эксперимент LHCf
 План экспериментов БАК и преускорителей. | |
| эксперименты на БАКе | |
|---|---|
| АТЛАС | Тороидальный аппарат БАК |
| система управления контентом | Компактный мюонный соленоид |
| LHCb | БАК-красота |
| АЛИСА | Эксперимент на большом ионном коллайдере |
| ТОТЕМ | Полное сечение, упругое рассеяние и дифракционная диссоциация |
| БАКф | LHC-вперед |
| МОЭДАЛ | Монополь и детектор экзотики на БАКе |
| ФАЗЫ | эксперимент с прямым поиском |
| СНД | Детектор рассеяния и нейтрино |
| Преускорители БАК | |
| р и Pb | Линейные ускорители протонов свинца (Linac 4) и ( Linac 3) |
| (не отмечено) | Протонный синхротронный ускоритель |
| ПС | Протонный синхротрон |
| СПС | Суперпротонный синхротрон |
LHCf для физики астрочастиц ( Большой адронный коллайдер ) — это специальный эксперимент Большого адронного коллайдера ( космических лучей ) и один из девяти детекторов ускорителя LHC в ЦЕРН . LHCf предназначен для изучения частиц, генерируемых в передней области столкновений, почти прямо на линии сталкивающихся пучков протонов. [1]
Цель
[ редактировать ]LHCf предназначен для измерения энергии и числа нейтральных пионов (
п 0
), производимый коллайдером. Мы надеемся, что это поможет объяснить происхождение космических лучей сверхвысоких энергий (UHECR). [2] [3] Обнаружение UHECR осуществляется посредством наблюдений ливней вторичных частиц, образующихся при взаимодействии UHECR с атмосферой. Эксперимент LHCf предназначен для измерения очень дальней области, где содержится большая часть потока энергии вторичных частиц. [3]
Результаты, полученные в эксперименте LHCf, дополняют другие измерения космических лучей высоких энергий, полученные в обсерватории Пьера Оже в Аргентине и в рамках проекта Telescope Array Project в Юте. [4] [5]
Экспериментальная установка
[ редактировать ]Установка LHCf состоит из двух независимых детекторов по обе стороны от LHC, расположенных на расстоянии 140 м от точки взаимодействия ATLAS . [6] [7] Детекторы обозначаются как Arm 1 и Arm 2 и устанавливаются внутри целевых нейтральных поглотителей (TAN), которые защищают криомагниты от мусора нейтральных частиц из области взаимодействия. [8] [9] [10]
Два детектора имеют общую структуру двух независимых калориметрических башен для фотонов и нейтронов измерений . Башни изготовлены из вольфрамовых поглотительных слоев и сцинтилляционных слоев с разницей в размерах поперечных сечений двух плеч. [11] Башни калориметров используются для измерения энергии входящих частиц и идентификации семейств частиц. Каждый детектор имеет систему слежения: система «Арм-1» состоит из четырех двухслойных сцинтилляционных волокон; Плечо 2 состоит из микрополосковых слоев кремния. [12] Энергетическое разрешение детекторов составляет более 3% для фотонов с энергией выше 100 ГэВ и около 40% для нейтронов. [13] [3] Разрешение положения для рукава 1 и плеча 2 составляет 200 мкм и 40 мкм для фотонов соответственно и около 1 мм для нейтронов для обоих детекторов. [13] [14] [3]
Результаты
[ редактировать ]Первый этап данных с помощью детекторов LHCf был записан в 2009-2013 годах в рамках первого запуска LHC. [15] Результаты LHCf при энергии центра масс 7 ТэВ показали хорошее согласие с теоретическими моделями рождения прямых фотонов и нейтральных пионов. Однако результаты для прямого производства нейтронов не совпали. [16] [17]
LHCf смог измерить, как количество прямых фотонов и нейтронов меняется в зависимости от энергии при новых высоких энергиях. Результаты эксперимента согласуются с некоторыми теоретическими моделями, но не совпадают с другими. [18] [19] [20]
Сейчас LHCf занимается поиском нейтральных каонов и нейтральных эта-мезонов — частиц, в состав которых входит странный кварк. Теоретические модели, описывающие это взаимодействие, предсказывают вторичные мюоны, но предсказанные числа не совпадают с экспериментальными данными. Эксперимент LHCf надеется решить «мюонную загадку». [21] [22]
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с экспериментом LHCf, на Викискладе? - эксперимента LHCf Запись на INSPIRE-HEP
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «ЛХКф» . ЦЕРН . 21 июля 2023 г. Проверено 7 августа 2023 г.
