ATLAS (ilmaisin)

ATLAS (lyhenne sanoista A T oroidal L HC A pparatu S : - toroidinen instrumenttilaite LHC: lle - joka käyttää toroidista sähkömagneettia, jossa magneettikenttä sulkeutuu itsessään ilmassa ilman raudan paluuta). LHC CERNin kokeet klo CERNissä . Tämä on hiukkasilmaisimen samanlainen CMS , mutta kooltaan suurempia ja eri suunnittelussa. Sen tehtävänä on havaita Higgsin bosonin supersymmetriset hiukkaset ( SUSY ). Jälkimmäiset ennustetaan teorioilla, mutta vain Higgsin bosoni pystyttiin havaitsemaan kokeellisesti (vuonna 2012).

Vuonna 1992 käynnistetyn kansainvälisen projektin seurauksena tälle superdetektorille on tehty intensiivisiä testejä ja simulaatioita vuonna marraskuu 2007, ja sen toiminta riippuu LHC- säteiden aktivoitumisesta . Ensimmäiset palkit injektoitiin LHC: hen vuoden 2009 lopussa.

Kuvaus

Sylinterimäinen rakenne sipulin ihossa

Sen muoto on sylinteri, jonka halkaisija on 22 metriä ja pituus noin 40 metriä ja paino 7000 tonnia. Se on keskittynyt palkkilinjaan, joka ylittää sen suoraan. Solenoidirakenteen on peitettävä alue, jolla hiukkasia lähtee. Sylinterissä on kerrokset, jotka ovat päällekkäin törmäyskohdasta. Vastakkaisesta valokuvasta voimme nähdä 6 kahdeksasta suprajohtavasta sähkömagneetista, jotka on järjestetty "viipaleiksi" keskiakselin ympärille: ne jäähdytetään 1,9 K : seen supernesteisellä nestemäisellä heliumilla ja niiden tarkoituksena on luoda yli 8 Teslan toroidinen magneettikenttä . Tähän kenttään varastoitu energia riittäisi 50 tonnin kuparin sulattamiseen. Tämän ilmaisimen jokainen osa on varustettu erittäin herkillä antureilla, jotta sijaintia voidaan säätää alle 5 mikroniin.

Ilmaisin on 80 metriä maan alla, LHC: n kohdassa 1. ATLAS-halli on 40 metriä korkea, 55 metriä pitkä ja 35 metriä leveä, ja holvin lujittamiseen käytettiin 11 000 tonnia betonia. Viestintä pinnan kanssa tapahtuu kahden pystysuoran akselin avulla, jotka ovat 80 metriä syvät.

ATLAS on jättimäinen tekninen palapeli, joka koostuu pääosin 4 samankeskisestä kerroksesta:

Sisäinen ilmaisin: tämä on pii jälki-ilmaisimen ( Tracker ) , joka on tarkoitettu seuraamaan hiukkasten kulkemisen, heti kun ne on muodostettu; se on sylinterimäinen ja jäsennelty sipulikuoressa, joka liittyy 2 metrin halkaisijaan sisäiseen suprajohtavaan solenoidiseen sähkömagneettiin, joka luo 2 teslan ( 20000 gauss) kentän ja vaatii 7600 ampeerin virran. Sähkömagneetin kela ja kalorimetri jäähdytetään samalla kryostaatilla. Se koostuu keskellä pikselidetektorista, joka on jaettu kolmeen kerrokseen, jotka on sijoitettu 5,9 ja 12 cm: n etäisyydelle akselista. Sitten SCT ( puolijohdeseuraaja ) koostui neljästä samankeskisestä kahden kerroksen tynnyristä 30 ja 52 cm päässä palkeista, mikä edustaa 4088 piimoduulia yli 60 m 2: ssä . Lopuksi TRT ( siirtymäsäteilyn kiinnitin ), joka on 50 000 olkea, joiden halkaisija on 4 mm , välillä 56–107 cm akselista.
Sähkömagneettinen kalorimetri: sähkömagneettisten hiukkasten ilmaisin näytteenotolla. Rakenne lyijyn (70 tonnia) ja nestemäisen argonin (45 m 3 ) "mille-feuillessa" ja "harmonikalla" . Se muodostaa sylinterimäisen tynnyrin , jonka pituus on 6,8 m , sisäsäde 1,15 m ja ulkoinen säde 2,25 m .
Hadroninen kalorimetri: se on hadronien ilmaisin, hiukkasia, joita ensimmäiset ilmaisimet eivät pysäytä; myös lieriömäinen ja painaa 700 tonnia. Sen sisäinen säde on 2,3 metriä, ulkoinen säde 4,2 metriä. Keskiosa koostuu 64 puolisuunnikkaan muotoisesta moduulista, jotka koostuvat 600 000 6 mm paksuisesta ja 3 metrin pituisesta rautalevystä ( imukykyinen elementti ) ja 400 000 tuikelaatasta 3 mm paksua läpinäkyvää polystyreeniä ( elementti aktiivinen ). Nämä elementit ovat kohtisuorassa palkkiin nähden. Syntynyt valo on verrannollinen energiaan, jonka hadronit ovat tallentaneet tuikelasiin.
Ilmaisin myonit (noin vain hiukkasten päästä, jossa neutriinoja , muut kuin se pysäytettiin sisemmän ilmaisimet) ympärille rakennettu sähkömagneetti suprajohtavien ulkoinen koostuu 8 moduulia toroids suorakulmainen tähti-. Ne ovat 25 metriä pitkiä uloimpiin osiin. Kahdeksan toroidia muodostavat sylinterimäisen kentän, joka kulkee magnetoidun tilan silmukassa keskiosan ympäri. Suprajohtavia keloja pidetään −268 ℃: ssa. Niiden läpi kulkeva virta on 20000 ampeeria. Tämä ulkoinen ilmaisin koostuu muonikammioista, jotka käyttävät olkien tekniikkaa, kuten TRT ja kattavat 10000 m 2 . Sisäänlokakuu 2007kaikki kahdeksan muonipyörää ovat paikallaan. Niiden halkaisija on 25 metriä ja paino 40-50 tonnia. Ne tukevat kukin 80 tarkkuuskammiota tai 200 laukaisukammiota. On vielä asennettava kaksi pienempää pyörää ja päätykammio.
Neutriineja ei havaita, mutta niiden vuoto voidaan laskea mittaamalla rekonstruoitujen tapahtumien puuttuva energia vertaamalla eri hiukkasten pulssien summaa törmäyksen tuottamaan kokonaisenergiaan (energiansäästöperiaate).

