STUDIO DEGLI ALGORITMI DI RICOSTRUZIONE DI EVENTI DI NEUTRINO IN ICARUS T600 E IDENTIFICAZIONE DI e/pi0

ICARUS T600 is a large mass detector with a high spatial resolution, devoted to the experimental study of neutrinos (both cosmic and from the CNGS beam), matter stability and, more generally, rare phenomena. The most important features of this detector are the high granularity, similar to a bubble chamber, and a good calorimetric capability. These features are obtained with an electronic detector using a large volume of a homogeneous medium. Thanks to its information redundancy and particle identification capability, ICARUS is ideal for the study of neutrinos, since it allows to identify the interacting neutrino flavour. nutau interactions are recognized by means of kinematic selections a la NOMAD, while the particle ID capabilities allow to distinguish with high efficiency and negligible contaminations the nue CC from the numu NC, by studying the electrons emitted in the primary vertex. Some algorithms have been developed in order to distinguish these two classes of interactions, by discriminating between signals produced by electrons and neutral pions. In order to clearly distinguish such signals, a good energy reconstruction is necessary; a precise calibration of the DAQ electronic channels and an accurate measurement of electron lifetime in Liquid Argon are therefore necessary. In the present thesis, the methods that have been developed both for the calibration of electronic channels and the measurement of Liquid Argon purity are presented. These methods have first been set-up and applied to the experimental data collected in a small TPC located in the Legnaro National Laboratory. Later, they have been modified for the application to the ICARUS T600 detector. Finally, simulated electron and pi0 events have been considered, in order to study algorithms for the separation of signals from these two particles, by measuring the energy loss in the initial region of electromagnetic showers.

ICARUS T600 è un rivelatore di grande massa ed elevata risoluzione dedicato allo studio sperimentale dei neutrini (cosmici e da fascio CNGS), della stabilità della materia e più in generale degli eventi rari. Le caratteristiche più importanti di questo rivelatore sono l'elevata risoluzione geometrica, paragonabile a quella di una camera a bolle, insieme con la possibilità di misura dell'energia depositata. Queste proprietà sono ottenute con un rivelatore elettronico che utilizza un mezzo omogeneo e di grande massa. La ridondanza delle informazioni e la possibilità di identificazione delle particelle lo rendono un rivelatore ideale in particolare per lo studio dei neutrini e consentono l'identificazione del tipo di neutrino interagente. Le interazioni di nutau possono essere riconosciute con selezioni cinematiche a la NOMAD, mentre le proprietà di identificazione delle particelle consentono di distinguere con elevata efficienza e contaminazioni trascurabili i nue CC dalle interazioni di corrente neutra del numu a partire dalla identificazione di elettroni associati al vertice primario. A questo scopo sono stati studiati metodi adatti a distinguere questi due tipi di interazione a partire dalla discriminazione del segnale prodotto da un elettrone e da un pione neutro. Per ottenere questa separazione è importante in primo luogo ricostruire bene l'energia e pertanto è necessario ottenere una precisa calibrazione dei canali dell'elettronica di acquisizione insieme a una misura altrettanto precisa della vita media degli elettroni in Argon Liquido. In questa tesi saranno descritti i metodi messi a punto sia per la calibrazione dei canali dell'elettronica, sia per la misura della purezza in Argon Liquido. Tali metodi sono stati in primo luogo sviluppati a partire dai dati sperimentali raccolti tramite una mini TPC situata presso i Laboratori Nazionali di Legnaro. Successivamente sono stati generalizzati in modo da essere applicati al rivelatore ICARUS T600 nella sua collocazione ai LNGS. Infine si sono analizzati eventi simulati di elettrone e pione neutro per studiare metodi di separazione fra i segnali prodotti da queste due particelle a partire dalla misura vicino al vertice di interazione ed in particolare dallo studio della perdita di energia all'inizio degli sciami elettromagnetici