- ^ Сотрудничество LHCf; Адриани, О.; Берти, Э.; Бонечи, Л.; Бонги, М.; Д'Алессандро, Р.; Дель Прет, М.; Хагенауэр, М.; Итоу, Ю.; Ивата, Т.; Касахара, К.; Каваде, К.; Макино, Ю.; Масуда, К.; Мацубаяси, Э. (22 августа 2016 г.). «Измерения продольного и поперечного распределения импульса нейтральных пионов в области прямых быстрот с помощью детектора LHCf» . Физический обзор D . 94 (3): 032007. arXiv : 1507.08764 . Бибкод : 2016PhRvD..94c2007A . doi : 10.1103/PhysRevD.94.032007 . S2CID 111375019 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Тиберио, Алессио; Адриани, О.; Берти, Э.; Бетти, П.; Бонечи, Л.; Бонги, М.; Д'Алессандро, Р.; Хагенауэр, М.; Итоу, Ю.; Касахара, К.; Кондо, М.; Мацубара, Ю.; Менджо, Х.; Мураки, Ю.; Охаси, К. (25 июля 2023 г.). «Эксперимент LHCF на Большом адронном коллайдере: состояние и перспективы». Материалы 38-й Международной конференции по космическим лучам . п. 444. дои : 10.22323/1.444.0444 .
- ^ Нода, К; Адриани, О; Бонечи, Л; Бонги, М; и др. (сентябрь 2011 г.). «Эксперимент LHCf» . VI Европейская летняя школа по экспериментальной ядерной астрофизике .
- ^ «Что такое LHCf?» . США/БАК . 03.03.2015. Архивировано из оригинала 3 марта 2015 г. Проверено 8 августа 2023 г.
- ^ «LHCf: к БАК присоединяется новый крошечный эксперимент» . ЦЕРН Курьер . 01.11.2006 . Проверено 7 августа 2023 г.
- ^ Адриани, Оскар (9 сентября 2005 г.). «Эксперимент LHCf на LHC» (PDF) . Проверено 7 августа 2023 г.
- ^ Сотрудничество, LHCf; Адриани, О; Бонечи, Л; Бонги, М; Кастеллини, Дж; Д'Алессандро, Р; Фаус, Д.А.; Фукуи, К; Гранди, М; Хагенауэр, М; Итоу, Ю; Касахара, К; Мачина, Д; Мейс, Т; Масуда, К. (14 августа 2008 г.). «Детектор LHCf на Большом адроном коллайдере ЦЕРН» . Журнал приборостроения . 3 (8): S08006. Бибкод : 2008JInst...3S8006L . дои : 10.1088/1748-0221/3/08/S08006 . HDL : 10550/42770 . ISSN 1748-0221 . S2CID 250679205 .
- ^ Пипаро, Джузеппе (25 июля 2023 г.). «Измерение образования очень прямых π0- и η-мезонов в pp-столкновениях при √s = 13 ТэВ с помощью детектора LHCF». Материалы 38-й Международной конференции по космическим лучам . п. 447. дои : 10.22323/1.444.0447 .
- ^ Адриани, О.; Бонечи, Л.; Бонги, М.; Кастеллини, Дж.; Д'Алессандро, Р.; Хагенауэр, М.; Исо, Т.; Итоу, Ю.; Касахара, К.; Каваде, К.; Масуда, К.; Менджо, Х.; Мицука, Г.; Мураки, Ю.; Нода, К. (10 октября 2013 г.). «РАБОТА ДЕТЕКТОРА LHCf ВО ВРЕМЯ ПРОГОНА БАКА В 2009–2010 ГГ.» . Международный журнал современной физики А. 28 (25): 1330036. Бибкод : 2013IJMPA..2830036A . дои : 10.1142/S0217751X13300366 . ISSN 0217-751X .
- ^ Макино, Ю.; Тиберио, А.; Адриани, О.; Берти, Э.; Бонечи, Л.; Бонги, М.; Качча, З.; Д'Алессандро, Р.; Прет, М. Дель; Детти, С.; Хагенауэр, М.; Итоу, Ю.; Ивата, Т.; Касахара, К.; Масуда, К. (21 марта 2017 г.). «Исследование характеристик фотонных измерений модернизированных калориметров LHCf со сцинтилляторами Gd 2 SiO 5 (GSO)» . Журнал приборостроения . 12 (3): P03023. Бибкод : 2017JInst..12P3023M . дои : 10.1088/1748-0221/12/03/P03023 . ISSN 1748-0221 . S2CID 125806123 .
- ^ Бонечи, Лоренцо (01 марта 2008 г.). «LHCf: детектор LHC для физики астрочастиц» . Ядерная физика B - Приложения к сборнику трудов . Труды симпозиума по физике адронных коллайдеров, 2007. 177–178: 263–264. Бибкод : 2008НуФС.177..263Б . дои : 10.1016/j.nuclphysbps.2007.11.122 . hdl : 10261/9064 . ISSN 0920-5632 .
- ^ Перейти обратно: а б Макино, Ю.; Тиберио, А.; Адриани, О.; Берти, Э.; Бонечи, Л.; Бонги, М.; Качча, З.; Д'Алессандро, Р.; Прет, М. Дель; Детти, С.; Хагенауэр, М.; Итоу, Ю.; Ивата, Т.; Касахара, К.; Масуда, К. (21 марта 2017 г.). «Исследование характеристик фотонных измерений модернизированных калориметров LHCf со сцинтилляторами Gd 2 SiO 5 (GSO)» . Журнал приборостроения . 12 (3): P03023. Бибкод : 2017JInst..12P3023M . дои : 10.1088/1748-0221/12/03/P03023 . ISSN 1748-0221 . S2CID 125806123 .
