H1 (детектор частиц)
H1 был детектором частиц, работавшим на коллайдере HERA ( Hadron Elektron Ring Anlage ) в немецкой национальной лаборатории DESY в Гамбурге . Первые исследования эксперимента H1 были предложены в 1981 году. Детектор H1 начал работать вместе с HERA в 1992 году и собирал данные до 2007 года. Он состоял из нескольких различных компонентов детектора, имел размеры около 12 м × 15 м × 10 м и весил 2800 тонн. . Это был один из четырех детекторов ускорителя HERA.
Основными физическими целями эксперимента H1 были исследование внутренней структуры протона посредством измерений глубоконеупругого рассеяния , измерения дальнейших сечений для изучения фундаментальных взаимодействий между частицами с целью проверки Стандартной модели , физики элементарных частиц а также как поиск новых видов материи и неожиданных явлений в физике элементарных частиц. Ученые продолжают публиковать научные статьи, основанные на данных, полученных в ходе эксперимента H1, до сих пор, а подробные знания о протоне, полученные в ходе экспериментов, подобных H1, заложили основу для большей части научных исследований, проделанных на Большом адроном коллайдере LHC) в ЦЕРН. ( Физическая лаборатория сегодня. [1]
Название H1 используется как для самого детектора, так и для сотрудничества физиков и техников, проводивших эксперимент.
История
[ редактировать ]Строительство лептон-протонного коллайдера было настоятельно рекомендовано Европейским комитетом по ускорителям будущего (ECFA) 9 мая 1980 года. [2] [3] Первые предложения по детектору H1 были сделаны в 1981 году, а письмо о намерениях по эксперименту H1 было опубликовано 28 июня 1985 года. [4] Техническое предложение по детектору H1 было завершено 25 марта 1986 года. [5]
Детектор H1 работал при первых столкновениях HERA в 1992 году. Он был модернизирован во время повышения светимости HERA в течение периода работы HERA II с 2000 по 2003 год. Затем детектор H1 собирал данные до закрытия HERA в июне 2007 года и в основном работал потом разобрали. [6]
Несколько компонентов субдетектора теперь выставлены в зале HERA West в DESY . Северный зал HERA, где располагался детектор H1, теперь используется для нового эксперимента ALPS, который ищет аксионоподобные частицы. [7]
Данные, полученные с помощью детектора H1, сохраняются для будущего анализа в рамках инициативы DPHEP (Сохранение данных и долгосрочный анализ в физике высоких энергий). [8]
«Сестринским экспериментом» H1 на ускорителе HERA был эксперимент ZEUS , который также представлял собой многоцелевой детектор с аналогичными физическими целями, что и H1.
Коллаборация H1
[ редактировать ]Эксперимент H1 был разработан и проведен международным сотрудничеством около 400 физиков и технических специалистов из 43 институтов в 18 странах ( Список институтов, участвующих в настоящее время ).
Детектор H1
[ редактировать ]Лептоны ( электроны или позитроны ) сталкивались с протонами в точке взаимодействия H1, и частицы, образующиеся в этих столкновениях, регистрировались компонентами детектора H1. Продукты столкновений, часто включающие остаток протона и рассеянный лептон, регистрировались несколькими субдетекторами. Объединение их информации позволило идентифицировать частицы по взаимодействию или, по крайней мере, восстановить общую кинематику реакции. Это, в свою очередь, позволило классифицировать реакцию. Наиболее важными системами H1, начиная с центра, были:
- Кремниевые трекеры для определения первичных и вторичных вершин
- Струйные камеры для измерения треков заряженных частиц
- Жидкоаргоновый . (LAr) калориметр для измерения электромагнитных и адронных ливней
- Свинцово- сцинтилляционный волоконный калориметр (SpaCal) в обратном направлении для измерения рассеянного лептона
- Сверхпроводящий соленоидальный магнит, изменяющий траектории заряженных частиц
- Детекторы мюонов в ярме железного магнита, окружающего H1, и в прямом направлении.
В дополнение к этим системам у H1 было несколько вспомогательных систем, таких как система светимости , детекторы времени полета (ToF) и радиационные мониторы. Другие детекторные системы были добавлены по мере расширения внимания к специальным физическим процессам, например, передовые приборы для дифракционной физики далеко в туннеле HERA.
Хотя H1 был детектором общего назначения, его основной конструктивной особенностью была асимметричная конструкция, позволяющая справиться с повышенным центром масс в лабораторной раме из-за большого энергетического дисбаланса встречных пучков. В прямом направлении (падающий протон) приборы имели более высокую степень детализации, чтобы обеспечить лучшее разрешение для точных измерений остатка протона, оставшегося после столкновения с налетающим лептоном. В обратном направлении, в котором лептон рассеивался преимущественно, детекторы были оптимизированы для восстановления траектории рассеянного лептона.
Физика, адресованная H1
[ редактировать ]Наиболее интересные темы физики, рассматриваемые на H1, включают:
- Измерения сечений реакций с заряженными и нейтральными электрослабыми токами
- Исследование структуры протона и определение кварков и глюонных партонов функций распределения
- Испытания квантовой хромодинамики (КХД) при производстве струй и частиц
- Производство тяжелых кварков ( чарм и дно )
- Тесты электрослабой теории
- Дифракция (физика с обменом померона )
- Поиск физики за пределами Стандартной модели (например, субструктура кварков/ контактных взаимодействий , лептокварков , магнитных монополей )
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Список публикаций H1 . Источник: www.desy.de. Проверено 2 ноября 2022 г.
- ↑ Повестка дня 27-го пленарного заседания ECFA, 9 мая 1980 г .. Источник: www.cern.ch. Проверено 2 ноября 2022 г.
- ^ Исследование проекта протон-электронного накопительного кольца HERA: Отчет рабочей группы ECFA по электрон-протонам . Март 1980 г. Проверено 2 ноября 2022 г.
- ^ Письмо о намерениях провести эксперимент в HERA: H1 Collaboration . Июнь 1985 г. Проверено 2 ноября 2022 г.
- ^ Техническое предложение по детектору H1 . Март 1986 г. Проверено 2 ноября 2022 г.
- ^ Последний запуск HERA. Архивировано 4 августа 2009 г. в Wayback Machine . Проверено 2 ноября 2022 г.
- ^ «Поиск любых легких частиц (ALPS) II» . MPG Институт Альберта Эйнштейна . Проверено 2 ноября 2022 г.
- ^ Сохранение данных в физике высоких энергий . Источник: www.cern.ch. Проверено 2 ноября 2022 г.