Πείραμα NA58
αγγλικά : NA58 experiment
γαλλικά :
γερμανικά :
Το πείραμα NA58, ή COMPASS (σημαίνει "Common Muon and Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy") είναι ένα πείραμα σταθερού στόχου μήκους 60 μέτρων στη γραμμή ακτίνων M2 του SPS στο CERN. Η πειραματική αίθουσα βρίσκεται στη βόρεια περιοχή CERN, κοντά στο γαλλικό χωριό Prévessin-Moëns. Το πείραμα είναι ένα φασματόμετρο δύο σταδίων με πολλούς ανιχνευτές παρακολούθησης, αναγνώριση σωματιδίων και θερμιδομετρία. Τα αποτελέσματα της φυσικής εξάγονται καταγράφοντας και αναλύοντας τις τελικές καταστάσεις των διαδικασιών σκέδασης. Η ευέλικτη ρύθμιση, η χρήση διαφορετικών στόχων και δεσμών σωματιδίων επιτρέπουν τη διερεύνηση διαφόρων διαδικασιών. Οι κύριοι στόχοι της φυσικής είναι η διερεύνηση της δομής σπιν νουκλεονίου και της φασματοσκοπίας αδρονίου. Η συνεργασία αποτελείται από 220 φυσικούς από 13 διαφορετικές χώρες, με 28 πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα.
Στόχοι ιστορίας και φυσικής
Το πείραμα COMPASS προτάθηκε το 1996 και εγκρίθηκε από την επιτροπή έρευνας του CERN. Μεταξύ 1999 και 2001, πραγματοποιήθηκε το πείραμα και τελικά το 2001 πραγματοποιήθηκε η πρώτη εκτέλεση. Μέχρι την έναρξη των πειραμάτων LHC, το COMPASS ήταν το μεγαλύτερο πείραμα λήψης δεδομένων στο CERN. Είναι επίσης πρωτοπόρος στην υιοθέτηση νέων τεχνολογιών ανίχνευσης και ανάγνωσης, όπως MicroMegas, ανιχνευτές GEM και πιο πρόσφατα ανίχνευση φωτονίων THGEM. Η λήψη δεδομένων χωρίζεται στις φάσεις COMPASS I και II.
COMPASS I (2002-2011)
Δομή σπιν νουκλεονίων
Πόλωση γκλουονί σε νουκλεόνια
u, d, s γεύση αποσύνθεση του σπιν νουκλεονίου
Εγκάρσια περιστροφή
Εγκάρσια κατανομή ορμής Quark
Πολικότητα Πιονίου
Αναζήτηση εξωτικών καταστάσεων:
Φασματοσκοπία ελαφρών μεσονίων
Φασματοσκοπία Βαρυονίων
COMPASS II (2012-2021)
Πυρηνική τομογραφία (Deep Virtual Compton Scattering)
Μη πολωμένη κατανομή εγκάρσιας ορμή των κουάρκς και παραδοξότητα
Πολικότητα Πιονίου και Καονίου
πολωμένο Drell-Yan: καθολικότητα της κατανομής της εγκάρσιας ορμής
d-Quark Transversity
Πειραματική συσκευή
Το πείραμα αποτελείται από τρία κύρια μέρη: το τηλεσκόπιο δέσμης, την περιοχή στόχου και το φασματόμετρο δύο σταδίων.
Δέσμες σωματιδίων
Η γραμμή ακτίνων M2 μπορεί να μεταφέρει διάφορες δευτερεύουσες και τριτοταγείς δέσμες σωματιδίων, οι οποίες προέρχονται από το Super Proton Synchrotron. Η πρωτεύουσα δέσμη πρωτονίων (400 GeV / c και έως 1,5E13 πρωτόνια ανά σούπερ κύκλο) οδηγείται σε ένα στόχο παραγωγής βηρυλλίου που παράγει δευτερεύοντα αδρονόνια, κυρίως αποτελούμενα από (αντι-) πρωτόνια, πιόνια και καόνια. Ο στόχος παραγωγής και το πείραμα χωρίζονται από μια γραμμή μεταφοράς μήκους 1,1 χλμ., Επιτρέποντας μέσω της ασθενής διάσπασης και της χρήσης μαζικών απορροφητών αδρονίων την παραγωγή μιας φυσικής σπιν πολωμένης δέσμης μυονίων. Η γραμμή δέσμης έχει σχεδιαστεί για να μεταφέρει ακτίνες έως και 280 GeV / c. Συνήθως, πέντε διαφορετικές δέσμες χρησιμοποιούνται από το COMPASS:
θετικές και αρνητικές δέσμες μυονίων με ονομαστική ορμή 160 GeV / c ή 200 GeV / c,
θετικές ακτίνες αδρονίου με ονομαστική ορμή 190 GeV / c και σύνθεση 75% πρωτονίων, 24% pion και 1% kaons,
αρνητικές ακτίνες αδρονίου με ονομαστική ορμή 190 GeV / c και σύνθεση 1% αντι-πρωτονίων, 97% πιόνια και 2% καόνια,
δέσμη ηλεκτρονίων χαμηλής έντασης για σκοπούς βαθμονόμησης (60 και 40 GeV / c).
