DELPHI em LEP2

O grande anel de colisão electrão-positrão (LEP), instalado no CERN, é o maior acelerador a operar em todo o mundo. Numa primeira fase (habitualmente designada por LEP1), entre 1985 e 1995, as colisões eram provocadas a energias de centro de massa muito próximas da massa do Z$^0$, permitindo a acumulação de um grande conjunto de dados para estudos muitos precisos das interacções electrofracas. Em 1996 começou uma nova fase, LEP2, em que as energias de colisão são suficientes para a produção de pares de W$^\pm$ e têm aumentado todos os anos até um limite previsto de 200 GeV. DELPHI é uma das experiências que analisam os resultados das colisões de alta energia de LEP.

O LEP fornece às quatro experiências (DELPHI, L3, ALEPH and OPAL) feixes de electrões e positrões com um período de revolução de 89 $\mu$s. Antes de serem acelerados no LEP, os positrões têm de ser criados e acelerados, em conjunto com os electrões, por uma cadeia de aneis mais pequenos. Os positrões, produzidos pela colisão de electrões de 200 MeV com um alvo de tungsténio, são acelerados até 600 MeV e mantidos num anel de acumulação até se atingir um valor de corrente suficiente para os estágios seguintes. Os dois feixes são consecutivamente injectados no PS (o sincrotrão de protões do CERN) e no Super PS, onde são acelerados a energias de 3.5 GeV e 20 GeV, respectivamente. Só depois são injectados no LEP.

O anel de LEP tem um perímetro de 27 km e os detectores das quatro experiências estão colocados em quatro pontos onde os feixes são forçados a colidir. Os electrões e positrões estão organizados em trens de 10$^{11}$ partículas, que são subdividos em dois "vagões" de forma a que a distribuição seja mais compacta. A cada momento existem quatro trens de electrões a circular no anel mantendo distâncias constantes entre si e, no sentido contrário, circulam positrões de acordo com a mesma organização; em cada 22 $\mu$s dá-se um encontro entre os dois feixes nos pontos de cada uma das experiências.

Os detectores têm de conseguir detectar um novo acontecimento a cada 22 $\mu$s. A luminosidade é muito alta e, embora a maior parte das colisões entre partículas não crie acontecimentos interessantes, o número de acontecimentos de fundo é grande. É necessário proceder a uma selecção criteriosa que reduza o fluxo de informação no sistema de aquisição de dados e limite a quantidade de informação a armazenar e processar.

Para que seja activado todo o sistema de aquisição de dados de DELPHI é necessário que se passem quatro níveis de crescente selecção. Os dois primeiros níveis são sincronizados com o sinal de cruzamento de feixes (BCO) produzido por LEP, e dependem da presença de sinais em diversos sub-detectores. A decisão para o disparo do primeiro nível baseia-se apenas em sistemas de detecção com uma taxa de resposta alta e rápida (de apenas 3 $\mu$s); no segundo nível é já tida em conta a informação de outros sub-detectores e o disparo é feito apenas 39 $\mu$s depois do BCO. Nos dois níveis seguintes, a informação dos diversos sub-detectores é combinada em algoritmos que identificam topologias e rejeitam acontecimentos de fundo.

Para medir a luminosidade recolhida por DELPHI faz-se a contagem do número de acontecimentos de dispersão Bhabha a baixo ângulo [11]. A secção eficaz da dispersão Bhabha é alta e calculada com grande precisão; aliadas à clara assinatura experimental, estas características fazem com que este seja o processo escolhido pela maior parte das experiências de colisão de electrão-positrão para medir a luminosidade. Estes acontecimentos são seleccionados por um sistema de aquisição independente, que os identifica pela existência de duas deposições de energia quase colineares nos dois lados de DELPHI. O erro na medição de luminosidade é de apenas 1$\%$.