ATLAS (detector)
Grande Colisor de Hádrons (LHC)
 Disposição dos vários aceleradores e detectores do LHC
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Parcialmente construído:
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| Pré-acelerador | |
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Coordenadas: 46 ° 14 '8,7 " N , 6 ° 3' 18,3" E ; CH1903: 493278 / 121422
ATLAS é um detector de partículas do Large Hadron Collider (LHC), um acelerador de partículas do centro europeu de pesquisa nuclear CERN . ATLAS era originalmente um Aprônimo para AT oroidal L HC A pparatu S (ver Atlas , em alemão sobre: "Um aparelho LHC toroidal "), mas agora é usado apenas como um nome próprio. Entre outras coisas, o bóson de Higgs , um componente importante para explicar a massa , foi detectado com o ATLAS . Além disso, os menores blocos de construção conhecidos, léptons e quarks , devem ser examinados para uma possível subestrutura. Paralelamente ao ATLAS, o detector CMS também segue um programa de física semelhante para que o resultado de um experimento possa ser verificado no outro. Mais de 7600 pesquisadores de cerca de 215 institutos em todo o mundo estão participando do experimento ATLAS.
A construção do LHC foi concluída em fevereiro de 2008 e as primeiras colisões de partículas ocorreram em 2009. O ATLAS está planejado para operar até pelo menos 2035.
Karl Jakobs é o porta-voz da colaboração desde 1º de março de 2017 . Antes disso, David Charlton , Fabiola Gianotti (até fevereiro de 2013) e Peter Jenni (até 2009) foram os porta-vozes da colaboração.
Em 2012, a colaboração ATLAS e a colaboração CMS de operação independente descobriram o bóson de Higgs . As propriedades exatas ainda estão sendo pesquisadas.
Física no experimento ATLAS
O modelo padrão da física de partículas é verificado com o detector ATLAS e é feita uma busca por uma física possível além do modelo padrão.
Origem das massas das partículas
Uma importante área de pesquisa é a questão de como as massas das partículas elementares variam muito. As massas variam desde as massas minúsculas, ainda não exatamente conhecidas, dos neutrinos até a massa do quark top , que corresponde à de um átomo de ouro. Isso significa que a partícula elementar mais pesada é pelo menos 200 bilhões de vezes mais pesada que a mais leve. Nesse contexto, o mecanismo de Higgs é examinado . Então, surgem diferentes massas de partículas porque as partículas se acoplam de maneira diferente ao campo de Higgs. Portanto, os bósons de Higgs são medidos como a excitação do campo de Higgs. Isso pode ser feito examinando a decadência das partículas. No entanto, mesmo com o mecanismo de Higgs, não está claro por que as constantes de acoplamento são tão diferentes.
Unificação de interações e supersimetria
A unificação das quatro interações fundamentais em uma teoria quântica de campo , que também inclui a gravidade , é outro foco de pesquisa. Uma vez que essa padronização ocorre apenas em escalas de energia muito além das energias que podem ser alcançadas experimentalmente em um futuro previsível, a observação direta não é possível. A supersimetria é um pré-requisito para a padronização, razão pela qual o ATLAS busca especificamente por partículas supersimétricas. Se fosse possível provar parceiros supersimétricos das partículas elementares conhecidas hoje, pelo menos três das quatro forças básicas poderiam ser combinadas em uma grande teoria unificada . Até agora (em 2014) nenhuma nova partícula foi descoberta, mas os limites de exclusão anteriores foram aprimorados.
Física B
Além disso, a física B é realizada no detector ATLAS . A decadência dos mesons B e suas antipartículas é observada. Se houver diferenças nas probabilidades de certos canais de decaimento entre partículas e antipartículas, isso é uma violação da simetria do CP . Esses processos de violação de CP são um pré-requisito para o fato de que pode haver mais matéria do que antimatéria no universo, conforme observado . Essas medições complementam e frequentemente verificam os resultados do experimento LHCb , por exemplo, no caso da mistura de mésons B s ou dos raros decaimentos B s → µµ e B 0 → µµ. No entanto, espera-se que violação de CP previamente desconhecida processos resultarão da descoberta de novas partículas Find.
Subestrutura de partículas
No campo da física de partículas elementares , é investigado se léptons e quarks têm uma subestrutura e, portanto, são compostos de outras partículas. Isso poderia responder à questão de se realmente existem exatamente três gerações de partículas elementares e se ainda existem outras partículas não descobertas. Até o momento (em 2014) nenhuma subestrutura foi encontrada e esses modelos podem ser parcialmente excluídos.
Análise posterior
Além dessas tarefas principais, o detector ATLAS também foi projetado para cobrir outros campos de pesquisa. Isso inclui processos de cromodinâmica quântica e a busca por partículas com números quânticos anormais , como leptoquarks ou dileptons .
