Desarrollo del sistema de disparo de segundo nivel y medida de la constante de Fermi (Gf) con el dectector FAST

Resumen

El Modelo Estándar es la teoría científica que describe las partículas fundamentales y sus principales interacciones. Los experimentos de Física de Partículas realizados en los últimos años han confirmado las predicciones de esta teoría con gran precisión y en un rango muy amplio de energías. Sin embargo, existen indicios de que la teoría puede ser incompleta y por tanto, su validez debe ser revisada a energías todavía mayores. La constante de acoplamiento de Fermi (GF) es uno de los parámetros libres del sector electrodébil del Modelo Estándar. El valor de la constante debe ser determinado de forma experimental antes de ser introducido en la teoría. El experimento FAST tiene como objetivo la determinación de GF con una incertidumbre de 1pp m, lo que supone una mejora de casi un orden de magnitud con respecto al valor promedio actual. Esta mejora en la determinación de GF resulta de utilidad dado el carácter fundamental de la constante dentro del Modelo. Por otra parte, esta constante también es utilizada para realizar comprobaciones de la teoría y establecer restricciones en la misma, así como para la búsqueda de nueva fenomenología y física más allá del Modelo Estándar. La determinación de la constante en el experimento FAST se realiza mediante la medida de la vida media del muon positivo, ya que este es el método más preciso, y el que conlleva menor incertidumbre teórica. El dispositivo experimental consiste en un blanco centelleador pixelado de alta segmentación que se expone a un haz de piones. La medida se realiza identificando las coordenadas espaciales y temporales de los piones, muones y positrones involucrados en las cadenas de desintegración ? ?? ?e que constituyen los sucesos típicos del experimento. La conversión de la señal luminosa proveniente de los píxeles se lleva a cabo mediante fotomultiplicadores, mientras que la medida temporal se realiza mediante contadores de interpolación de alta precisión (TDCs). El detector está instalado en el Instituto P aul Scherrer (PSI) de Zurich (Suiza) y hace uso del haz proporcionado por el acelerador de protones de esta institución. El trabajo presentado en la memoria se centra en el sistema de disparo de segundo nivel del detector. Se trata de un sistema de d isparo digital que se ha diseñado específicamente para el experimento y que realiza un procesado hardware de todos los píxeles del blanco, a fin de optimizar los recursos de adquisición de datos del detector y permitir la operación del mismo a tasas...