КУБОК

Коллаборация CALICE позитрон ( калийному по литию вблизи коллайдера представляет собой эксперимент ) [1] научно-исследовательскую группу, состоящую из более чем 280 физиков и инженеров со всего мира, работающих вместе над разработкой новых, высокопроизводительных детекторов для - электронов высоких энергий ( $e^{+}e^{-}$ ) эксперименты на будущем Международном линейном коллайдере (ILC). Это часть европейского проекта EUDET.

Физические требования будущего ТэВного масштаба $e^{+}e^{-}$ машины, такие как ILC, требуют чрезвычайно высокопроизводительной калориметрии. Лучше всего этого достичь с помощью мелкосегментированной системы, позволяющей реконструировать события с использованием так называемого «подхода потока частиц» (PFA). ^[1]

Калориметрические системы для экспериментов по физике высоких энергий обычно состоят из трех основных подсистем: электромагнитного калориметра (ECAL) для обнаружения электромагнитных ливней, создаваемых электронами (или позитронами) и фотонами, адронного калориметра (HCAL) для измерения адронных ливней и мюонного трекера ( или так называемый «ловец хвоста») для идентификации частиц с высокой проникающей способностью, таких как мюоны .

CALICE разработала прототипы трех основных калориметрических подсистем будущего детектора: ECAL, за которым следуют HCAL и ловец хвоста/мюонный трекер (TCMT), и оценивает эффективность альтернативных технологических решений в рамках этой объединенной системы.

Сотрудничество изучает характеристики таких калориметров в рамках длинной и подробной программы ECAL и нескольких вариантов высокогранулированных аналоговых и цифровых калориметров с чувствительными слоями газового или пластикового сцинтиллятора . Подгруппа Тайла [2] построила адронный калориметр со стальным/сцинтилляционным отбором проб объемом один кубический метр, называемый физическим прототипом, для серии исследований в различных тестовых пучках частиц .

Высокая степень детализации достигается за счет 38 слоев сцинтилляционных плиток. Каждый слой представляет собой стальную пластину толщиной 2 см размером 90×90 см. ² за ней следует сцинтилляционная пластинка диаметром 0,5 см, состоящая из более чем 200 сцинтилляционных плиток.

Мозаика слоев HCAL представляет собой сотню слоев размером 3 × 3 см. ² плитка в центре, окруженная большой площадью, покрытой плиткой 6 × 6 см. ² плитки и окончательно обнесена полосой 12×12 см. ² плитка. В общей сложности эти почти 8000 плиток считываются индивидуально с помощью длинноволновых волокон, которые освещают небольшие кремниевые фотоумножители, установленные на каждой плитке и нечувствительные к сильным магнитным полям.

Текущий статус

В настоящее время находится очень важная экспериментальная часть этого проекта: программа комбинированных испытательных лучей, включающая воздействие на комбинированный прототип калориметрической системы реальных пучков частиц из разных ускорителей и последующий анализ данных. В исследованиях испытательного пучка Tile-HCAL с эффективной толщиной 4,5 длины ядерного взаимодействия ( $\lambda$ ) возглавляет электромагнитный калориметр (Кремний-Вольфрам) около 1- $\lambda$ по толщине, а затем 5- $\lambda$ ловец толстого хвоста для измерения утечки адронного ливня.

Отборочный калориметр был откалиброван для определения зависимости сигнала от энергии падающих частиц с использованием тестовых пучков различных сортов падающих частиц с известными энергиями в диапазоне от 4 ГэВ до 120 ГэВ. В петухе учтены поправки на нелинейность калориметра и влияние внешней температуры. Для тестовых пучков с энергией 50 ГэВ точность восстановления энергии входящих частиц оценивалась примерно в 4%.

Обнаружен пионный трек в ECAL (красный) с его продолжением и ливнем в HCAL (зеленый)

Учитывая некоторое количество неизвестных прилетевших частиц, можно восстановить их энергии по картине ливней частиц из калориметра. Эту картину должен проанализировать PFA. ^[2] программа. Кроме того, новый глубокий анализ (DA) ^[3] были разработаны алгоритмы разделения различных видов вторичных частиц внутри ливней с целью улучшения восстановления энергии.

Беспрецедентная степень детализации прототипа калориметра CALICE дает возможность протестировать концепцию потока частиц. В настоящее время ведутся работы по проверке качества вывода программ PFA. Благодаря большому объему данных тестовых лучей становится возможным использовать в качестве входной информации для этих программ реальные события вместо смоделированных. Поскольку в тестовых пучках все частицы находятся практически в одной и той же координатной позиции, создаются искусственные события, состоящие из нескольких входящих частиц, разделенных некоторым расстоянием, чтобы проверить, может ли программа PFA правильно реконструировать входящие частицы.

Ссылки

^ Дж. К. Брайент, Улучшение реконструкции струи с помощью метода потока частиц: введение, подготовлено к 11-й Международной конференции по калориметрии в физике высоких энергий (Calor 2004), Перуджа, Италия, 28 марта - 2 апреля 2004 г.
^ М. Томсон, Калориметрия и поток частиц в ILC, Презентация на форуме RAL HEP, 7 мая 2005 г.
^ В. Моргунов и А. Распереза, Новый алгоритм трехмерной кластеризации и разделение двух частиц с помощью Tile HCAL, презентация на Международной конференции по линейным коллайдерам LCWS 2004, Париж, 2004.

Внешние ссылки

Научные публикации коллаборации CALICE INSPIRE-HEP

[1] Дж. К. Брайент, Улучшение реконструкции струи с помощью метода потока частиц: введение, подготовлено к 11-й Международной конференции по калориметрии в физике высоких энергий (Calor 2004), Перуджа, Италия, 28 марта - 2 апреля 2004 г.

[2] М. Томсон, Калориметрия и поток частиц в ILC, Презентация на форуме RAL HEP, 7 мая 2005 г.

[3] В. Моргунов и А. Распереза, Новый алгоритм трехмерной кластеризации и разделение двух частиц с помощью Tile HCAL, презентация на Международной конференции по линейным коллайдерам LCWS 2004, Париж, 2004.

[1]

[2]

[3]