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LHCB. Stato generale dell’esperimento. * Stato dei TDR / Milestones * Ottimizzazione dell’apparato - LHCb-light - Trigger L1. Stato del RICH. Stato del rivelatore MU. Transizione RPC MWPC G.Passaleva. Trigger Calorimetrico U.Marconi. APPROVATI Magnet Calorimeters
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LHCB Stato generale dell’esperimento * Stato dei TDR / Milestones * Ottimizzazione dell’apparato - LHCb-light - Trigger L1 Stato del RICH Stato del rivelatore MU Transizione RPC MWPC G.Passaleva Trigger Calorimetrico U.Marconi G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
APPROVATI Magnet Calorimeters RICH Muon VErtex LOcator Outer Tracker On line DA FARE Inner Tracker (fine 2002) Trigger (fine 2002 estate 2003 ?) Computing (fine 2003) Ottimizzazione “LHCb LIGHT” (fine 2002 estate 2003 ?) Update - Outer Ttracker - Disegno RICH1 - Stazione MU M1 Stato dei TDR G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
“LHCb light” (riottimizzazione dell’apparato) 1) - ottimizzazione del tracking 2) - ottimizzazione del trigger G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
LHCb classic G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
1) - Ottimizzazione del tracking Rispetto allo studio preliminare con la configurazione del TP Stime piu` realistiche troppo materiale per il tracking ESEMPIO : Caratteristica unica di LHCb: misura teoricamente pulita di g dalla misura dei decadimenti B D* p , Ds k e` necessaria la ricostruzione di 5 tracce cariche (e5) G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
- Ottimizzazione del tracking: * Ridurre il materiale - nel VErtex LOcator, - nel RICH-1 * Ridisegnare la Beam Pipe * Ridurre il materiale e il numero di stazioni del SISTEMA DI TRACKING - ridisegnare TT1 Studiare nuovi algoritmi di track finding. Studiare l’efficienza di rivelazione dei Kshort G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
2) - Ottimizzazione del trigger : Nel TP: L0 : high Pt (+ pile-up veto) Calo + Muon L1 : impact parameters VELO L2 : impact parameter + Pt VELO + Track Stat. L3 : full reconstruction La rate di L1 e` troppo alta : tracce a basso P simulano parametri di impatto. Necessita` di selezionare a livello 1 tracce di alto Pt con algoritmi rapidi. Nuovo L1 : Eliminare la parete di schermo del Magnete e usare il campo residuo in TT1 per avere una determinazione rapida di P. Calcolo del parametro di impatto con VELO e TT1 REVISIONE DI TT1 E DEL RICH-1 G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
LHCb light VELO : modificato Magn Shield : rimosso ST1-ST3: stesso disegno di T6-T9 TT1: due opzioni sono state considerate : IT(Si) + OT(straw) oppure full Si (la decisione e` stata presa) in studio la possibilita` di split di TT1 in due mezze stazioni. RICH1: meccanica ridisegnata M1 ? G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
M1 “light” M1 sta davanti al Preshower e ECAL, quindi ha un effetto sul trigger di elettrone e sulla rivelazione dei π0. Anche se l’impatto del materiale di M1 (~30% X0 ) non e` stato ancora ben quantificato, si e` deciso che M1 va alleggerita • Lo spessore di una camera e` ~ 15% X0 ma molti overlap + frame, cavi, elettronica M1 ~ 30% X0. • Per alleggerire M1 ~ 16% di X0 : • pannelli di honeycomb invece di poliuretano • riduzione gaps da 4 a 2 Da tener presente • maggior costo per i pannelli di honeycomb • rivelatore meno efficiente e piu’ critico con 2 gap invece di 4 Per il momento si e` assunta come configurazionebase - M1 con 2 sole gap G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Un’ulteriore possibilità sotto esame e` la eliminazione di M1 !! ( studiare diversi algoritmi di trigger - maggiore