L'esperimento ICARUS: dal T600 alle grandi masse. Studio e sviluppo di un sistema di trigger

The ICARUS-T600 detector at LNGS, in final commissioning after 20 years of R&D, is the first large mass Liquid Argon TPC (LAr-TPC) which, thanks to its great energy resolution and completely uniform imaging, is expected to give original contributions to Particle Physics in the fields of neutrino oscillations and p-decay search. Moreover the start-up of this experiment represents an important test of the Liquid Argon technology toward the realization of any much larger LAr-TPC detector. This kind of experiments requires an efficient and multi-purpose trigger system, capable of an high accuracy identification of the detector regions interested by the event, useful for data reduction. In ICARUS-T600 the signal that better matches these requests is the one of the TPC wires. Thus two possible ways of extracting the TPC wires signal have been studied with the aim of realizing a first level local trigger system: one is based on the AWS signal, analog sum of signals collected by 32 consecutive wires, while the other one applies a double-rebinning algorithm (DR-slw) to each wire signal. Both these solutions have been implemented on dedicated boards, installed in a small LAr-TPC at LNL, and tested: the obtained results, especially concerning the DL-slw algorithm, are extremely positive and suggest the employment of this kind of internal trigger signal in ICARUS-T600 and in forthcoming experiments using huge LAr-TPC detectors.

Il rivelatore ICARUS-T600, installato ai LNGS e prossimo alla presa dati, e' la prima grande TPC ad Argon liquido (LAr-TPC): grazie alla sua ottima risoluzione in energia e alle capacità di imaging sara' in grado di dare contributi originali nell'ambito della fisica del neutrino e del decadimento del nucleone, nonostante la massa ridotta. La messa in funzione di questo rivelatore rappresenta inoltre, dopo 20 anni di R&D, un importante banco di prova della tecnica delle LAr-TPC in vista di futuri esperimenti dedicati alla ricerca di eventi rari con rivelatori ad Argon liquido di grande massa. Requisito essenziale per apparati di questo tipo e' un sistema di trigger efficiente e flessibile, in grado di limitare l'acquisizione alle sole regioni del rivelatore interessate dall'evento; il segnale che meglio si presta a questo scopo e', in ICARUS-T600, quello dei fili delle TPC. Sono state studiate, pertanto, due possibili strategie per l'estrazione di un segnale di trigger locale di primo livello dai fili della TPC: una e' basata sul segnale AWS somma analogica dei segnali di 32 canali consecutivi, mentre l'altra sfrutta un algoritmo di filtro medio di doppio rebinning (DR-slw) applicato ai segnali dei singoli fili. Entrambe le soluzioni sono state implementate hardware su opportune schede che sono state installate in una piccola LAr-TPC ai LNL per verificarne funzionalita' e prestazioni: questi test hanno fornito risultati molto incoraggianti, soprattutto per quanto riguarda il DR-slw, che prospettano la possibilita' di utilizzo di un trigger interno di questo tipo per la ricerca di eventi isolati in rivelatori ad Argon liquido di grande massa.