L'esperimento CMS è dotato di un calorimetro elettromagnetico (ECAL) dall'elevata risoluzione energetica, capace di ricostruire con estrema precisione il bosone di Higgs nei suoi canali di decadimento: H → γγ, H → ZZ → 4e, H → WW → eνeν.
ECAL è un calorimetro:

• ermetico: assorbe tutta (>95%) la radiazione elettromagnetica incidente
• omogeneo: è composto da un unico materiale assorbitore, il tungstato di piombo (PbWO4)
• ad alta granularità: è composto da un elevato numero di elementi (cristalli) che ne tassellano la superficie

La scelta di un calorimetro omogeneo permette di ottenere una risoluzione energetica ottimale. Per la sua realizzazione occorre dunque un materiale denso, in grado di assorbire la radiazione incidente senza subire danni. Dopo un lavoro durato anni di ricerca e sviluppo la scelta è ricaduta sul tungstato di piombo. Il calorimetro è composto da una parte centrale cilindrica (barrel) chiusa da due estremità discoidali (endcaps). Tutto il rivelatore è costituito da 75848 cristalli dalla forma a tronco di piramide a base quadrata. La lunghezza dei cristalli è di 23 cm (22 cm) nel barrel (endcaps), corrispondente a ~26(25) lunghezze di radiazione. La faccia più interna ha un lato di 2.2 cm, in modo da essere sufficientemente piccola per identificare il punto di impatto della particella con la precisione necessaria.

Calibrazione e mantenimento del sistema di alta tensione del barrel di ECAL

I fotorivelatori del barrel di ECAL, gli Avalanche Photo-Diodes (APD), sono alimentati da un'alta tensione che a seconda del canale specifico può variare dai 380 ai 410 V. Il guadagno, e dunque la risposta, dell'APD dipende in maniera fortemente non lineare dalla tensione di alimentazione, e anche piccole variazioni del voltaggio possono portare a grandi variazioni di guadagno. Per questo la tensione di alimentazione degli APD va mantenuta intorno al valore nominale con una precisione al di sotto dei 20 mV.
La calibrazione è il mantenimento del sistema di alta tensione degli APD è un compito esclusivo del gruppo di Roma, che esegue questa attività sin dalla costruzione di CMS.

Partecipazione diretta alla presa dati

Durante la presa dati, ECAL, come tutti i sottorivelatori di CMS, è costantemente monitorato al fine di garantirne il corretto funzionamento. I membri del gruppo di Roma, data l'esperienza con il calorimetro, ricoprono spesso i ruoli di vigilanza durante la presa dati, sia in presenza al CERN che da remoto.

Calibrazione del calorimetro con eventi π → γγ, Z → ee

La calibrazione di ECAL è un procedimento complesso che viene corretto impiegando diverse tecniche e in diversi stadi. Uno di questi consiste nell'equalizzazione della risposta che hanno i diversi cristalli al passaggio di una particella. Questo processo è denominato inter-calibrazione (IC) e viene effettuato utilizzando tecniche che sono basate sui dati raccolti da ECAL stesso. In particolare il gruppo di Roma è impegnato nell'inter-calibrazione dei cristalli di ECAL attraverso lo studio di due risonanze:

• π → γγ: il picco di risonanza del pione neutro in due fotoni è usato iterativamente per correggere l'inter-calibrazione per ciascun cristallo
• Z → ee: il picco di risonanza della Z è ricostruito con un fit allo spettro della massa invariante delle coppie elettrone-positrone del suo decadimento. Dal fit vengono estratti i coefficienti di inter-calibrazione di ciascun cristallo.