align="justify"> Енергія? E, яка частинка залишає в сцинтилятор залежить від її енергії E, заряду Z і шляху, який вона пройшла в сцінілляторе L. Для визначення L служить годоскоп.
Годоскоп
Рис. 35 - Детектор годоскопа
Годоскоп призначені для визначення траєкторії частинки, яка проходить через детекторний комплекс. Годоскоп складається з двох детекторів (див. Рис. 1) Кожен детектор годоскопа складається з двох площин +1200 сцінтіллірующего оптичних волокон з квадратним перетином 1 мм2. Оптичні волокна в двох площинах орієнтовані перпендикулярно, що позвляет визначити xy координати пролетающей частинки. На обох кінцях оптичні волокна під'єднані до фотоумножителями (рис. 3). На одній із сторін до одного ФЕУ під'єднуються по 80 волокон (система грубого зчитування), на іншому - по 5-6 волокон (система точного зчитування). Система грубого зчитування дозволяє визначати координати з точністю 8 см, система точного зчитування - 6 мм. За допомогою програмної обробки точність визначення координати може бути доведена до 1.7 мм.
1.10 Вимоги до детекторам
Сучасні детектори елементарних частинок іноді називають «великими братами» цифрових фотоапаратів. Проте варто пам'ятати, що умови експлуатації фотоапарата і детектора кардинально різняться.
Насамперед, всі елементи детектора повинні бути дуже швидкими і дуже точно синхронізованими один з одним. На Великому адронному колайдері в піке продуктивності згустки будуть стикатися 40000000 разів на секунду. У кожному зіткненні відбуватиметься народження частинок, які залишать свою «картинку» в детекторі, і детектор повинен не «захлинутися» цим потоком «знімків». В результаті за 25 наносекунд вимагається зібрати всю іонізацію, яку залишили пролетіли частинки, перетворити її в електричні сигнали, а також очистити детектор, підготувавши його до чергової порції частинок. За 25 наносекунд частинки пролітають всього 7,5 метрів, що порівнянно з розмірами великих детекторів. Поки в зовнішніх шарах детектора збирається іонізація від пролетіли частинок, крізь його внутрішні шари вже летять частинки з наступного зіткнення!
Друге ключова вимога до детектора - радіаційна стійкість. Елементарних частинки, що розлітаються від місця зіткнення згустків, - це справжнісінька радіація, причому дуже жорстка. Наприклад, очікувана поглинена доза іонізуючої радіації, яку отримає вершинний детектор за час роботи, становить 300 кілограм плюс сумарний нейтронний потік 5 · 1014 нейтронів на см2. У цих умовах детектор повинен працювати роками і при цьому залишатися справним. Це стосується не тільки матеріалів самого детектора, але і електроніки, якою він напханий. На створення і тестування відмовостійкої електроніки, яка працюватиме в настільки радіаційно жорстких умовах, пішло кілька років.
Ще одна вимога до електроніки - низьке енерговиділення. Усередині багатометрових детекторів немає вільного місця - кожен кубічний сантиметр об'єму заповнений корисною апаратурою. Система охолодження неминуче відбирає робочий об'єм детектора - адже якщо частка пролетить прямо крізь охолоджувальну трубу, вона просто не буде зареєстрована. Поетму енерговиділення від електроніки (а це сотні тисяч окремих плат і проводів, що знімають інформацію з усіх компонентів детектора) має бути мінімальним.
1.11 Ідентифікація часток
Окреме питання - це ідентифікація частинок, тобто з'ясування того, що за частинка пролетіла крізь детектор. Це не склало б труднощів, знай ми масу частинки, але якраз її ми зазвичай і не знаємо. З одного боку, масу в принципі можна обчислити за формулами релятивістської кінематики, знаючи енергію і імпульс частинки, але, на жаль, погрішності в їх вимірі зазвичай настільки великі, що не дозволяють відрізнити, наприклад, пі-мезон від мюона через близькість їх мас.
У цій ситуації є чотири основні методи ідентифікації частинок:
За відгуку в різних типах калориметрах і в мюонних трубках.
За енерговиділення в трекових детекторах. Різні частинки виробляють різну кількість іонізації на сантиметр шляху, і її можна виміряти по силі сигналу з трекових детекторів.
За допомогою черенковских лічильників. Якщо частка летить крізь прозорий матеріал з коефіцієнтом заломлення n зі швидкістю більше, ніж швидкість світла в цьому матеріалі (тобто більше, ніж c/n), то вона випускає черенковское випромінювання в суворо визначених напрямках. Якщо в якості речовини детектора взяти аерогель (типовий показник заломлення n=1,03), то черенковское випромінювання від частинок, що рухаються зі швидкістю 0,99 · c і 0,995 · c, буде істотно відрізнятися.
За допомогою ч...
