I recenti risultati dell’esperimento Muon g-2 pubblicati da INFN e Fermilab pongono vincoli ancora più stringenti sulla misurazione del momento di dipolo elettrico del muone (una particella elementare, del tutto analoga all’elettrone per carica e spin, ma caratterizzata da una massa circa 207 volte maggiore). Trovare una deviazione rispetto alle previsioni del Modello Standard può portare a comprendere l’asimmetria tra materia e antimateria nell’universo.
Ma perché le scoperte della fisica quantistica delle alte energie dovrebbero interessare da vicino un TSRM?
Per misurare le anomalie nella simmetria della distribuzione di carica elettrica dei muoni, gli scienziati hanno fatto affidamento su due aspetti: elettronica dei sensori e un tema, a noi TSRM, conosciuto: la fisica dei semiconduttori, che oggigiorno rappresentano il cuore pulsante della Photon Counting CT.
I semiconduttori possiedono una struttura a bande energetiche: una banda di valenza e una di conduzione, tra le quali vi è un gap energetico o banda proibita, in cui gli stati elettronici non sono ammessi. Quindi gli elettroni, per fluire, devono acquisire energia (ad esempio, dalla radiazione ionizzante) per attraversare questo gap e raggiungere la banda di conduzione.
In una situazione di equilibrio, mettendo a contatto due zone di semiconduttore, una zona chiamata P carica positivamente ed una zona chiamata N carica negativamente, a causa del fenomeno della diffusione, le lacune tendono a spostarsi verso la zona N dove sono minoritarie, mentre al contrario gli elettroni si dirigono verso la zona P. Questa migrazione provoca all’interno del materiale la formazione di un campo elettrico, che, quando raggiunge un certo valore si oppone all’ulteriore migrazione di cariche, per cui si forma una zona di carica spaziale stazionaria, o meglio, una barriera di potenziale interna.
Applicando però un campo elettrico esterno, in modo da polarizzare direttamente la giunzione (in modo che la zona P sia positiva rispetto alla zona N) , si provoca l’abbassamento di tale barriera di potenziale interna, e ciò permette alle cariche di fluire indisturbate.
Conseguentemente, la radiazione incidente interagisce con il semiconduttore, al suo interno si genera carica elettrica, e questa viene successivamente letta e convertita in un segnale elettrico, direttamente proporzionale all’energia del fotone incidente.
I setti, componente necessaria e inevitabile nei detettori CT convenzionali, non sono più presenti e ogni fotone può essere letto singolarmente, il che incide sull’efficienza della dose erogata, in quanto viene utilizzato il 100% della superficie attiva del detettore
Source: Meloni A, Maffei E, Positano V, Clemente A, De Gori C, Berti S, La Grutta L, Saba L, Bossone E, Mantini C, Cavaliere C, Punzo B, Celi S, Cademartiri F. Technical principles, benefits, challenges, and applications of photon counting computed tomography in coronary imaging: a narrative review. Cardiovasc Diagn Ther. 2024 Aug 31;14(4):698-724. doi: 10.21037/cdt-24-52. Epub 2024 Jul 31. PMID: 39263472; PMCID: PMC11384460.
Fonte: Muon g-2 Collaboration, D. P. Aguillard et al., Search for an Electric Dipole Moment of the Muon in the Muon g-2 Experiment, Physical Review Letters (arXiv:2403.10619 [hep-ex])
https://www.infn.it/muoni-al-setaccio-da-muon-g-2-nuovi-vincoli-sul-momento-di-dipolo-elettrico/
