103 CONGRESSO DELLA SOCIETÀ ITALIANA DI FISICA Settembre 2017

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1 103 CONGRESSO DELLA SOCIETÀ ITALIANA DI FISICA Settembre 2017 Identificazione della carica dei Raggi Cosmici galattici con l'esperimento DAMPE Margherita Di Santo per la Collaborazione DAMPE Università del Salento & INFN-Sezione di Lecce

2 LA MISSIONE DAMPE OBIETTIVI SCIENTIFICI STRUTTURA DEL RIVELATORE IDENTIFICAZIONE DELLA CARICA DEI RC GALATTICI RISULTATI PRELIMINARI CONCLUSIONI TRENTO, Settembre

3 LA MISSIONE DAMPE DAMPE è un rivelatore su satellite lanciato il 17 Dicembre 2015 dal Jiuquan Satellite Launch Center nel deserto del Gobi. Attualmente è in orbita eliosincrona (1 orbita=95 minuti) a 500 km di quota. La missione vede la collaborazione di numerose Università ed Istituti: 1.INFN Lecce e Università del Salento; 2.INFN Bari e Università di Bari; 3.INFN Perugia e Università di Perugia; 1.Purple Mountain Observatory, CAS, Nanjing; 2.Institute of High Energy Physics, CAS, Beijing; 3.National Space Science Center, CAS, Beijing; 4.University of Science and Technology of China, Hefei; 5.Institute of Modern Physics, CAS, Lanzhou; 1.Università di Ginevra. TRENTO, Settembre WORKSHOP INTERNAZIONALE DI DAMPE (LECCE, OTTOBRE 2016) 3

4 OBIETTIVI SCIENTIFICI ORIGINE DEI RC GALATTICI MATERIA OSCURA ASTRONOMIA γ DI ALTA ENERGIA Misura precisa e diretta degli spettri energetici e della composizione dei Raggi Cosmici Galattici primari con energie da 50 GeV fino a 100 TeV. Ricerca di segnature di particelle di materia oscura negli spettri energetici e nelle direzioni di arrivo di elettroni e fotoni con energie tra 5 GeV e 10 TeV. Monitoraggio del cielo nella banda gamma per energie comprese tra 5 GeV e 10 TeV con individuazione di sorgenti del tipo GRBs, AGN, microquasars,blazars e altri fenomeni transienti. TRENTO, Settembre

5 IL RIVELATORE Accettanza geometrica: ~0.29 m 2 sr (p,he,..) ~0.36 m 2 sr (elettroni) Trigger rate: ~ 50 Hz PSD STK CALO NUD TRENTO, Settembre

6 IDENTIFICAZIONE DELLA CARICA DEI RC GALATTICI CRITERI DI SELEZIONE DEGLI EVENTI ENERGIA: 50 GeV TeV Z: 1-28 Eventi da protoni: x 10 7 Si escludono tutti i dati registrati nella regione della SAA (Anomalia del Sud Atlantico). CUT 0: E BGO > 20 GeV; CUT 1: High Energy Trigger (seleziona eventi con rilascio di energia nei primi 4 strati di BGO che sia superiore a ~10 MIP = 230 MeV); CUT 2: traccia nel STK; CUT 3: corrispondenza TRACCIA STK-SEGNALE PSD; CUT 4: corrispondenza TRACCIA STK-SEGNALE BGO; CUT 5: identificazione della carica; CUT 6: discriminazione e/p. C. Yue et al. Studies of Cosmic-Ray proton from DAMPE", Oral presentation at the 35th International Cosmic Ray Conference (Busan, Korea, 2017). TRENTO, Settembre

7 IDENTIFICAZIONE DELLA CARICA DEI RC GALATTICI TRACCIA PSD-STK-BGO BGO Vista XZ del PSD x C. Yue et al. "Studies of the Cosmic-Ray proton flux with the DAMPE experiment", Proceedings of the 35th International Cosmic Ray Conference (Busan, Korea, 2017), PoS(ICRC2017)1076. STK PSD P. Bernardini et al. "Studies on Helium flux with DAMPE", Oral presentation at the 35th International Cosmic Ray Conference (Busan, Korea, 2017). z Area effettiva: 82.5 cm x 82.5 cm; Ogni strip di scintillatore ha un sistema di lettura double-end con due PMT applicati alle due estremità. TRENTO, Settembre

