ATLAS (detektor)
Nagy hadronütköző (LHC)
Az LHC különféle gyorsítóinak és detektorainak elrendezése
| |
---|---|
Detektorok | |
Részben kiépítve:
|
|
Előgyorsító | |
|
Koordináták: 46 ° 14 '8,7 " É , 6 ° 3' 18,3" K ; CH1903: 493.278 / 121.422
ATLAS egy részecske detektor a LHC (LHC), a részecskegyorsító az európai nukleáris kutatóközpont CERN . ATLAS eredetileg Apronym az AT oroidal L HC A pparatu S (lásd Atlas , ARD about: „A toroid LHC berendezés), de ma már csak akkor kell használni, mint egy megfelelő nevet. Többek között a Higgs-bozont , amely a tömeg magyarázatának fontos eleme, detektálták az ATLAS-szal . Ezenkívül meg kell vizsgálni az anyag legkisebb ismert építőelemeit, a leptont és a kvarkot az esetleges alépítmény szempontjából. Az ATLAS-szal párhuzamosan a CMS detektor is hasonló fizikai programot követ , hogy az egyik kísérlet eredménye ellenőrizhető legyen a másikon. A világ mintegy 215 intézetének több mint 7600 kutatója vesz részt az ATLAS kísérletben.
Az LHC építése 2008 februárjában fejeződött be, és az első részecskeütközésekre 2009-ben került sor. Az ATLAS a tervek szerint legalább 2035-ig működik.
Karl Jakobs az együttműködés szóvivője 2017. március 1-je óta . Előtte David Charlton , Fabiola Gianotti (2013 februárjáig) és Peter Jenni (2009-ig) voltak az együttműködés szóvivői.
2012-ben az ATLAS és a függetlenül működő CMS együttműködés felfedezte a Higgs bozont . A pontos tulajdonságokat még vizsgálják.
Fizika az ATLAS kísérletnél
A részecskefizika standard modelljét az ATLAS detektorral ellenőrizzük , és a lehetséges modellek után kutatunk a standard modellen túl.
A részecsketömegek eredete
Fontos kutatási terület az a kérdés, hogy az elemi részecskék tömege hogyan változik nagyban. A tömegek a neutrínók apró, még nem pontosan ismert tömegeitől a felső kvark tömegéig terjednek , amely megfelel egy arany atom tömegének . Ez azt jelenti, hogy a legnehezebb elemi részecske legalább 200 milliárdszor olyan nehéz, mint a legkönnyebb. Ebben az összefüggésben vizsgálják a Higgs-mechanizmust . Ekkor különböző részecsketömegek keletkeznek, mert a részecskék a Higgs-mezőtől eltérően párosodnak. Ezért a Higgs-bozont a Higgs-mező gerjesztéseként mérik. Ez a részecskék bomlásának vizsgálatával tehető meg. A Higgs-mechanizmus mellett azonban továbbra sem tisztázott, hogy a kapcsolási állandók miért különböznek annyira.
A kölcsönhatások és a szuperszimmetria egységesítése
Az egyesítés négy alapvető kölcsönhatás egy kvantumtérelméletben , amely magában foglalja a gravitáció , a másik kutatás középpontjában. Mivel ez a szabványosítás csak olyan energiaskálákon megy végbe, amelyek messze meghaladják azokat az energiákat, amelyeket belátható időn belül kísérletileg el lehet érni, közvetlen megfigyelés nem lehetséges. A szuperszimmetria a szabványosítás előfeltétele, ezért az ATLAS kifejezetten szuperszimmetrikus részecskéket keres. Ha sikerülne bizonyítani a ma ismert elemi részecskék szuperszimmetrikus partnereit, akkor a négy alaperő közül legalább hármat egyesíteni lehetne egy nagy egységes elméletben . Eddig (2014-től) nem találtak új részecskéket, de a korábbi kizárási határértékeket javították.
B fizika
Ezenkívül a B fizikát az ATLAS detektoron végzik . Megfigyelhető a B mezonok és antirészecskéik bomlása . Ha vannak bizonyos bomlási csatornák valószínűségében eltérések a részecskék és az antirészecskék között, ez a CP szimmetriájának megsértését jelenti . Az ilyen CP-sértő folyamatok előfeltétele az, hogy nem lehet több, mint anyag antianyag az univerzumban, mint megfigyelt . Ezek a mérések kiegészítő és gyakran ellenőrizze az eredményeket a LHCb kísérlet, például abban az esetben, a keverés a B s mezonok vagy a ritka bomlások B s → μμ és B 0 → μμ. Azonban, remélhető, hogy korábban ismeretlen CP-sértő a folyamatokat új részecskék felfedezése eredményezi.
A részecskék felépítése
Az elemi részecskefizika területén azt vizsgálják, hogy a leptonoknak és a kvarkoknak van- e alépítményük, és ezért más részecskékből állnak-e. Ez valószínűleg megválaszolhatja azt a kérdést, hogy valóban létezik-e pontosan három generációs elemi részecske, és vannak-e még más, fel nem fedezett részecskék. Eddig (2014-től) nem találtak alépítményt, és az ilyen modelleket részben ki lehetett zárni.
További vizsgálat
Ezen fő feladatok mellett az ATLAS detektort más kutatási területek lefedésére is tervezték. Ezek közé tartoznak a folyamatok kvantum-színdinamika és a keresést a részecskék abnormális kvantumszámok mint például leptoquarks vagy dileptons .
A detektor felépítése
Az ATLAS 46 m hosszú és 25 m átmérőjű henger alakú, 7000 tonna súlyú. Ez teszi a valaha gyártott legnagyobb részecske-érzékelővé. A kísérlet négy alárendelt rendszerből áll. Az ütközéses sugárkísérleteknél alkalmazott részecske-detektorokhoz hasonlóan a rendszerek hagymahéj-struktúrában vannak elrendezve, minden réteg csak a kiválasztott részecskéket és csak a részecskék bizonyos tulajdonságait méri.
Mágneses rendszer
A mágneses rendszer létrehozza a mágneses teret, amely eltéríti a töltött részecskéket. 2 Tesla központi mágnesszelepből , a végsapka toroidjából és a cső toroidjából áll. A toroidok egy tórusz alakú mágnesek , amelyek nagyon homogén mágneses teret hoznak létre benne. A töltött részecskék lendületét a töltött részecskék pályájának görbületével lehet meghatározni.
Belső érzékelő
A belső érzékelő három részdetektorból áll. A legbelső rész az ATLAS pixel detektor négy réteg szilícium érzékelővel . Az érzékelők 32 mm távolságból indulnak ki a gerendák interakciós területe körül, és lehetővé teszik az egyes interakciós pontok nagy felbontását. A pixelérzékelő körül szilíciumcsík-detektor található, amely további nyomkövetési pontokat biztosít a repülési útvonal meghatározásához. Az átmeneti sugárzási detektor (angl. Transition Radiation Tracker , TRT) a belső detektor legkülső része, és sávonként mintegy 30 pontot regisztrál folyamatos ionizáló részecskékre. Az átmeneti sugárzás detektálása lehetővé teszi az elektronok és a hadronok megkülönböztetését is.
Kaloriméter rendszer
A kaloriméter-rendszer egy elektromágneses kaloriméterből és egy hadronos kaloriméterből áll. A teljes elektromágneses és a hadrikus kaloriméter részei folyékony argont használnak aktív detektor anyagként, ezért összesen három kriosztatába voltak felszerelve . A hadron kaloriméter külső része szcintillátor technológián alapul . Az elektromágneses kaloriméter meghatározza az elektromágnesesen kölcsönhatásban lévő részecskék lendületét és energiáját. A kölcsönhatás keresztmetszete fordítottan arányos a töltött részecske tömegével, ezért elsősorban elektron-foton záporokat detektálnak. A kívülre csatlakoztatott hadron kaloriméter meghatározza a hadronok energiáját.
Muon detektorok
Két különböző müondetektor használatos. Az első nagy térfelbontású rendszert ( precíziós kamrák ) elsősorban a müonok nyomának és lendületének meghatározására, a másodikat elsősorban kiváltásra, azaz fizikailag érdekes események müonokkal történő gyors megjelölésére használják. A müonok külön mérhetők más részecskéktől, mert nem vesznek részt az erős kölcsönhatásban, és nagy tömegük miatt zavartalanul át tudnak menni a kalorimétereken.
irodalom
- ATLAS detektor és fizikai teljesítmény. Műszaki tervezési jelentés, ATLAS együttműködés, 1999. május 25., 1. kötet. CERN-LHCC-99-014, 2. kötet. CERN-LHCC-99-015
web Linkek
- Az ATLAS együttműködési weboldala
- A német LHC kutatók ATLAS honlapja
- A fizika az ATLAS-szal vizsgált , amelyet a kísérlet fizikai koordinátora írt
- Az ATLAS detektor felépítése
- A BMBF "ATLAS kísérlet" (FSP 101) kutatási fókusz hivatalos honlapja
Egyéni bizonyíték
- ↑ A résztvevők listája , elérhető 2015. augusztus 2-án
- ^ Freiburgi fizika professzor lesz az ATLAS együttműködés vezetője. (PDF) In: Az Elemi Részecskefizikai Bizottság sajtóközleménye. Letöltve: 2017. április 12 .
- ↑ Egyesült Királyságbeli hírek a CERN-től : 3. szám ( Memento 2014. május 6-tól az Internet Archívumban ; PDF; 162 kB)
- ↑ Fabiola Gianotti 2009-ben vette át a szóvivői posztot . In: CERN Futár , 2009. április
- ↑ Új részecske megfigyelése a Standard Model Higgs bozon felkutatásakor az LHC ATLAS detektorával . ATLAS együttműködés. In: Phys. Lett. , B716, 2012, 1-29. Oldal, arxiv : 1207.7214 .
- ↑ ATLAS szuperszimmetria (SUSY) keresések. ATLAS együttműködés, hozzáférés 2013. október 29 .
- ↑ ATLAS együttműködés (szerk.): A Bs → J / psi phi bomlás időfüggő szögelemzése, valamint a Delta Gamma_ és a CP-t sértő gyenge fázisú phi_ kivonása az ATLAS által . 2013. március 24., arxiv : 1208.0572 .
- ↑ ATLAS együttműködés (szerk.): Tanulmány a ritka bomlások a B s és B 0 be muon párokat során gyűjtött adatok alapján az LHC Run 1 ATLAS detektor . Szeptember 29, 2016, arXiv : 1.604,04263 .
- ^ Resonáns állapotok előállításának keresése a Photon-Jet tömegeloszlásban pp ütközésekkel √s = 7 TeV esetén, az ATLAS detektor gyűjtötte össze . In: Phys. Tiszteletes Lett. 108, 211802, 2012, arxiv : 1112.3580 .
- ↑ A világ legnagyobb szupravezető mágnese bekapcsol. A CERN, 2006. november 20. , 2016. november 12 .