КОМПАС эксперимент
 | |
| Ключевые эксперименты по СФС | |
|---|---|
| UA1 | Подземная зона 1 |
| UA2 | Подземная зона 2 |
| NA31 | NA31 Эксперимент |
| NA32 | Исследование образования шарма в адронных взаимодействиях с использованием кремниевых детекторов высокого разрешения |
| КОМПАС | Общий мюонный и протонный аппарат для структурной и спектроскопии |
| СВЕТИТЬ | Эксперимент SPS с тяжелыми ионами и нейтрино |
| NA62 | NA62 Эксперимент |
| Преускорители СПС | |
| р и Pb | Линейные ускорители протонов ( (Linac 2) и свинца Linac 3) |
| (не отмечено) | Протонный синхротронный ускоритель |
| ПС | Протонный синхротрон |
Эксперимент NA58 , или COMPASS (расшифровывается как « Общий мюонный и протонный аппарат для структурной и спектроскопии »), представляет собой эксперимент длиной 60 метров с фиксированной целью на линии луча M2 SPS в ЦЕРН . Экспериментальный зал расположен в северной зоне ЦЕРН, недалеко от французской деревни Превессен-Моэн. Эксперимент представляет собой двухкаскадный спектрометр с многочисленными трекинговыми детекторами, идентификацией частиц и калориметрией. Результаты физики извлекаются путем записи и анализа конечных состояний процессов рассеяния.
Универсальная установка, использование различных мишеней и пучков частиц позволяют исследовать различные процессы. Основные цели физики — исследование спиновой структуры нуклонов и адронная спектроскопия . В коллаборацию входят 220 физиков из 13 разных стран, в которых участвуют 28 университетов и исследовательских институтов.
Цели истории и физики
[ редактировать ]Эксперимент COMPASS был предложен в 1996 году и одобрен исследовательским комитетом CERN. В период с 1999 по 2001 год был поставлен эксперимент и, наконец, в 2001 году был проведен первый пуско-наладочный запуск. До начала экспериментов на БАКе COMPASS был крупнейшим экспериментом по сбору данных в ЦЕРН. Компания также является пионером во внедрении новых технологий обнаружения и считывания, таких как MicroMegas , детекторы GEM и, совсем недавно, детектор фотонов THGEM. Сбор данных разделен на этапы COMPASS I и II.
КОМПАС I (2002-2011)
- Спиновая структура нуклона
- Глюонная поляризация в нуклонах
- u,d,s ароматическое разложение спина нуклона
- Поперечное вращение
- Распределение поперечного импульса кварка
- Поляризуемость пионов
- Поиск экзотических государств:
- Спектроскопия легких мезонов
- Барионная спектроскопия
КОМПАС II (2012-2021 гг.)
- Нуклонная томография (глубокое виртуальное комптоновское рассеяние)
- Распределение поперечного импульса и странность неполяризованного кварка
- Поляризуемость пионов и каонов
- Поляризованный Дрелл-Ян : универсальность распределения поперечного импульса
- d-Кварк Трансверсити
Экспериментальная установка
[ редактировать ]
Эксперимент состоит из трех основных частей: лучевого телескопа, мишени и двухкаскадного спектрометра.
Пучок частиц
[ редактировать ]Линия луча М2 способна транспортировать различные пучки вторичных и третичных частиц , которые исходят из суперпротонного синхротрона. Первичный пучок протонов (400 ГэВ/c и до 1,5E13 протонов за суперцикл) направляется на мишень для производства бериллия, производящую вторичные адроны, состоящие в основном из (анти-)протонов, пионов и каонов. Мишень производства и эксперимент разделены линией передачи длиной 1,1 км, что позволяет за счет слабого распада и использования массивных поглотителей адронов создать мюонный пучок с естественной спин-поляризацией. Линия пучков предназначена для транспортировки пучков с импульсом до 280 ГэВ/с. Обычно КОМПАС использует пять различных лучей:
- пучки положительных и отрицательных мюонов с номинальным импульсом 160 ГэВ/с или 200 ГэВ/с,
- положительные адронные пучки с номинальным импульсом 190 ГэВ/с и составом 75% протонов, 24% пионов и 1% каонов,
- отрицательные адронные пучки с номинальным импульсом 190 ГэВ/с и составом 1% антипротонов, 97% пионов и 2% каонов,
- пучок низкой интенсивности Электронный для целей калибровки (60 и 40 ГэВ/c).