Hiukkasten ylitys

Törmäysalue - - - - - - - Hiukkasten kulku ATLAS-ilmaisimen läpi - - - - - ->

Hiukkaset	Liikerata	Sähkömagneettinen kalorimetri	Hadroninen kalorimetri	Muon-ilmaisimet
Fotonit		+++ sähkömagneettinen suihku
Elektronit / positronit	Ionisaatio	+++ sähkömagneettinen suihku
Ladatut hadronit	Ionisaatio	+ pieni energiatalletus	+++ hadronic-suihku
Neutraalit hadronit		+ pieni energiatalletus	+++ hadronic-suihku
Muons	Ionisaatio	+ pieni energiatalletus	+ pieni energiatalletus	+++ Impulssi
Neutriinot

Valokuvat

ATLAS pinnalla, Syyskuu 2005
Ylhäältä, Syyskuu 2005
Marraskuu 2005
Ylhäältä, Helmikuu 2006
Ylhäältä, Helmikuu 2006
Helmikuu 2007
Kaapelit
Suprajohteet

Vaikuttava yhteistyö

ATLAS on kansallisten toimistojen, rahoitusvirastojen, tutkimuskeskusten ja yliopistojen yhteistyö. Vuonna 2008 yli 7000 tutkijaa - puolet maailman kokeellisista fyysikoista - oli mukana LHC- projektissa (hiukkaskiihdytin, ATLAS, CMS, Alice ja LHCb-ilmaisimet). ATLASin rakentaminen on tulosta 167 kansallisen laitoksen ja viraston yhteistyöstä 35 maasta, ja siihen kuuluu noin 2500 tutkijaa ja insinööriä. Tämä yhteistyö alkoi Carlo Rubbian tiimin kanssa , joka jakoi Nobelin fysiikkapalkinnon vuonna 1984 Simon van der Meerin kanssa UA1-kokeestaan. Tuolloin professori Rubbialla oli jo ajatus hiukkaskiihdyttimestä, joka oli riittävän tehokas antamaan tutkijoille mahdollisuuden löytää Higgsin bosoni . Tämä kiihdytin, LHC, vihittiin käyttöön vuonna 2008 neljällä hiukkasilmaisimella, mukaan lukien ATLAS.

Sisään Heinäkuu 2012 Higgsin bosonin todennäköinen löytö CMS- ja ATLAS-kokeiden ansiosta ilmoitetaan.

Huomautuksia ja viitteitä

François Vannucci, ATLAS - Alkeishiukkasten uusi haaste, Ellipses Ed., 2007
" Fyysikot ovat löytäneet Higgsin bosonin 99,9999% varmuudella " , Le Monde ,4. heinäkuuta 2012(katsottu 25. helmikuuta 2014 )
" CERN onnittelee Englert ja Higgs, nobelisteja " puolesta CERN (näytetty 08 elokuu 2020 ) .
http://atlas.ch/what_is_atlas.html#2a