основний стан. На спектрі видно піки від цих гамма квантів і сумарний пік.
1.9 Детекторні комплекси фізики високих енергій
Детектори, використовувані у фізиці високих енергій для реєстрації часток, складаються, як правило, з декількох структур, що входять до складу єдиного реєструючого комплексу. Кожна структура розрахована для реєстрації часток з певними характеристиками. Окремі структури детектора розташовані так, щоб різного типу частинки, послідовно проходячи через них, залишали певну інформацію про минулу через них частці. На основі цієї інформації потім відновлюються такі характеристики частинки як її тип, енергія, імпульс, характеристики розпаду.
Принципи організації такого комплексного детектора ілюструються рис. 1. Частинки народжуються в самій лівій частині малюнка в результаті взаємодії або зіштовхуються пучків коллайдера, або одного пучка прискорених часток з нерухомою мішенню. Народжені частки віддаляються від точки своєї появи, послідовно проходячи різні структури детектора. Заряджені частинки, такі як протони, півонії і каони, детектируются трекових детектором (він розташований найближче до точки реакції) і далі - електромагнітним і адронним калориметрами. Електрони детектируются трекових детектором і електромагнітним калориметром. Нейтральні частинки, такі як нейтрони і фотони, що не детектируются в трековому детекторі. Фотони детектируются електромагнітним калориметром, а нейтрони ідентифікуються за енергії, що виділяється в адронному калориметр.
Рис. 30 - Принципи організації комплексного детектора в експериментах з фізики високих енергій
Так як мюони мають максимальний пробіг в речовині детектора з усіх реєстрованих частинок, для їх детектування зазвичай використовують зовнішні ділянки детектора - мюонний детектор.
Багатошарова структура детектора дозволяє відновити траєкторію частинки і визначити точку її утворення з точністю декілька мікрон. Таким чином, кожен тип частинок має свою власну підпис в детекторі. Наприклад, якщо частка виявляється тільки в електромагнітному калориметр то, швидше за все, це фотон. Мюон залишає інформацію у всіх структурах детектора.
Для прикладу на рис. 2 показаний детектор ATLAS, який створюється в даний час для реєстрації продуктів рр-зіткнень коллайдера LHC. Область співудару пучків оточена внутрішнім детектором (Inner Detector). Його діаметр становить 2 м, а довжина 6.5 м. Він поміщений в надпровідний соленоїд, який забезпечує всередині детектора магнітне поле 2 Тл. У магнітному полі треки частинок викривляються в залежності від знаку заряду частинки і її імпульсу. Завдання детектора - визначення точки зіткнення протонів і траєкторій вторинних частинок, які утворюються в результаті зіткнення. Для цього застосовуються два типи детектирующих пристроїв: кремнієві мікростріпи (вони заповнюють саму центральну частину внутрішнього детектора і забезпечують точність вимірювання координати близько 0.01 мм), і детектор перехідного випромінювання (більш віддалена частина внутрішнього детектора), що складається з тонких газонаповнених дрейфових трубок діаметром 4 мм, між якими знаходиться речовина радіатора. Детектори виконані так, щоб частинки перетинали їх переважно перпендикулярно до площини детектора або осі трубки.
Щоб витримати радіаційні навантаження, кремнієві детектори повинні працювати при температурі 0 ° С. Тому ця частина трекової системи поміщена в кріостат. Траєкторія кожної частки великої енергії повинна мати 6 прецизійно виміряних точок. Для цього в установці ATLAS використовується 12000 кремнієвих детекторів.
Рис. 31 - Загальний вигляд детектора ATLAS в розрізі. Пучки протонів влітають в детектор з діаметрально протилежних напрямків і рухаються уздовж його осі, стикаючись в центрі
Рис. 32 - Поперечний перетин детектора ATLAS: 1 - вакуумна труба, в якій відбувається прискорення частинок; 2 - трековий детектор; 3 - соленоідальной магніт; 4 - електромагнітний
Довжина дрейфових трубок детектора перехідного випромінювання досягає 1.6 м. Точність координати частинки в них становить близько 0.15 мм, але зате число точок вимірювання на один трек - 36. Крім того, дрейфові трубки реєструють перехідне рентгенівське випромінювання і , таким чином, забезпечують ідентифікацію електронів. Всього в детекторі використовується близько 400000 дрейфових трубок. Така велика кількість трубок необхідно для того, щоб забезпечити 4? - Геометрію установки, і вимогою ефективності відновлення траєкторій частинок.
Детекторний комплекс ATLAS
калориметр; 5 - адронний калориметр; 6 - мюонний детектор.
Внутрішній трековий детектор у...
