ATLAS (detector)
Collider mare de hadroni (LHC)
 Amenajarea diferitelor acceleratoare și detectoare ale LHC
| |
|---|---|
| Detectoare | |
|
Parțial construit:
|
|
| Pre-accelerator | |
| |
Coordonate: 46 ° 14 '8,7 " N , 6 ° 3' 18,3" E ; CH1903: 493,278 / 121422
ATLAS este un detector de particule la Large Hadron Collider (LHC), un accelerator de particule la centrul european de cercetare nucleară CERN . ATLAS a fost inițial un Apronim pentru AT oroidal L HC A pparatu S (vezi Atlas , în limba germană despre: „Un aparat LHC toroidal '), dar acum este folosit doar ca nume propriu. Printre altele, bosonul Higgs , o componentă importantă pentru explicarea masei , a fost detectat cu ATLAS . În plus, cele mai mici blocuri de materie cunoscute, leptoni și quarcuri , trebuie examinate pentru o posibilă substructură. În paralel cu ATLAS, detectorul CMS urmează și un program de fizică similar, astfel încât rezultatul unui experiment să poată fi verificat pe de altă parte. Peste 7600 de cercetători din aproximativ 215 de institute din întreaga lume participă la experimentul ATLAS.
Construcția LHC a fost finalizată în februarie 2008, iar primele coliziuni de particule au avut loc în 2009. ATLAS este planificat să funcționeze până cel puțin în 2035.
Karl Jakobs este purtătorul de cuvânt al colaborării de la 1 martie 2017 . Înainte de asta, David Charlton , Fabiola Gianotti (până în februarie 2013) și Peter Jenni (până în 2009) au fost purtătorii de cuvânt pentru colaborare.
În 2012, colaborarea ATLAS și colaborarea CMS care operează independent au descoperit bosonul Higgs . Proprietățile exacte sunt încă cercetate.
Fizica la experimentul ATLAS
Modelul standard de fizică a particulelor este verificat cu detectorul ATLAS și se caută o posibilă fizică dincolo de modelul standard.
Originea maselor de particule
Un domeniu important de cercetare este problema modului în care masele particulelor elementare variază foarte mult. Masele variază de la masele minuscule, care nu sunt încă cunoscute de neutrini, până la masa quarkului superior , care corespunde cu cea a unui atom de aur. Aceasta înseamnă că cea mai grea particulă elementară este de cel puțin 200 miliarde de ori mai grea decât cea mai ușoară. În acest context, se examinează mecanismul Higgs . Apoi apar diferite mase de particule, deoarece particulele se cuplează diferit de câmpul Higgs. Prin urmare, bosonii Higgs sunt măsurați ca excitația câmpului Higgs. Acest lucru se poate face prin examinarea degradării particulelor. Cu toate acestea, chiar și cu mecanismul Higgs, rămâne neclar de ce constantele de cuplare sunt atât de diferite.
Unificarea interacțiunilor și supersimetria
Unificarea celor patru interacțiuni fundamentale într-o teorie cuantică a câmpului , care include și gravitația , este un alt obiectiv de cercetare. Deoarece această standardizare are loc doar pe scări energetice cu mult dincolo de energiile care pot fi realizate experimental în viitorul previzibil, observarea directă nu este posibilă. Supersimetria este o condiție prealabilă pentru standardizare, motiv pentru care ATLAS caută în mod specific particule supersimetrice. Dacă ar fi posibil să se demonstreze parteneri supersimetrici ai particulelor elementare cunoscute astăzi, cel puțin trei dintre cele patru forțe de bază ar putea fi combinate într-o mare teorie unificată . Până în prezent (începând cu 2014) nu au fost descoperite particule noi, dar limitele de excludere anterioare au fost îmbunătățite.
B fizică
În plus, fizica B se efectuează la detectorul ATLAS . Se observă descompunerea mezonilor B și a antiparticulelor acestora . Dacă există diferențe în probabilitățile pentru anumite canale de descompunere între particule și antiparticule, aceasta este o încălcare a simetriei CP . Astfel de procese care încalcă CP sunt o condiție prealabilă pentru faptul că poate exista mai multă materie decât antimaterie în univers, așa cum sa observat . Aceste măsurători completează și verifică adesea rezultatele experimentului LHCb , de exemplu în cazul amestecării mezonilor B s sau a rarelor dezintegrări B s → µµ și B 0 → µµ. Cu toate acestea, se speră că anterior nu se cunoaște încălcarea CP. procesele vor rezulta din descoperirea de noi particule Find.
Substructura particulelor
În domeniul fizicii particulelor elementare , se investighează dacă leptonii și quarcii au o substructură și, prin urmare, sunt compuși din alte particule. Acest lucru ar putea răspunde la întrebarea dacă există de fapt exact trei generații de particule elementare și dacă mai există alte particule nedescoperite. Până în prezent (începând cu 2014) nu s-a găsit nicio substructură și astfel de modele ar putea fi parțial excluse.
Analiza ulterioara
În plus față de aceste sarcini principale, detectorul ATLAS este conceput și pentru a acoperi alte domenii de cercetare. Acestea includ procese de cromodinamică cuantică și căutarea particulelor cu numere cuantice anormale , cum ar fi leptoquark-urile sau dileptonii .