granularità in M4 e M5 per ridurre la perdita di prestazioni del trigger) Marsiglia e Roma 1 sono impegnate in questo studio Il ruolo di M1 nel trigger L0 e` piu` o meno importante a seconda del livello di fondo e della bandwidth che sara` disponibile per il trigger. Con il layout e il trigger attuale l’eliminazione di M1 da` per le tre rate (300-200-100 kHZ ) : E` nostro interesse che la decisione su M1 sia presa il prima possibile (fine anno?). La decisione e` rilevante anche per problemi di costi e man-power (che potrebbero influenzare la decisione stessa). G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Lo studio del TRIGGER e di LHCb-LIGHT ha richiesto e richiede un grosso lavoro di simulazione che si e` trovato in piena fase di transizione al C++. Questo ha provocato (prevedibili) ritardi Stato del Software : La Simulazione degli eventi e` fatta ancora in GEANT3 ma la DIGITIZZAZIONE di tutti i detector (tranne il RICH) e` in C++ (*) Il programma di ricostruzione BRUNEL e` in C++ Il programma di analisiDA VINCI in C++ che verra` usato per i TDR del TRIGGER E LHCb-LIGHT e` in dirittura d’arrivo. Grossa produzione di eventi di TEST in Luglio-Agosto 2002 (**) E` in corso il quality check Le nuove MILESTONES per i TDR del TRIGGER E LHCb-LIGHT verranno decise questa settimana a Cambridge (*) Digitizzazione del rivelatore MU : A. Satta ROMA1 (**) Imponente lavoro di Bologna (vedi U. Marconi) G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
2 1 Stato attivita` INFN • Rivelatore Muoni (rivelatore, elettronica FE, ECS, software) (Ca, Fe, Fi, LNF, RM1, RM2) • RICH (Ge, Mi) + attivita` su ECS (Ge) • Trigger calorimetro (Bo) • Computing Farm (Bo) G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
5cm aerogel 4m3 C4F10 RICH 1 STATO DEL RICH RICH 2 100 m3 CF4 G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
TheRICH PHOTO-DETECTORS Baseline: HybridPhotoDiodes (HPD) Backup: Multianode PM(MaPMT) Si pixel detector, bump bonded to a pixel readout chip encapsulated in a DEP tube Continue MaPMT readout development to maintain MaPMT as a viable backup Milestones for final decision (further delayed to autumn) Operation of LHCb pixel chip at 40MHz OK Operation of tube with encapsulated ALICE_LHCb chip (10MHz)Implying > 95% pixels operational Bump bonding on final ceramic OK DEP for encapsulation G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
EDR in march 2002 RICH2 Engineering PD housing Genova design da finalizzare secondo la scelta dei PD G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
RICH2 Engineering Magnetic shield Milano design disegno finale pronto per gare in attesa della scelta dei PD G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
RICH1 “ light ” : • Reduction in material (X0, , lI )crucial for tracking • X0 : 14% (TDR) 8.5% • Removal of entrance window and beam-pipe flange • Reduced material in spherical mirrors • Reduced material in spherical mirror supports • (Cherenkov radiators contribute 3.3% + 2.5%) L1 trigger requires B-field(0 < z < 2200mm) + HPD magnetic shielding requirements Vertical RICH1 design G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Aerogel(Mi) : le modifiche in corso su RICH-1 light non implicano cambiamenti di strategia. In programma Test per decidere la configurazione (dimensionamento delle mattonelle) G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
R&D Specchi compositi per RICH1 (Mi) (tecnica sviluppata inizialmente a Roma/Sanita` e trasferita a Milano) prepiegatura delle lastre di plexiglass a Milano “sandwich” composto nel forno al CERN Required 95% of light within diameter of 2.5mm * Ottenuti prototipi nelle specifiche ottiche * In corso test di stabilita` (in atmosfera di CF4) CMA composite prototype G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Nell’ambito dell’attivita DAQ/ECS, GENOVAsi occupa della progettazione e programmazione della scheda di interfaccia Glue-Card,tra Credit Card-PC e schede di elettronica utenti ECS # Glue-Card Schema a blocchi
