Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

JAK WIDZIMY TO NIEWIDZIALNE czyli WPROWADZENIE DO DETEKCJI CZĄSTEK Z. Hajduk IFJ PAN KRAKÓW.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "JAK WIDZIMY TO NIEWIDZIALNE czyli WPROWADZENIE DO DETEKCJI CZĄSTEK Z. Hajduk IFJ PAN KRAKÓW."— Zapis prezentacji:

1 JAK WIDZIMY TO NIEWIDZIALNE czyli WPROWADZENIE DO DETEKCJI CZĄSTEK Z. Hajduk IFJ PAN KRAKÓW

2 Kwiecień 2007 ZH 2/41 Referencje Niniejszy wykład korzysta z materiałów i danych zawartych w : oraz CERN Summer Student Lectures 2005 DETECTORS Olav Ullaland, PH Department, CERN.

3 Kwiecień 2007 ZH 3/41 Cel naszego spotkania ? Poznać bliżej aparaturę i jej zasady działania, stosowaną w badaniu Mikrokosmosu Czyli świata cząstek elementarnych Tym samym pozwolić Państwu na łatwiejsze oglądanie tego co zobaczycie Niczym nie przypomina aparatury z jaką na co dzień spotyka się fizyk spoza tych badań

4 Kwiecień 2007 ZH 4/41 Jak robimy eksperyment FWE? Zasada jest prosta: + =

5 Kwiecień 2007 ZH 5/41 Pytania ? Z lecących szczątków zrekonstruować zegarek i zgadnąć jak działa ! Bardzo uproszczone przedstawienie ale dość akuratne..... To był eksperyment na stałej tarczy A jakby zderzyć dwa zegarki ?? To będzie eksperyment na zderzaczach

6 Kwiecień 2007 ZH 6/41 Szczątki (ale nie tylko!)

7 Kwiecień 2007 ZH 7/41 Różne konfiguracje

8 Kwiecień 2007 ZH 8/41 Składniki każdego eksperymentu Muon chambers Identification

9 Kwiecień 2007 ZH 9/41 Co mierzyć ? Tory (topologia przypadku, wtórne wierzchołki) Energię (hadronową i elektromagnetyczną) Pęd (pomaga w identyfikacji) Identyfikować (jaka cząstka ?) zwykle przez pomiar prędkości

10 Kwiecień 2007 ZH 10/41 ????????? Cząstki możemy zobaczyć tylko kiedy oddziałują z materią detektora (stąd neutrina prawie niewidzialne) Oddziaływanie o którym myślimy odbywa się zawsze poprzez depozyt energii Przeglądniemy te zjawiska

11 Kwiecień 2007 ZH 11/41 Prehistoria Wystarczyło stwierdzić że cząstka przeszła/była ! Geiger-Müller, komora mgłowa Rutherford i scyntylująca płytka Ale lepiej było wiedzieć : GDZIE ? Rutherford Wilson Klisze fotoczułe

12 Kwiecień 2007 ZH 12/41 Prehistoria cd Scyntylacje depozyt energii -> światło Jonizacja

13 Kwiecień 2007 ZH 13/41 Historia - niedawna Zapis tylko optyczny - fotografia Trochę późno !

14 Kwiecień 2007 ZH 14/41 Użyteczne oddziaływania z materią Oddziałując z detektorem cząstka powinna pozostać pod każdym względem nienaruszona - z ważnymi wyjątkami o czym później Czyli – oddziaływania miękkie - elektromagnetyczne

15 Kwiecień 2007 ZH 15/41 Jonizacja – straty dE/dx Formuła Bethe-Bloch Rozproszenie nierelatywistyczne – rutherfordowskie

16 Kwiecień 2007 ZH 16/41 Jonizacja + Efekt gęstości Pojęcie cząstek MIP – minimalnie jonizujących

17 Kwiecień 2007 ZH 17/41 Jonizacja ++ Fluktuacje w dE/dx (δ-elektrony)

18 Kwiecień 2007 ZH 18/41 Elektrony Trochę inaczej – bo lekkie (e+/e-) Znacznie wcześniej min jonizacji Promieniowanie hamowania

