Heavy Stable Charged Particles a LHC con il rivelatore CMS: studio e risultati per l’implementazione di un trigger

Particelle “Long Lived” sono contenute in molte teorie oltre il Modello Standard. Se la vita media è sufficientemente lunga, le particelle possono entrare nei rivelatori ed attraversarli prima di decadere. Una caratteristica specifica delle particelle pesanti, con masse dal centinaio di GeV a oltre il TeV, è il loro β<1 e la loro maggiore perdita di energia per ionizzazione. La tesi si inserisce nella ricerca dell’identificazione di tali particelle pesanti nell’esperimento CMS dell’acceleratore LHC del CERN. Nell’esperimento CMS la misura del ß è ottenuta sia con la misura della ionizzazione nel rivelatore centrale che con la misura del tempo di volo nelle varie parti del sistema di rivelatori dei muoni. Poiché il sistema di identificazione delle interazioni con muoni, trigger dei µ di livello 1, si basa sulla sincronizzazione di tutto il rivelatore con particelle SM relativistiche, aventi ß=1, per ß<0.5 tale sistema di trigger risulta completamente inefficiente. Una parte della tesi è dedicata alla ricerca e alla definizione di un nuovo trigger di “muoni” a livello 1 con le camere DT efficiente anche per particelle a basso ß, quali le HSCP, senza ridurre le prestazioni del trigger delle particelle a ß=1. Esso prende in considerazione topologie temporali della traccia rivelata a varie distanze dal vertice per le quali si abbia grande probabilità di identificare HSCP. L’altro aspetto analizzato nella tesi è lo studio dell’invecchiamento delle camere a deriva (DT) che sono usate nell’esperimento CMS sia per la misura della deviazione delle tracce nel campo magnetico (e quindi nella misura del momento) che nella identificazione degli eventi con muoni (trigger di livello 1). Questo aspetto è di essenziale importanza in vista non solo della luminosità integrata nei prossimi anni di presa dati (2017 e 2018) ma soprattutto di HL-LHC; tale rivelatore DT era stato infatti disegnato e quindi costruito per funzionare ottimamente fino a una luminosità integrata pari a 1/10 di quella prevista al termine di HL-LHC. Per studiare le cause di tale invecchiamento sono stati progettati e costruiti rivelatori, denominati bicelle, con conformazione e materiali identici a quelli utilizzati per le camere DT di CMS, ma di dimensioni minori e caratteristiche tali da separare le possibili parti degassanti delle camere stesse (elettronica, chiusure, colle). Gli studi degli effetti della radiazione e quindi dell’invecchiamento di tali rivelatori ridotti sono in corso. Lo studio dei fenomeni di aging e quindi dell’efficienza dei rivelatori DT sono di importanza cruciale per conoscere il comportamento del rivelatore dei muoni. Inoltre, poiché la misura del ß nelle ricerche di HSCP a HL-LHC si baserà essenzialmente sulle misure temporali date dai rivelatori dei muoni, le previsioni di aging verranno utilizzate nello studio di tale canale HSCP a HL-LHC.