8 IDENTIFICAZIONE DELLA CARICA DEI RC GALATTICI MISURA DELLA CARICA CON IL PSD Q = f Q Ric Q Ric = E = ADC A(x) E E MIP 2 MeV Q: carica misurata con correzioni; Q Ric : carica ricostruita; E: energia ricostruita; E MIP = 2 MeV; ADC: segnale dal convertitore analogico-digitale corretto per la lunghezza del cammino percorso dalla particella; A(x): funzione di attenuazione; f(q Ric ): funzione di correzione dovuta agli effetti di quenching parametrizzata dalla legge di Birks. TRENTO, Settembre

9 RISULTATI PRELIMINARI ALL Z MISURE DA PSD E 01 vista YZ E 23 vista XZ TRENTO, Settembre

10 RISULTATI PRELIMINARI PROTONI MISURE DA PSD Fit con Langauss MPV protoni Fit: convoluzione Landau-Gaussiana TRENTO, Settembre

11 RISULTATI PRELIMINARI NUCLEI DI ELIO MISURE DA PSD Fit con Langauss MPV elio Fit: convoluzione Landau-Gaussiana TRENTO, Settembre

12 RISULTATI PRELIMINARI ACCETTANZE PER PROTONI E NUCLEI DI ELIO A eff = A gen N pass,i N gen,i C. Yue et al. "Studies of the Cosmic-Ray proton flux with the DAMPE experiment", Proceeding of the 35th International Cosmic Ray Conference (Busan, Korea, 2017), PoS(ICRC2017)1076. V. Gallo et al. "Studies on Helium flux with DAMPE", Proceeding of the 35th International Cosmic Ray Conference (Busan, Korea, 2017), PoS(ICRC2017)169 TRENTO, Settembre

13 RISULTATI PRELIMINARI FLUSSI PRELIMINARI DI PROTONI E NUCLEI DI ELIO protoni V. Gallo et al. "Studies on Helium flux with DAMPE", Proceeding of the 35th International Cosmic Ray Conference (Busan, Korea, 2017), PoS(ICRC2017)169 Nuclei di elio C. Yue et al. "Studies of the Cosmic-Ray proton flux with the DAMPE experiment", Proceeding of the 35th International Cosmic Ray Conference (Busan, Korea, 2017), PoS(ICRC2017)1076. TRENTO, Settembre

14 CONCLUSIONI 1. Il rivelatore DAMPE è in orbita eliosincrona a 500 km di quota dal 17 Dicembre 2015 e da allora prende dati in maniera stabile; 2. L ampia accettanza del rivelatore (~0.29 m 2 sr per protoni e nuclei e ~0.36 m 2 sr per elettroni), la buona risoluzione e l ampio range energetico permettono di ottenere ottime misure del flusso di protoni ed elio; 3. I criteri di selezione degli eventi per protoni ed elio conducono ad un buon accordo tra simulazioni MC e risultati ottenuti dai dati sperimentali; 4. Una stima preliminare del flusso di protoni (nel range 50 GeV-10 TeV) ed elio (nel range 5 GeV/nucleone TeV/nucleone) è già stata ottenuta; 5. Si è osservato l hardening nel flusso di protoni e di nuclei di elio all energia di ~200 GeV/nucleone; 6. Le misure del flusso di protoni ed elio saranno estese fino ad energie di ~100 TeV e ~25 TeV/nucleone rispettivamente. TRENTO, Settembre

15 GRAZIE PER L ATTENZIONE TRENTO, Settembre

16 BACKUP ADC PER SEGNALE DA PSD Per assicurare un ampio range dinamico, si considerano i segnali dei dinodi Dy5 e Dy8 per ogni PMT. Si pone: ADC = ቊ ADC 8 se ADC ; kadc 5 + C se ADC 5 > con ADC 5 e ADC 8 valori dell ADC rispettivamente di Dy5 e Dy8 per ogni PMT del PSD, k parametro di slope definito dal rapporto dei segnali dei due dinodi già privati del pedestal. Y. Zhang et al. PSD performance and charge reconstruction with DAMPE", Proceeding of the 35th International Cosmic Ray Conference (Busan, Korea, 2017), PoS(ICRC2017)168. Si osserva una correlazione lineare tra Dy5 e Dy8. Pedestal Dy5 Pedestal Dy8 TRENTO, Settembre