Stato avanzamento lavoro a Genova Sono state definite le specifiche in collaborazione con il gruppo CERN . Sono attualmente pronti gli schemi elettrici del prototipo e per la fine di Settembre saranno pronti i file da inviare alle ditte Il lavoro previsto (entro il 2003) consiste nella realizzazione: di alcune schede prototipo complete funzionanti corredate della relativa documentazione in modo da poter essere “clonate” dai gruppi “utenti” ed installate sulle relative schede. di una “evaluation board” per il sistema Credit-Card-PC + Glue-Card che possa essere utile per sviluppo del software di sistema e per la diagnostica
STATO DEL RIVELATORE DI MU (Aggiornamento della presentazione di G. Carboni 25,06,02) Stato dell’elettronica Stato del Rivelatore - Stato R&D del rivelatore a GEM - Sviluppi recenti MWPC - Transizione RPC MWPC ( G. Passaleva) Revisione dei costi G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
M1 M2 M3 M4 M5 Il rivelatore Mu di LHCb INFN ~ 85% dell’investimento totale Sezioni Cagliari Ferrara Firenze LNF Roma I/PZ Roma II 435m2 1380 camere All’INFN le maggiori responsabilità (Proj. Leader, Elettronica, Software) G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
LHCb Italia – ELETTRONICA del rivelatore per muoni 120000 canali di lettura Responsabilitàquasi totalmente italiana: Coordinamento A. Lai – Cagliari 11000 Front-end boards Cagliari, CERN, LNF, Roma I, Roma II 20000 Circuiti integrati ASD CERN 11000 Chip DIALOG (front-end) Cagliari Alimentatori F/E basse tensioni LNF 144 Service Boards Roma I 152 Intermediate Boards LNF 4500 SYNC chips Cagliari 148 ODE boards Cagliari, LNF 12 DC boards Roma I ECS Roma I Attualmente sono in fase di progettazione Tutti i prototipi delle componenti del sistema Test della catena di acquisizione completa previsto per la fine del 2002 La produzione di massa parte alla fine del 2003/inizio 2004 G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Muon front-end scheme (inside the cavern) On detector Electronics Off detector Electronics • DIALOG chip • (DIagnostics time Adjustment and Logics) • Phase adjustment • Generation of Logical channels for L0 • Front-end operation control Muon Chambers DIALOG • Synchronization • Phase measurement • BC-Id tagging • L0 pipelines • L1 pipelines • Zero suppression • Data Format ASD (CARIOCA) 10 m cabling (LVDS) • Controls • Calibration pulses • I2C master • Low Voltage OL to counting room (L0 information and DAQ) Service Boards (on crates) Data Concentrator (on crates) G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Attività a Cagliari • Progetto DIALOG – chip per il front-end: • Versione a inviata nel Novembre 2001 • Test a Marzo completamente soddisfacente • Versione b (“finale”) inviata ad Aprile 2002 • Prototipi attualmente sotto test • Front-end per GEM (ASDQ) • Prototipi OK (anche per MPWC), piccola produzione in corso • Progetto SYNC – chip per le schede ODE: • Ottobre: pronta una versione semplificata su FPGA • Novembre: scheda figlia per ODE per • SYNC+GOL • Dicembre: versione in tecnologia IBM0.25 • Prototipi chip ~ febbraio 2003 • Attualmente in fase di progettazione • Inizio attività sul CARIOCA: schede di test e test chip (Ingresso anche sul lavoro di disegno, anche in vista dell’integrazione con DIALOG) G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