Construcția detectorului
ATLAS are forma unui cilindru cu o lungime de 46 m și un diametru de 25 m și are o greutate de 7.000 de tone. Acest lucru îl face cel mai mare detector de particule construit vreodată. Experimentul constă din patru sisteme superordonate. Așa cum este obișnuit cu detectoarele de particule pentru experimentele cu fascicul de coliziune , sistemele sunt aranjate într-o structură de ceapă, fiecare strat măsurând numai particulele selectate și numai anumite proprietăți ale acestor particule.
Sistem magnetic
Sistemul magnetic generează câmpul magnetic care deviază particulele încărcate. Se compune dintr-un câmp magnetic solenoid central de 2 Tesla , toroidul capacului final și toroidul butoiului. Toroizii sunt magneți în formă de tor , care creează un câmp magnetic foarte omogen în interior. Momentul particulelor încărcate poate fi determinat de curbura traiectoriei particulelor încărcate.
Detector interior
Detectorul interior este format din trei sub-detectoare. Partea cea mai interioară este detectorul de pixeli ATLAS cu patru straturi de senzori de siliciu . Senzorii pornesc la o distanță de 32 mm în jurul zonei de interacțiune a grinzilor și permit o rezoluție ridicată a punctelor de interacțiune individuale. Un detector de benzi de siliciu este atașat în jurul detectorului de pixeli, care oferă puncte de urmărire suplimentare pentru determinarea traseului de zbor. Detectorul de cale radiație tranziție (engl. Transition Radiation Tracker , TRT) este partea exterioară a detectorului interior și înregistrat aproximativ 30 de puncte pe particule ionizate continue benzi de circulație. Detectarea radiațiilor de tranziție permite, de asemenea , o distincție între electroni și hadroni .
Sistem calorimetric
Sistemul calorimetru constă dintr-un calorimetru electromagnetic și un calorimetru hadronic. Întregul electromagnetic și părțile calorimetrului hadronic folosesc argonul lichid ca material activ al detectorului și, prin urmare, au fost instalate într-un total de trei criostate . Partea exterioară a calorimetrului hadronic se bazează pe tehnologia scintilatorului . Calorimetrul electromagnetic determină impulsul și energia particulelor care interacționează electromagnetic. Secțiunea transversală de interacțiune este invers proporțională cu masa particulei încărcate, motiv pentru care sunt detectate în principal dușuri de electroni-fotoni. Calorimetrul hadronic conectat la exterior determină energia hadronilor.
Detectoare de muoni
Sunt folosiți doi detectori de muoni diferiți. Primul sistem ( camere de precizie ) cu o rezoluție spațială ridicată este utilizat în primul rând pentru a determina urmele și impulsul muonilor, al doilea este utilizat în principal pentru declanșare, adică pentru marcarea rapidă a evenimentelor interesante fizic cu muoni. Muonii pot fi măsurați separat de alte particule, deoarece nu sunt implicați în interacțiunea puternică și, datorită masei lor mari, pot traversa calorimetrele netulburate.
literatură
- Detector ATLAS și performanță fizică. Raport de proiectare tehnică, Colaborare ATLAS, 25 mai 1999, Volumul 1. CERN-LHCC-99-014, Volumul 2. CERN-LHCC-99-015
Link-uri web
- Site-ul de colaborare ATLAS
- Site-ul ATLAS al cercetătorilor germani LHC
- Fizica investigată cu ATLAS , scrisă de coordonatorul de fizică al experimentului
- Structura detectorului ATLAS
- Site-ul oficial al cercetării BMBF „ATLAS experiment” (FSP 101)
Dovezi individuale
- ↑ Lista participanților , accesată la 2 august 2015
- ^ Profesorul de fizică din Freiburg devine șeful colaborării ATLAS. (PDF) În: Comunicat de presă al Comitetului pentru fizica elementară a particulelor. Adus la 12 aprilie 2017 .
- ↑ Știri din Marea Britanie de la CERN : Ediția 3 ( Memento din 6 mai 2014 în Arhiva Internet ; PDF; 162 kB)
- ↑ Fabiola Gianotti a preluat funcția de purtător de cuvânt în 2009 . În: CERN Courier , aprilie 2009
- ↑ Observarea unei noi particule în căutarea bosonului Model Higgs standard cu detectorul ATLAS la LHC . Colaborare ATLAS. În: Phys. Lett. , B716, 2012, pp. 1-29, arxiv : 1207.7214 .
- ↑ Căutări ATLAS Supersimetrie (SUSY). Colaborare ATLAS, accesat pe 29 octombrie 2013 .
- ↑ Colaborare ATLAS (ed.): Analiza unghiulară dependentă de timp a decăderii Bs → J / psi phi și extragerea Delta Gamma_s și a phi_s de fază slabă care încalcă CP de către ATLAS . 24 martie 2013, arxiv : 1208.0572 .
- ↑ Colaborare ATLAS (ed.): Studiul degradărilor rare ale B s și B 0 în perechi de muoni din datele colectate în timpul LHC Run 1 cu detectorul ATLAS . 29 septembrie 2016, arxiv : 1604.04263 .
- ^ Căutarea producției de stări rezonante în distribuția de masă Photon-Jet folosind coliziuni pp la √s = 7 TeV colectate de detectorul ATLAS . În: Phys. Pr. Lett. 108, 211802, 2012, arxiv : 1112.3580 .
- ↑ Cel mai mare magnet supraconductor din lume se aprinde. CERN, 20 noiembrie 2006, accesat la 12 noiembrie 2016 .