Wide energy range trigger and development of new electronics for ICARUS LAr-TPC

Il rivelatore ICARUS T-600, con una massa attiva complessiva di 470 tonnellate, rappresenta la più grande camera a proiezione temporale ad argon liquido (LAr-TPC) mai costruita, ed è attualmente in presa dati ai LNGS, rilevando raggi cosmici dopo i tre anni dedicati alla misura degli eventi dal fascio di neutrini CNGS. La sua eccellente risoluzione calorimetrica, unita alla possibilità di ricostruzione topologica degli eventi, permette un ampio programma di fisica, che spazia dallo studio del decadimento dei nucleoni all’osservazione delle oscillazioni sul fascio CNGS. Gli eventi raccolti differiscono sia per energia depositata nel rivelatore (la quale varia da decine di MeV a decine di GeV) sia per topologia degli eventi. Per ottenere una piena efficienza sugli eventi di interesse è necessario dunque sfruttare tutte le sorgenti di trigger in un unico sistema: la luce di scintillazione, il segnale di carica raccolto dai fili della TPC e la sincronizzazione temporale (per eventi di fascio). Per la presa dati 2010-13 è stato sviluppato un trigger primario, basato sul segnale raccolto dai fotomoltiplicatori installati all’interno del rivelatore. Per aumentare l’efficienza di questo sistema per gli eventi CNGS, un particolare sforzo è stato rivolto allo sviluppo di un sistema di sincronizzazione con l’estrazione del fascio, che ha permesso di ridurre le soglie di rivelazione in coincidenza col tempo di arrivo dei neutrini. La conferma dell’efficienza di questo sistema è stata ottenuta da un trigger alternativo, basato sull’analisi della carica depositata sui fili delle TPC. Una piena efficienza e una reiezione dei fondi superiore a 103 è stata raggiunta con questo sistema. Per migliorare ulteriormente l’efficienza del trigger da PMT per eventi non di fa- scio, un algoritmo di identificazione delle hit è stato implementato in un dispositivo hardware, ed è ora stabilmente in presa dati. I primi risultati di questo sistema installato di recente, hanno dimostrato un aumento di efficienza nella regione sub-GeV, la quale è di particolare interesse in vista degli studi sul decadimento del nucleone, così come sulla coda a bassa energia dello spettro dei neutrini atmosferici. Infine ICARUS ha risolto l’anomalia riportata dalla collaborazione OPERA riguardo alla velocità superluminare del neutrino, misurano con alta precisione il tempo di volo del neutrino dal CERN ai LNGS, concludendo con un perfetto accordo, entro la risoluzione sperimentale, con la velocità della luce