DIALOG-b: layout finale (inviato il 15 April 2002, attualmente sotto test) Come sotto-prodotto contiene il TDC per il chip SYNC I2C daisy chain IN I2C daisy chain OUT I2C Address ASD Threshold ASD Threshold • Size: • Width: 3.875 mm • Height: 3.775 mm • 98 pins • Technology: • IBM 0.25 mm, • with rad-tol • layout techniques 8 Physical channels in (LVDS) 8 Physical channels in (LVDS) ASD pulse ASD pulse 8 Logical channels out (LVDS) G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Attività a LNF • Disegno schede IB: • Schema della scheda e dei circuiti programmabili definiti • PCB inviato per la fabbricazione • Disegno schede ODE: • Architettura interna e schema definiti • Definizione del PCB quasi ultimata • Fabbricazione per Ottobre – inizio test • Disegno e prototipo di un regolatore switching per il front-end • Realizzato e testato ad Aprile con ottimi risultati • Da effettuarsi la caratterizzazione sotto radiazione • Disegno e uso di schede per front-end delle camere • Prototipi basati su ASDQ, per il test delle camere G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
IB & transition board (luglio 2002) G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Attività a Roma I • Disegno e produzione delle schede di front-end per • ASDQ e CARIOCA • Varie versioni in collaborazione col CERN • Service Board ed ECS • PCB gia` testato a luglio • (4 ELMB con 3 link I2C 12 rami I2C per scheda) • già sufficiente per test della catena in autunno • Clock distribution board e custom backplane per SB • (per più schede in un crate) in fase di disegno • Data Concentrator (ODE crate) • Architettura interna definita. Disegno da iniziare • Atteso per fine anno • Elettronica per stazione di test per camere G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Service Board Crate SB 6U VME Crate ELMB ELMB ELMB P D M S B S B S B S B S B S B S B S B S B S B S B S B Custom Backplane ELMB CANbus Service Board 17 Can nodes 16 Can nodes 16 Can nodes PDM ELMB CANbus Pulse Distributor Module Service Board (luglio 2002) G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Conclusioni - elettronica • INFN – tutto OK • Piano di lavoro 2003 • Schede IB, ODE e SB • Validazione dei prototipi dal test della catena, correzioni e • realizzazione moduli 0 1o trimestre • Test moduli 0 (singole schede) 2o trimestre • Disegno modulo 0 del sistema e produzione 3o trimestre • Test modulo 0 del sistema 4o trimestre • 2.Circuiti integrati • Test SYNC e invio SYNC finale 2o trimestre • Disegno CARIOCA+DIALOG 3o trimestre • Engineering run CARIOCA+DIALOG, SYNC 4o trimestre • Production run 1o 2004 • 3. Elettronica per sistema di test per produzione camere CERN ASD Carioca : I’ultima versione (Aprile) mostra progressi. Ancora qualche problema. Gli Italiani sono entrati nel gioco. Il goal e` di avere l’ultima sottomissione all’ inizio 2003. Ritardi del Carioca partenza dei test di produzione camere con FE provvisorio (ASDQ). G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Regione Il numero di camere cresce GEM ? Stazione (la dimensione delle camere cresce) • Celeste: FE, LNF e Roma1 • Marrone: FI e Roma2 (RPC) • Verde: CERN • Giallo: PNPI Panorama camere del rivelatore Mu 1380 camere : 864 MWPC , 480 RPC , 36 GEM ? G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
R&D di rivelatori tripla-GEM per la zona centrale di M1 Cagliari, Frascati G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
