ALICE

ALICE è un rivelatore general-purpose dedicato allo studio delle collisioni di ioni pesanti ultrarelativistici e della Cromodinamica Quantistica (QCD), ovvero la teoria del modello standard che descrive l’interazione forte. Al Large Hadron Collider (LHC), nuclei di piombo vengono fatti collidere con energie nel centro di massa fino a 5.02 TeV per coppia di nucleone. In queste condizioni estreme di densità di energia e temperatura, la materia nucleare si presenta sotto forma di un plasma di quark e gluoni deconfinati. In aggiunta allo studio di collisioni di ioni pesanti, il programma fisico dell’esperimento prevede anche studi con ioni leggeri e con collisioni protone-protone e protone-piombo, come riferimento per le misure in piombo-piombo

e per lo studio delle interazioni del modello standard in campi in cui le performance del rivelatore ALICE sono complementari rispetto a quelle degli altri esperimenti a LHC. Il rivelatore ALICE è composto da 18 rivelatori, ognuno caratterizzato da una propria tecnologia e in grado di rivelare, tracciare e identificare le decine di migliaia di particelle prodotte in ogni collisione piombo-piombo centrale. L’apparato sperimentale comprende una parte centrale, denominata “central barrel”, dedicata allo studio di adroni, elettroni e fotoni, un insieme di piccoli rivelatori forward e uno spettrometro per muoni.

L’identificazione delle particelle (PID) è un aspetto cruciale in ALICE. Il gruppo di Bologna ha progettato e realizzato il grande sistema di tempo di volo (Time-of-Flight, TOF) dell’esperimento, che permette di estendere la PID ad alti impulsi trasversi nella regione centrale dell’esperimento. Il sistema è formato da oltre 1600 rivelatori MRPC (Multigap Resistive Plate Chamber) in grado di fornire una risoluzione temporale intrinseca inferiore a 50 ps e una efficienza di rivelazione prossima al 100%. Nell’ottica di un futuro upgrade dell’esperimento, il gruppo sta conducendo intensi studi su nuove tecnologie di sensori (SiPM, MCP, UFSD) capaci di fornire misure con elevate risoluzioni temporali. In questi studi viene utilizzata l’elettronica di front-end del sistema TOF, progettata e sviluppata all’interno dello stesso gruppo e in grado di fornire una risoluzione temporale di 20 ps.

I membri del gruppo svolgono inoltre un ruolo di primo piano nell’analisi dati in alcuni dei principali campi di fisica dell’esperimento, tra cui lo studio della produzione di adroni e mesoni charmati, la misura degli spettri di flavour leggeri e risonanze e la ricerca di stati eccitati in collisioni di nuclei pesanti.