Analisi delle prestazioni di fotomoltiplicatori al Silicio (SiPM) nella rivelazione di elettroni ad alta energia

Un ruolo fondamentale negli esperimenti di fisica delle alte energie è occupato dall’identificazione di elettroni e antielettroni. Per esempio, all’interno dell’esperimento ALICE al Large Hadron Collider (LHC) del CERN, gli elettroni forniscono informazioni molto importati sullo stato della materia prodotto in collisioni ultrarelativistiche di ioni pesanti, il Quark-Gluon Plasma. Gli elettroni e la radiazione termica rilasciati da questo stato sono in grado di fornire informazioni sui primi istanti di vita dell’universo, sulla natura dell’interazione forte e sulle proprietà fisiche del QGP. Al momento è in fase di progettazione un aggiornamento dell’esperimento ALICE, de nominato ALICE 3, nel quale la rivelazione di elettroni è affidata ad un rivelatore Time of Flight, un rivelatore Ring Imaging Cherenkov e ad un calorimetro elettromagnetico. Un’alternativa possibile all’utilizzo di questi rivelatori è sfruttare fotorivelatori SiPM; gli elettroni, infatti, che hanno una massa molto minore rispetto agli adroni e alle altre particelle cariche, sono gli unici a produrre effetto Cherenkov in aria. Per questa ragione, alla beam facility PS-T10 del CERN si è indagata la possibilità di identificare elettroni mediante l’utilizzo di un fotorivelatore SiPM delle dimensioni di 3 × 3 millimetri quadrati di area prodotto dalla foundry FBK. La capacità di questi fotorivelatori di distinguere elettroni da altre particelle cariche è stata analizzata anche mediante una simulazione realizzata con il framework di analisi dati ROOT.