Τηλεσκόπιο δέσμης
Ο χρόνος και η θέση των προσπίπτων σωματιδίων καθορίζονται με ανιχνευτές ψυχρής ταινίας πυριτίου και ανιχνευτές ινών σπινθηρισμού. Αυτές οι πληροφορίες είναι ζωτικής σημασίας για τον προσδιορισμό του σημείου αλληλεπίδρασης μέσα στο υλικό-στόχο. Ανάλογα με τον τύπο δέσμης, γίνονται τροποποιήσεις στο τηλεσκόπιο δέσμης:
Για τη δέσμη ,μυονίων, η ορμή μετράται χρησιμοποιώντας σταθμούς ορμής δέσμης,
Για να γίνει διάκριση μεταξύ των διαφόρων τύπων σωματιδίων στη δέσμη αδρονίων, χρησιμοποιείται ένας ανιχνευτής Cherenkov.
Στόχος
Σύμφωνα με τον στόχο της φυσικής, απαιτείται ένας κατάλληλος στόχος. Για την πολωμένη φυσική, τα σπιν του υλικού στόχου πρέπει να είναι προσανατολισμένα προς μία κατεύθυνση. Το κύτταρο στόχος περιέχει είτε αμμώνιο είτε δευτέριο, τα οποία πολώνονται με τη βοήθεια ακτινοβολίας μικροκυμάτων και ισχυρών μαγνητικών πεδίων. Για να διατηρηθεί ο βαθμός πόλωσης, χρησιμοποιείται ψύξη αραίωσης 3He / 4He για την ψύξη του υλικού στόχου στα 50 mK. Το υλικό στόχος μπορεί να είναι πολωμένο κατά μήκος ή εγκάρσιο στον άξονα δέσμης.
Για τη μη πολωμένη φυσική, χρησιμοποιείται κυρίως υγρό υδρογόνο, επιτρέποντας τη μελέτη των ιδιοτήτων του πρωτονίου. Για άλλη φυσική, όπου απαιτούνται υψηλοί ατομικοί αριθμοί, χρησιμοποιούνται νικέλιο, μόλυβδος και άλλοι πυρηνικοί στόχοι.
Το κύριο πλεονέκτημα ενός πειράματος σταθερού στόχου είναι η μεγάλη περιοχή. Λόγω του Lorentz boost, οι περισσότερες από τις τελικές καταστάσεις και τα σκεδασμένα σωματίδια δημιουργούνται κατά μήκος του άξονα της δέσμης. Αυτό οδηγεί στη διακριτική ρύθμιση ενός πειράματος σταθερού στόχου: οι περισσότεροι ανιχνευτές τοποθετούνται πίσω από τον στόχο ("μπροστινό φασματόμετρο"). Για ορισμένες διαδικασίες είναι απαραίτητο να ανιχνευθεί ο πυρήνας ανάκρουσης από τον στόχο. Εδώ, χρησιμοποιείται ένας ανιχνευτής πρωτονίων ανάκρουσης που αποτελείται από δύο βαρέλια υλικού σπινθηριστή. Τα πρωτόνια αναγνωρίζονται από τη στιγμή της πτήσης και την απώλεια ενέργειας.
Φασματόμετρο
Το πείραμα COMPASS αποτελείται από δύο στάδια φασματόμετρου με διάφορους τύπους ανιχνευτών παρακολούθησης, κάθε ένα γύρω από έναν μαγνήτη φασματόμετρου για τον προσδιορισμό της ορμής των σωματιδίων. Το πρώτο στάδιο είναι αφιερωμένο σε κομμάτια με μεγάλες γωνίες σκέδασης (παραγωγή) και το δεύτερο για μικρές γωνίες. Επιπλέον, στο πρώτο στάδιο υπάρχει ένας ανιχνευτής Cherenkov Ring-Imaging ("RICH"), ικανός να διακρίνει pions και kaons μεταξύ 10 και 50 GeV. Χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι τύποι ανιχνευτών για τη μέτρηση φορτισμένων σωματιδίων:
MicroMegas, ανιχνευτής αερίου micro mesh,
Pixelised MicroMegas,
GEM, πολλαπλασιαστής αερίων ηλεκτρονίων,
Pixelised GEM,
Θαλάμοι παρασυρόμενων,
Καλαμάκια,
SciFis, σταθμοί ινών σπινθηρισμού,
MWPC, αναλογικοί θάλαμοι πολλαπλών συρμάτων,
Hodoscopes, μετρητής σπινθηριστή που χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση σε διάσπαρτα μιόνια.
Ουδέτερα σωματίδια, δηλαδή φωτόνια ανιχνεύονται με ηλεκτρομαγνητικά θερμόμετρα. Η ενέργεια των παραγόμενων αδρονίων προσδιορίζεται με αδρονικά θερμόμετρα.
Δείτε επίσης
Λίστα πειραμάτων Super Proton Synchrotron
εξωτερικοί σύνδεσμοι
Επίσημος ιστότοπος συνεργασίας
Πειραματική ρύθμιση COMPASS
"COMPASS homes in the nucleon spin", The CERN Courier, 25 Ιουλίου 2006 (πρόσβαση στις 26 Ιουνίου 2008).
Hellenica World - Scientific Library
Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License