- ^ Адриани, О; Бонечи, Л; Бонги, М; Кастеллини, Дж; Чиаранфи, Р; Д'Алессандро, Р; Гранди, М; Папини, П; Риччарини, С; Трикоми, А; Вичиани, А (26 января 2010 г.). «Создание и испытания кремниевых позиционно-чувствительных модулей для эксперимента LHCf в ЦЕРН» . Журнал приборостроения . 5 (1): P01012. Бибкод : 2010JInst...5.1012A . дои : 10.1088/1748-0221/5/01/P01012 . ISSN 1748-0221 . S2CID 250686091 .
- ^ «Отчет БАК: Запуск 1 — последний шквал» . ЦЕРН . 21 июля 2023 г. Проверено 8 августа 2023 г.
- ^ «Небольшие коллаборации LHC для анализа столкновений при энергии 13 ТэВ» . ЦЕРН . 21 июля 2023 г. Проверено 8 августа 2023 г.
- ^ Адриани, О.; Берти, Э.; Бонечи, Л.; Бонги, М.; Кастеллини, Дж.; Д'Алессандро, Р.; Дель Прет, М.; Хагенауэр, М.; Итоу, Ю.; Касахара, К.; Каваде, К.; Макино, Ю.; Масуда, К.; Мацубаяси, Э.; Менджо, Х. (ноябрь 2015 г.). «Измерение очень прямых энергетических спектров нейтронов для протон-протонных столкновений с энергией 7 ТэВ на Большом адронном коллайдере». Буквы по физике Б. 750 : 360–366. arXiv : 1503.03505 . Бибкод : 2015PhLB..750..360A . дои : 10.1016/j.physletb.2015.09.041 . S2CID 118480688 .
- ^ «LHCf готовится к исследованию рождения потоков космических лучей» . ЦЕРН . 21 июля 2023 г. Проверено 8 августа 2023 г.
- ^ Адриани, О.; Берти, Э.; Бонечи, Л.; Бонги, М.; Д'Алессандро, Р.; Хагенауэр, М.; Итоу, Ю.; Ивата, Т.; Касахара, К.; Макино, Ю.; Масуда, К.; Мацубаяси, Э.; Менджо, Х.; Мураки, Ю.; Папини, П. (10 мая 2018 г.). «Измерение сечения рождения прямых фотонов в протон-протонных столкновениях при √ s = 13 ТэВ с помощью детектора LHCf» . Буквы по физике Б. 780 : 233–239. arXiv : 1703.07678 . дои : 10.1016/j.physletb.2017.12.050 . ISSN 0370-2693 . S2CID 53972544 .
- ^ Адриани, О.; Берти, Э.; Бонечи, Л.; Бонги, М.; Д'Алессандро, Р.; Детти, С.; Хагенауэр, М.; Итоу, Ю.; Касахара, К.; Макино, Ю.; Масуда, К.; Менджо, Х.; Мураки, Ю.; Охаси, К.; Папини, П. (12 ноября 2018 г.). «Измерение инклюзивного сечения образования прямых нейтронов в протон-протонных столкновениях при √ s = 13 ТэВ с помощью детектора LHCf Arm2» . Журнал физики высоких энергий . 2018 (11): 73. arXiv : 1808.09877 . дои : 10.1007/JHEP11(2018)073 . ISSN 1029-8479 . S2CID 256045598 .
- ^ «LHCf продолжает исследовать космические лучи» . ЦЕРН . 21 июля 2023 г. Проверено 8 августа 2023 г.
- ^ Альбрехт, Йоханнес; Казон, Лоренцо; Дембинский, Ганс; Федынич, Анатолий; Камперт, Карл-Хайнц; Пьерог, Танги; Род, Вольфганг; Сольдин, Деннис; Спаан, Бернхард; Ульрих, Ральф; Унгер, Майкл (9 марта 2022 г.). «Мюонная загадка воздушных потоков, вызванных космическими лучами, и ее связь с Большим адронным коллайдером» . Астрофизика и космическая наука . 367 (3): 27. arXiv : 2105.06148 . Бибкод : 2022Ap&SS.367...27A . дои : 10.1007/s10509-022-04054-5 . ISSN 1572-946X . S2CID 234482981 .
| Большой адронный коллайдер (БАК) | |
|---|---|
| Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP) | |
| Суперпротонный синхротрон (СПС) | |
| Протонный синхротрон (ПС) | |
| Линейные ускорители | |
| Другие ускорители | |
| ИЗОЛЬДЕ объект | |
| Неускорительные эксперименты | |
| Будущие проекты | |
| Похожие статьи |
|
46 ° 14'09 "N 6 ° 03'18" E / 46,23583 ° N 6,05500 ° E
 | Эта физике элементарных частиц статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |