Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Детектор елементарних частинок



План:


Введення

Детектор CMS, один із прикладів великого детектора елементарних часток.

Детектор елементарних частинок, детектор іонізуючого випромінювання в експериментальній фізиці елементарних частинок - пристрій, призначений для виявлення і вимірювання параметрів елементарних частинок високої енергії, таких як космічні промені або частинок, які народжуються при ядерних розпадах або в прискорювачах.


1. Основні типи

Застарілі

Детектори для радіаційного захисту

Детектори для ядерної фізики та фізики елементарних частинок


2. Детектори для експериментів на зустрічних пучках

У фізиці елементарних частинок поняття "детектор" відноситься не тільки до різного типу датчикам для реєстрації частинок, а й до великих установок, створеним на їх основі і включає в себе також інфраструктуру для підтримки їх працездатності (криогенні системи, системи кондиціонування, електроживлення), електроніку для зчитування та первинної обробки даних, допоміжні системи (напр. надпровідні соленоїди для створення всередині установки магнітного поля). Як правило, такі установки зараз створюються великими міжнародними групами.

Оскільки споруда великої установки вимагає значних фінансових витрат і людських зусиль, у більшості випадків вона застосовується не для однієї певної задачі, а для цілого спектру різних вимірів. Основними вимогами, що пред'являються до сучасного детектору для експериментів на прискорювачі є:

  • Висока ефективність (малий відсоток загублених частинок або частинок з погано визначеними параметрами)
  • Здатність до поділу різних типів частинок, що утворюються в розпаді ( півоній, каонов, протонів і т. д.)
  • Здатність точного вимірювання імпульсу заряджених частинок для відновлення інваріантної маси нестабільних станів.
  • Здатність точного вимірювання енергії фотонів.

Для специфічних завдань можуть знадобитися додаткові вимоги, наприклад, для експериментів, що вимірюють CP-порушення в системі B-мезонів важливу роль відіграє координатне дозвіл в області взаємодії пучків.

Умовне зображення багатошарового універсального детектора для прискорювача на зустрічних пучках.

Необхідність виконання цих умов призводить до типової на сьогоднішній день схемою універсального багатошарового детектора. В англомовній літературі таку схему прийнято порівнювати із цибулиною (onion-like structure). В напрямку від центру (області взаємодії пучків) до периферії типовий детектор для прискорювача на зустрічних пучках складається з наступних систем:


2.1. Трекова система

Трекова система призначена для реєстрації траєкторії проходження зарядженої частинки: координат області взаємодії, кутів вильоту. У більшості детекторів трекова система поміщена в магнітне поле, що призводить до викривлення траєкторій руху заряджених частинок і дозволяє визначити їх імпульс і знак заряду.

Трекова система зазвичай виконується на основі газових іонізаційних детекторів або напівпровідникових кремнієвих детекторів.

2.2. Система ідентифікації

Система ідентифікації дозволяє відокремити один від одного різні типи заряджених частинок. Принцип роботи систем ідентифікації найчастіше полягає у вимірюванні швидкості прольоту частинки одним з трьох способів:

  • по куту випромінювання черенковського світла в спеціальному радіаторі (а також по самому факту наявності або відсутності черенковського випромінювання),
  • за часом прольоту до точки реєстрації,
  • по щільності питомої іонізації речовини.

Спільно з вимірюванням імпульсу частинки в трекової системі це дає інформацію про масу, а, отже, і про тип частинки.


2.3. Калориметр

Калориметр призначений для вимірювання енергії частинок шляхом їх повного поглинання. Це єдиний спосіб реєстрації фотонів (так як вони не є зарядженими і, отже, не залишають слідів в трекової системі). Фотони і електрони утворюють електромагнітний злива в речовині і, таким чином, повністю поглинаються. Виділена енергія може бути виміряна або по величині спалаху сцинтиляційного світла (сцинтиляційні калориметри), або шляхом підрахунку частинок зливи (семплінг-калориметри).


2.4. Мюонів система

Мюонів систему можна віднести до системи ідентифікації, але технічно вона реалізується окремо в зовнішній частині детектора. Найчастіше вона вбудовується в залізо, замикаючу магнітний потік соленоїда трекової системи. Мюонів система дозволяє відокремити мюони по їх здатності проходити великі відстані в речовині без поглинання (це є наслідком того, що мюон не відчуває ядерної взаємодії).

2.5. Список працюючих або будуються детекторів для прискорювачів на зустрічних пучках


3. Прикладне застосування

Окрім наукових експериментів, детектори елементарних частинок знаходять застосування і в прикладних задачах - в медицині (рентгенівські апарати з малою дозою опромінення, томографи, променева терапія), матеріалознавстві ( дефектоскопія), для передпольотного огляду пасажирів і багажу в аеропортах.

Література


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Фізика елементарних частинок
Феноменологія елементарних частинок
Струмінь (фізика елементарних частинок)
Покоління (фізика елементарних частинок)
Детектор
Детектор гравітаційних хвиль
Сферичний нейтральний детектор
Детектор (електронний пристрій)
Простір елементарних подій
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru