LHCb

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. március 15-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzésekhez 10 szerkesztés szükséges .

Az LHCb (az angol  Large Hadron Collider szépségkísérletből ) a legkisebb a négy fő detektor közül a CERN európai nukleáris kutatási szervezetnél , Genfben ( Svájc ) . A kísérletet az anyag és az antianyag [1] aszimmetriájának tanulmányozására végezzük a b-kvarkok kölcsönhatásaiban .

2015. július 14-én az LHCb bejelentette a részecskék egy osztályának felfedezését, amelyet pentakvarkokként ismernek [2] [3] .

A kísérlet fizikai programja

Az LHCb kísérlet fő céljai: a CP-sértés ritka hatásainak tanulmányozása a szép hadronok ( , , , -mezonok és b - barionok ) bomlása során, az unitárius háromszög szögeinek mérése, a Standard Modell előrejelzéseinek precíziós tesztelése. (SM) ritka sugárzásos, szemileptonikus és lepton- bomlású B-mezonokban , az elbűvölő részecskék ritka bomlásának és a τ-leptonok egzotikus bomlásának vizsgálata (például a leptonszámot nem őrző τ → 3μ bomlás).

Új fizika keresése

A tudomány ismert népszerűsítője és az elemi részecskefizika specialistája , a fizikai és matematikai tudományok kandidátusa, Igor Ivanov az Elements című cikkében megjegyzi, hogy a Nagy Hadronütköztető fő feladata az új fizika felfedezése , és e tekintetben az LHCb az egyetlen az LHC-kísérletek közül, amely rendszeresen pozitív eredményeket hoz. Igor Ivanov óvatos optimizmusnak ad hangot az új fizika korai felfedezését illetően, az LHCb által már összegyűjtött és jelenleg (2016. április) részben feldolgozott adatok elemzése alapján: „ A teoretikusok most már halmozott különbségről beszélnek SM 5σ szinten Most a bizonytalanságok fő forrása az LHCb kísérlet statisztikai hibái.Néhány év múlva, amikor a 2. futtatás statisztikáinak jelentős részét feldolgozzák, ez a hiba kétszeresére-háromszorosára csökken - és ami most utalásnak tűnik, az teljes értékű felfedezéssé fejlődhet. " [4] .

LHCb detektor

Az LHCb beállítás egy egykarú spektrométer, amely 15 és 300 mrad közötti szögtartományban képes érzékelni a részecskenyomokat .

A következő alrendszerek vannak telepítve az LHCb detektorra:

Vertex detektor VELO

A VELO ( VERtex LOcator ) egy szilícium detektor, amely képes lesz precíz pályakoordináták mérésére az interakciós tartomány közelében, ami lehetővé teszi az elsődleges és másodlagos csúcsok nagy pontosságú információszerzését. Ezeket az adatokat a bűbájos és kedves hadronok termelési és bomlási csúcsainak rekonstruálására fogják használni, ami lehetővé teszi bomlási idejük és a részecske becsapódási paraméterének pontos mérését az ízük meghatározásához. Ugyanakkor a VELO mérések jelentősen hozzájárulnak a nulla szintű triggerhez (L0), amely gazdagítja a B-csomó adatokat az általános információáramlásban. Az aldetektor két sor félhold alakú szilícium érzékelőből áll, amelyek mindegyike 0,3 mm vastag. Az érzékelők közepén található kis bevágás lehetővé teszi, hogy az LHC fősugár akadálytalanul áthaladjon az érzékelőn. A protonütközések során keletkezett töltött részecskék behatolnak a szilíciumba, elektron-lyuk párokat alkotva, amelyek elektronjait regisztrálják. Az adatgyűjtés során a szilícium érzékelők a nyaláb mindkét oldalán 7 mm távolságra helyezkednek el. A VELO-ban 42 szenzoros egység található.

Cserenkov kontrázik a RICH

A közegben a fénysebességet meghaladó sebességgel repülő részecske jellegzetes elektromágneses sugárzást bocsát ki, amely sebességétől függ. Ha egy fényérzékeny síkot helyezünk a Cserenkov-fény útjába (például egy fénysokszorozó vagy többvezetékes kamra szerelvénye munkagázzal fényérzékeny gőz adalékokkal), akkor a θ szöget a fénysugár sugarából határozzuk meg. ez a sík és a Cserenkov fénykúp alkotta gyűrű . Ez a szög csak a gyűrű sugarától függ, mivel a fényérzékelők a gyűjtőtükör fókuszsíkjában helyezkednek el. Az úgynevezett Ring Image Cherenkov Detector (RICH) ezen az elven alapul .