Construção do detector
O ATLAS tem a forma de um cilindro com 46 m de comprimento e 25 m de diâmetro e pesa 7.000 toneladas. Isso o torna o maior detector de partículas já construído. O experimento consiste em quatro sistemas superiores. Como é usual com detectores de partículas para experimentos de feixes de colisão , os sistemas são organizados em uma estrutura de casca de cebola, com cada camada medindo apenas partículas selecionadas e apenas certas propriedades dessas partículas.
Sistema magnético
O sistema magnético gera o campo magnético que desvia as partículas carregadas. Consiste em um campo magnético do solenóide central de 2 Tesla , o toroide da tampa da extremidade e o toroide do barril. Os toroides são ímãs em forma de toro , que criam um campo magnético muito homogêneo em seu interior. O momento das partículas carregadas pode ser determinado pela curvatura da trajetória das partículas carregadas.
Detector interno
O detector interno consiste em três sub-detectores. A parte mais interna é o detector de pixels ATLAS com quatro camadas de sensores de silício . Os sensores iniciam a uma distância de 32 mm ao redor da área de interação dos feixes e permitem uma alta resolução dos pontos de interação individuais. Um detector de tira de silício é conectado ao redor do detector de pixel, o que fornece pontos de rastreamento adicionais para determinar a trajetória de vôo. O detector de rastreamento de radiação de transição (engl. Transition Radiation Tracker , TRT) é a parte mais externa do detector interno e registra cerca de 30 pontos por pista de partículas ionizantes contínuas. A detecção da radiação de transição também permite que seja feita uma distinção entre elétrons e hádrons .
Sistema de calorímetro
O sistema calorímetro consiste em um calorímetro eletromagnético e um calorímetro hadrônico. Todo o eletromagnético e partes do calorímetro hadrônico usam argônio líquido como material detector ativo e, portanto, foram instalados em um total de três criostatos . A parte externa do calorímetro hadrônico é baseada na tecnologia do cintilador . O calorímetro eletromagnético determina o momento e a energia das partículas que interagem eletromagneticamente. A seção transversal de interação é inversamente proporcional à massa da partícula carregada, razão pela qual são principalmente os chuveiros elétron-fótons que são detectados. O calorímetro hadrônico conectado ao exterior determina a energia dos hádrons.
Detectores de muões
Dois detectores de múons diferentes são usados. O primeiro sistema ( câmaras de precisão ) com uma alta resolução espacial é usado principalmente para determinar o traço e o momento dos múons, o segundo é usado principalmente para desencadear, ou seja, para a marcação rápida de eventos fisicamente interessantes com múons. Os múons podem ser medidos separadamente de outras partículas porque não estão envolvidos na interação forte e, devido à sua grande massa, podem cruzar os calorímetros sem serem perturbados.
literatura
- Detector ATLAS e desempenho físico. Technical Design Report, ATLAS Collaboration, 25 de maio de 1999, Volume 1. CERN-LHCC-99-014, Volume 2. CERN-LHCC-99-015
Links da web
- Site de colaboração ATLAS
- Site ATLAS dos pesquisadores alemães do LHC
- A física investigada com ATLAS , escrita pelo coordenador de física do experimento
- Estrutura do detector ATLAS
- O site oficial do BMBF com foco de pesquisa "experimento ATLAS" (FSP 101)
Evidência individual
- ↑ Lista de participantes , acessada em 2 de agosto de 2015
- ^ O professor de física de Freiburg torna-se chefe da colaboração ATLAS. (PDF) In: Comunicado de imprensa do Comitê de Física de Partículas Elementares. Recuperado em 12 de abril de 2017 .
- ↑ Notícias do CERN no Reino Unido : Edição 3 ( Memento de 6 de maio de 2014 no Arquivo da Internet ; PDF; 162 kB)
- ↑ Fabiola Gianotti assumiu o cargo de porta-voz em 2009 . In: CERN Courier , abril de 2009
- ↑ Observação de uma nova partícula na busca do bóson de Higgs do Modelo Padrão com o detector ATLAS no LHC . Colaboração ATLAS. In: Phys. Lett. , B716, 2012, pp. 1-29, arxiv : 1207.7214 .
- ↑ Pesquisas de supersimetria ATLAS (SUSY). Colaboração da ATLAS, acessado em 29 de outubro de 2013 .
- ↑ Colaboração ATLAS (ed.): Análise angular dependente do tempo do decaimento Bs → J / psi phi e extração de Delta Gamma_s e a fase fraca que viola CP phi_s por ATLAS . 24 de março de 2013, arxiv : 1208.0572 .
- ↑ Colaboração ATLAS (ed.): Estudo dos raros decaimentos de B s e B 0 em pares de múons a partir de dados coletados durante a Execução 1 do LHC com o detector ATLAS . 29 de setembro de 2016, arxiv : 1604.04263 .
- ^ Procure a produção de estados ressonantes na distribuição em massa do fóton-jato usando colisões pp em √s = 7 TeV coletados pelo detector ATLAS . In: Phys. Rev. Lett. 108, 211802, 2012, arxiv : 1112.3580 .
- ↑ O maior ímã supercondutor do mundo liga. CERN, 20 de novembro de 2006, acessado em 12 de novembro de 2016 .