2 camere in OR Camera Singola Efficienza in 25 ns Efficienza in 25 ns 99% 99% studio di miscele di gas con alta velocità di deriva Tutte le miscele scelte permettono di raggiungere la risoluzione temporale richiesta ma hanno diverse probabilita` di scarica G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Probabilità di scarica • Scariche in rivelatori a gas: correlate con la transizione da avalanche a streamer; funzione della tensione (guadagno) e dalla densità di carica • Per ridurre le scariche: • Distribuire il guadagno su più GEM rivelatori con 3 GEM • Diminuire la densità di carica aumentando lo spessore dell’ultima gap di trasferimento (prima della terza GEM, dove è presente la più alta densità di carica) confronto tra 2 configurazioni con diverse gap di trasferimento: A (3/1/2/1 mm) e B (3/1/7/1 mm) • Test al PSI su fascio pioni (con 10% p) 350 MeV/c, 300 MHz • Integrate circa 5000 scariche su ogni detector (= 10 anni LHCb con 10-12 scariche/part. inc.) senza nessun problema G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Inizio plateau efficienza in 25 ns Probabilità di Scarica/ part. inc. > 10-12 Plateau di funzionamento 1% inefficienza a causa del tempo di ricarica Prob. Scarica per particella < 10-12 A B Probabilita di scarica per particella incidente Le miscele B e C hanno un plateau di funzionamento di 60 V C G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Conclusioni GEM • Milestones 2002 • Realizzazione di un front-end stabile a bassa soglia (<2 fC ) - probabile soluzione anche per le MWPC • Studio nuove miscele di gas (effic. in 25 ns e scarica) • Primo prototipo di una bi-camera 20x24 cm2 e test su fascio (Oct/Nov 2002) • Milestones 2003 • Nuova bi-camera con ridotto X0 (“M1-light”) • Nuova elettronica di front-end con chip finale • Inizio produzione se progetto approvato da LHCb G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
MWPC Ferrara, LNF, Roma1 G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
I centri di produzione MWPC sono a Ferrara e LNF Fe e LNF procedono con la costruzione e il test dei prototipi di camere per le diverse regioni (2002 – 2003) Ferrara ha testato su fascio in Agosto un prototipoM5R2 Prototipo M3R3 filato a Fe in costruzione a LNF su fascio inOttobre G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Si procede ad esportare tools e procedure sviluppate nelle altre sedi interessate (sara` una delle principali attivita`del 2003) Resp: LNF Produzione pannelli (5000) FE PNPI CERN Tessitura (2 piani ~ 2h) Resp: FE e LNF Incollaggio dei fili Prototipi LNF Prototipo Ferrara Saldatura dei fili Misura tensione Assemblaggio e chiusura Prototipi Roma 1 Test G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
In preparazione le aree sperimentali per la produzione camere Le camere pulite di Fe e LNF operative per la primavera 2003 Locale per la Camera Pulita diLNF G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Si stanno precisando le procedure di produzione assemblaggio e test e le relative attrezzature Esempi: Produzione di Pannelli (LNF) si stanno studiando : • Production and quality controls procedures (at the company and at home) • production time plan. 5000 panels @ 2/h 70/week • optimization of no. of molds vs cost and production time: 1 h 2-3 chambers per week 2 1 h 3 Procedure di test camere (RM1) 1 24 h 2- 4 days G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Cross-section 1 mm Al in M1 Prototype ½ support wall for M2 station built in Frascati Il disegno del supporto e` pronto – in attesa delle decisioni su M1 G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
CONCLUSIONI (provvisorie) RIVELATORE MU • La schedula rivista secondo le date raccomandate dal TB • (- Fine costruzione: Dicembre 2005 - Commissioning: Settembre 2006) • non presenta attualmente punti critici. • Progressi importanti secondo programma: • Camere : costruzione e test di prototipi 0 • Elettronica : test di componenti e di sistema • attrezzature e procedure per la produzione e i test • Problemi sul tappeto: • Front-end CARIOCA (possibile ritardo) • M1 “light” (decisione da prendere al piu` presto) • Decisione camere M1 inner (GEM o WC asimm.) • RPC vs. MWPC G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