Két ilyen számlálót használnak az LHCb-n: az első közvetlenül a VELO mögött és a trigger tracker előtt található, a második a külső nyomkövető és a kaloriméterek között. Radiátorként - az a közeg, ahol a Cserenkov-fény kibocsátása megtörténik - a széngázok mellett egy mesterségesen létrehozott anyagot, az aerogélt használnak .

Pályarendszer

A részecskeazonosítás következő szakaszában a másodlagos részecskék momentumait határozzák meg, amelyek nemcsak maga a pp-ütközés, hanem a B-mezon bomlások eredményeként is kialakulnak. Ezt a feladatot a Tracking rendszer látja el, amely egy mágnesből és két, a mágnes két oldalán elhelyezett koordináta detektor modulból áll. A mágneses tér elhajlítja a töltött részecskék pályáját, és eltéríti őket egy bizonyos szögben, amely fordítottan arányos a részecske impulzusával. A térerősség a rendszerben eléri az 1 T -t. A mágneses tér VELO-ba való behatolását megakadályozó védőernyő és maga a mágnes között szilíciumból készült nyomkövető állomások (TT) találhatók. A mágnes mögött három nagy sík található (T1, T2, T3), amelyek gázcsövekből állnak. Ezenkívül a csomag közelében vannak belső nyomkövetők.

Kaloriméter rendszer

Az LHCb következő alrendszere a kaloriméter rendszer . A rendszer felépítése egy szcintillációs számlálóból (Scintillating Pad Detector, SPD), egy egyrétegű zuhany előtti detektorból (Pre-Shower Detector, PS) és két nagy, "kebab" típusú kaloriméterből áll - elektromágneses (Electromagnetic Calorimeter). , ECAL) és hadron (Hadron Calorimeter, HCAL) . A fő feladat a részecskék energiáinak mérése. Ezenkívül (transzverzális energia alapján) kiválasztják az első szintű trigger jelöltjeit, amelyek az ütközés után 4 μs -el kiváltak. Az elektronok, fotonok és hadronok azonosítása a kaloriméterekben található energiakibocsátó klaszterek felkutatásával és elemzésével, valamint a kaloriméterbe került részecskék energiáinak és pozícióinak mérésével történik. A π 0 mezonok és a direkt fotonok energetikai jellemzőinek nagy pontosságú rekonstrukciója fontos tényező a B mezon ízének meghatározásában, amely a kísérlet egészéhez szükséges.

Muon rendszer

Mivel ezeknek az energiáknak a müon teljes sugárzási úthossza meghaladja a detektor lineáris méreteit, más részecskékkel ellentétben a teljes detektoron áthaladnak. Ezért a müonkamrában minden rögzített nyom egy müon áthaladását jelenti. Ezek regisztrálásához egy speciális müonrendszert telepítenek a detektor végére. A müonok azonosítására és a kezdeti L0 szintű trigger jel generálására szolgál. A müonrendszer öt M1-M5 állomásból áll. Az első állomás a kalorimetriás rendszer előtt található, a többi a HCAL hadron kaloriméter mögött található, és vasszűrő választja el őket.

Történelem

A létrehozási kérelmet az LHC Experiments Committee 1995-ben hagyta jóvá [5] .

Jegyzetek

  1. ↑ Hová tűnt az antianyag? . CERN /LHCb (2008). Letöltve: 2015. július 15. Az eredetiből archiválva : 2020. április 4.
  2. ↑ A CERN LHCb kísérlete egzotikus pentakvark részecskék megfigyeléséről számol be | CERN sajtóiroda . Letöltve: 2015. július 15. Az eredetiből archiválva : 2015. július 14.
  3. ↑ Rincon, Paul . A Big Hadron Collider új pentakvark részecskét fedezett fel , a BBC News  (2015. július 1.). Archiválva az eredetiből 2015. július 14-én. Letöltve: 2015. július 14.
  4. ↑ Large Hadron Collider News: Újabb tipp a szabványos modellek megsértésére az LHC-nél . Letöltve: 2017. április 22. Az eredetiből archiválva : 2019. február 2..
  5. ↑ 25 éves az ATLAS és a CMS együttműködés . Letöltve: 2017. augusztus 18. Az eredetiből archiválva : 2019. február 2..

Linkek