componente principale dello spettrometro per muoni di ATLAS sin dall’inizio della presa dati dell’esperimento. Il gruppo di Roma ha collaborato fin dalla nascita della collaborazione ATLAS alla progettazione e costruzione degli MDT, alla loro installazione nell’esperimento, alla loro calibrazione e all’utilizzo delle misure degli MDT per la ricostruzione delle traiettorie dei muoni, svolgendo un ruolo centrale in tutte queste fasi. Queste camere hanno contribuito in modo sostanziale a tutte le principali scoperte di ATLAS, incluso il bosone di Higgs.
