L’RPC (Resistive Plate Chamber) è un rivelatore di particelle interamente sviluppato in Italia, caratterizzato da un’elevata velocità di risposta e un basso costo per unità di superficie, che lo rendono particolarmente adatto a coprire ampie superfici di rivelazione, come in esperimenti quali ATLAS al CERN (Ginevra) ed ARGO-YBJ a YanBaJing (Tibet). Gli RPC sono dei rivelatori che sfruttano il fenomeno della ionizzazione di una miscela di gas indotta dal passaggio di una particella ionizzante. La presenza di un intenso campo elettrico applicato al gas permette di moltiplicare a “valanga” la carica primaria di ionizzazione, in modo da innescare una breve scarica elettrica e produrre un segnale misurabile. Questo segnale, opportunamente elaborato da una catena di dispositivi elettronici, permette di identificare la posizione di passaggio della particella ed il tempo di arrivo della stessa.
Gli RPC sono rivelatori realizzati con tecnologia tutta italiana, e sono costituiti da un due piani di bakelite, spessi 2 mm ed estesi circa 3-4 m², affacciati ad una distanza di circa 2 mm mediante l’incollaggio di profili plastici in PVC, realizzando così un volume ermetico, contenente la miscela di gas sensibile. Il campo elettrico nel gas è ottenuto applicando un elevato valore di tensione elettrica ad uno strato di vernice parzialmente conduttrice, posta esternamente agli elettrodi di bakelite. Al di sopra ed al di sotto del volume attivo vengono posti, isolati elettricamente in modo opportuno, due pannelli di lettura segmentati in strisce di rame larghe circa 3 cm. La scarica elettrica, indotta dal passaggio di una particella attraverso il rivelatore, viene cosi’ localizzata nel piano X-Y, grazie alla coincidenza temporale dei segnali elettrici indotti su strisce di rame appartenenti a pannelli di lettura diversi, essendo, questi ultimi, orientati ortogonalmente l’uno rispetto all’altro. ATLAS è un esperimento di fisica delle particelle finalizzato allo scoperta dei costituenti fondamentali della materia e delle leggi che governano le loro interazioni. ATLAS ricostruisce l’identità, la traiettoria e l’energia delle centinaia di particelle che si originano dalle collisioni frontali tra due fasci di protoni accelerati ognuno alla fantastica energia di 7 mila miliardi di eV dal nuovo acceleratore di particelle Large Hadron Collider (LHC) che entrato in funzione nel 2008 al CERN.
ATLAS è un grande apparato, 20 m per 40 m, con una struttura a cipolla, dove ogni singolo strato è costituito da un sottorivelatore specializzato nella ricostruzione di un tipo specifico di particelle (adroni, elettroni, fotoni e muoni) . Nella parte più esterna è presente un rivelatore di muoni (le uniche particelle interagenti in grado di attraversare gli strati più interni di ATLAS) che ricostruisce traiettoria, energia e tempo d’arrivo delle particelle muoniche (spettrometro muonico). In particolare, i rivelatori RPC (che coprono una superficie di circa 3600 m2) sono impiegati nella determinazione del tempo d’arrivo e dell’energia dei muoni al fine di selezionare tra le interazioni dei protoni nell’acceleratore, quelle contenenti eventi interessati. Infatti, tra le migliaia di migliaia d’interazioni protone-protone che avvengono in ATLAS in un secondo solo un centinaio posseggono le caratteristiche più adatte a mettere in luce nuovi fenomeni, quali la creazione di nuove particelle finora mai osservate.
La sezione INFN di Lecce, in collaborazione con università ed enti di ricerca di tutto il mondo, è coinvolta nella costruzione dell’esperimento e nella realizzazione dei programmi di controllo e di analisi dei dati acquisiti. In particolare è responsabile dell’assemblaggio degli RPC e del successivo test, sottoponendoli dopo la costruzione ad una serie accurata di certificazioni di buon funzionamento, attraverso la ricostruzione, in sede, delle traiettorie dei muoni presenti nei raggi cosmici, prima dell’installazione nell’esperimento a Ginevra. Inoltre, il gruppo è incaricato dello sviluppo e scrittura degli algoritmi software necessari alla identificazione e ricostruzione delle traiettorie delle particelle che attraversano lo spettrometro di muoni di ATLAS.