RPC Fi , Roma2(Vedi presentazione G. Passaleva) A seguito degli ultimi risultati e delle discussioni all’ interno del gruppo MU di LHCB : Consensus emerged that the safest solution is to replace the (480) RPC chambers with MWPC. The decision is urgent in order not to waste time, manpower and money. Questa settimana (LHCb Week-Cambridge) il gruppo MU raccomanderà all’esperimento l’abbandono degli RPC e la loro sostituzione con MWPC. Non c’e` dubbio che la Collaborazione ratifichera`la scelta del gruppo Mu, ma questa scelta impone uno sforzo notevole in particolare da parte dell’INFN che ha le maggiori responsabilita` del MU per trovare una soluzione operativa soddisfacente. G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Attualmente non ci sembra facile trovare soluzioni che non prevedano la creazione di un nuovo centro di produzione E, a meno che non si decida di eliminare M1, sara` necessario anche un aumento della produzione in Russia PNPI Scenario possibile: • Centro di produzione a Firenze (240 camere). Vedi G.Passaleva. • Centro di test cosmici a Roma 2 (riciclaggio stazione test RPC...) • Restanti 240 camere: • Produzione a PNPI (l’operazione non e` a costo zero ) • Eventualmente (piccolo) incremento di produzione al CERN (necessario un rapido agreement INFN/PNPI/CERN) I tempi per allestire un nuovo centro efficiente sono lunghi sono necessarie decisioni rapide Richiesta alla CSN1 una decisione entro 2002 • 2002: destinare il residuo dei finanziamenti “RPC” ad attrezzature necessarie (tessitrice, saldatrice, tavoli incollaggio, ecc.) • 2003: completamento attrezzatura e preparazione prototipi G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
CORE (kCHF) stima attuale costi scenario senza RPCDetectorsM1 inner 30 M1 inner 30 MWPC 1350MWPC 1350 RPC 260 MWPC (ex RPC) 850MWPC : Tooling, MWPC : Tooling, assembly (Russia) 450 assembly (Russia) 450 TOT 2090 TOT 2680FE-ElectronicsTOT 4261 4261 Service Systems MPWC gas / HV 500 MWPC gas / HV 630 RPC gas / HV 460 Mech. Support 350 Mech. Support 350 TOT 1310 TOT 980TOTAL7661(*)TOTAL 7921 Costo RPC MWPC = 260 kCHF (+ spese TOOLING / ASSEMBLING) (*) Nel MoU era 7450
CON RPC CON MWPC TOTALE7661 7921 Costo RPC MWPC = 260 kCHF+ spese Tooling / AssemblingQueste spese dipendono dalla soluzione che si trova (Nuovo centro INFN e/o produzione a PNPI) : • Nuovo centro INFN : costo per attrezzature (non CORE) - Produzione a PNPI : richiesta di PNPI di un contributo per “Assembling” (eventuale risparmio IVA sul materiale camere) Stato dei fondi core (kCHF) : CERN 200 , Russia 560 , Brasile 1220 (?) , INFN 4850 + Contingenza (*) Tot = 6830 + Cont = 7830 ? (*) L’INFN si era impegnato per 10 MCHF gia` suddivisi tra MU, RICH, TRIGGER, DAQ e CF + 1MCHF di contingenza con destinazione da decidere. G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002
Richieste MOF e FONDI COMUNI MOF A : 117.8 kCHF (~ 80 kE) questa e` l’ultima cifra (senza “rebate”) di cui sono a conoscenza. Potrebbe cambiare di poco prima del RRB di Ottobre. Abbiamo una nuova lista ridotta di nomi che contribuiscono alla formazione dei MOF (73 62). Trattero` al piu’ presto con A. Smith per applicarla il prima possibile. MOF B : / Non chiediamo nulla. (Attualmente siamo fuori della giurisdizione dello scrutiny group) COMMON-FUND : 500 kCHF (~340 kE) L’INFN ha gia`pagato 660 kCHF su 2850. Attualmente abbiamo flessibilita` sul pagamento dei CF (possono essere anticipati al 2002 o posticipati a convenienza dell’INFN) Dall’anno prossimo ci serviranno articoli 2222 G. Martellotti - CSN1 16 Settembre 2002