Лучевой телескоп
[ редактировать ]Время и положение падающих частиц определяются с помощью холодных кремниевых полосковых детекторов и сцинтилляционных волоконных детекторов. Эта информация имеет решающее значение для определения точки взаимодействия внутри целевого материала. В зависимости от типа луча в лучовом телескопе производятся модификации:
- Для мюонного пучка импульс измеряется с помощью станций импульса пучка:
- Чтобы различать различные типы частиц в адроном пучке , используется черенковский детектор.
Цель
[ редактировать ]В соответствии с физической целью необходима подходящая мишень. Для поляризованной физики спины целевого материала должны быть ориентированы в одном направлении. Ячейка-мишень содержит либо аммоний, либо дейтерий, которые поляризуются с помощью микроволнового излучения и сильных магнитных полей. Чтобы поддерживать уровень поляризации, 3 Он/ 4 Холодильник разбавления используется для охлаждения целевого материала до 50 мК. Материал мишени может быть поляризован продольно или поперечно оси луча.
Для неполяризованной физики используется преимущественно жидкий водород, позволяющий изучать свойства протонов. Для другой физики, где необходимы высокие атомные номера, используются никель, свинец и другие ядерные мишени.
Основным преимуществом эксперимента с фиксированной целью является его широкое признание. Из-за усиления Лоренца большая часть конечных состояний и рассеянных частиц создается вдоль оси пучка. Это приводит к особой постановке эксперимента с фиксированной мишенью: большинство детекторов размещаются за мишенью («прямой спектрометр»).Для некоторых процессов необходимо зарегистрировать нуклон отдачи от мишени. Здесь используется детектор протонов отдачи, состоящий из двух стволов сцинтилляционного материала. Протоны идентифицируются по времени полета и потере энергии.
Спектрометр
[ редактировать ]Эксперимент КОМПАС состоит из двух этапов спектрометра с различными типами детекторов слежения, каждый из которых установлен вокруг магнита спектрометра для определения импульса частиц. Первый этап посвящен трекам с большими углами рассеяния (рождения), второй – малым. Кроме того, на первой ступени установлен детектор Черенкова Ring-Imaging («RICH»), способный различать пионы и каоны в диапазоне от 10 до 50 ГэВ.Используются следующие типы детекторов для измерения заряженных частиц:
- MicroMegas , детектор газа с микросеткой,
- Пикселизированный МикроМегас ,
- ГЭУ , газообразный электронный умножитель,
- Пикселизированные драгоценные камни ,
- Дрейфовые камеры ,
- Соломка ,
- SciFis , станции мерцающего волокна,
- MWPC , многопроводные пропорциональные камеры,
- Годоскопы , сцинтилляционные счетчики, используемые для запуска по рассеянным мюонам.
Нейтральные частицы, то есть фотоны, обнаруживаются с помощью электромагнитных калориметров . Энергию образующихся адронов определяют с помощью адронных калориметров.
См. также
[ редактировать ]Внешние ссылки
[ редактировать ]- Сотрудничество Официальный сайт
- Экспериментальная установка КОМПАС
- « КОМПАС изучает спин нуклона », The CERN Courier , 25 июля 2006 г. (по состоянию на 26 июня 2008 г.).
- Запись эксперимента CERN-NA-058 (COMPASS) на INSPIRE-HEP