19 Kwiecień 2007 ZH 19/41 A fotony ? Neutralny Fotoefekt Einstein + Planck Rozpraszanie comptonowskie Kreacja par

20 Kwiecień 2007 ZH 20/41 A fotony ? Neutralny Fotoefekt Einstein + Planck Rozpraszanie comptonowskie Produkcja par

21 Kwiecień 2007 ZH 21/41 Detektory oparte na jonizacji Podział wg materiału w którym następuje jonizacja Gaz Ciało stałe (półprzewodnik) Multi Wire Proportional Chambers MWPC Time Projection Chambers Time Expansion Chambers Proportional Chambers Thin Gap Chambers Drift Chambers Jet Chambers Straw Tubes Micro Well Chambers Cathode Strip Chambers Resistive Plate Chambers Micro Strip Gas Chambers GEM - Gas Electron Multiplier Micromegas – Micromesh Gaseous Structure Materiały: Krzem, German, Węgiel (diament), Arsenek Galu Technologia: Paskowe Mozaikowe Dryfowe

22 Kwiecień 2007 ZH 22/41 Detektory oparte na jonizacji + Wg ról detektora Pomiar śladów Wszystkie ! Identyfikacja Tam gdzie wielokrotny pomiar dE/dx ! (zarówno w gazie jak i ciele stałym)

23 Kwiecień 2007 ZH 23/41 Inne zjawiska fizyczne -1 Promieniowanie czerenkowskie Progowe Imaging

24 Kwiecień 2007 ZH 24/41 Inne zjawiska fizyczne - 2 Promieniowanie przejścia – TR Tylko wysoko energetyczne e+/- emitują TR o wystarczającej intensywności

25 Kwiecień 2007 ZH 25/41 TR – promieniowanie przejścia Detection q, M.L. Cerry et al., Phys. Rev. 10(1974)3594 simulated B d 0 J/ K s 0

26 Kwiecień 2007 ZH 26/41 Inne zjawiska fizyczne - 3 Scyntylacje (tu w krysztale) Ale też organiczne (stałe i ciekłe)

27 Kwiecień 2007 ZH 27/41 Scyntylacje - pomiar światła Photo Cathode Dynodes Systemy wyzwalania Kalorymetria Pomiar śladu Anode

28 Kwiecień 2007 ZH 28/41 Jak używamy jonizacji ? - 1 I. Stwierdzić że była ! II. Zmierzyć jej wielkość

29 Kwiecień 2007 ZH 29/41 Jak używamy jonizacji ? - 2 Detektory mierzące ślady – gazowe Wzmocnienie gazowe MWPC – G. Charpak – nagroda Nobla 1992

30 Kwiecień 2007 ZH 30/41 Komory dryfowe

31 Kwiecień 2007 ZH 31/41 Jak używamy jonizacji ? - 2 p, q, Detektory mierzące ślady – ciało stałe Różne konfiguracje

32 Kwiecień 2007 ZH 32/41 Pomiar śladu - mozaika Możliwe miliony sensorów

33 Kwiecień 2007 ZH 33/41 Pomiar śladu Pomiary wtórnych wierzchołków oddziaływania Pomiary topologii Pomiar pędu (+magnesy)

34 Kwiecień 2007 ZH 34/41 Pomiar pędu Pomiar śladu oraz system magnesów Dla stałej tarczy – dipole Dla zderzaczy -

35 Kwiecień 2007 ZH 35/41 Pomiar energii - 1 Całkowite zniszczenie cząstki i absorpcja jej energii (+pomiar topologii) Próbkujące – konwerter + pomiar jonizacji Jednorodne (kryształy) Electron shower in lead. Cloud chamber. W.B. Fretter, UCLA

36 Kwiecień 2007 ZH 36/41 Pomiar energii - 2 Kalorymetry elektromagnetyczne i hadronowe

37 Kwiecień 2007 ZH 37/41 Identyfikacja cząstek - 1 Pomiar pędu + pomiar prędkości ->> możemy zmierzyć masę TOF – czas przelotu Promieniowanie przejścia (elektron-hadron) Pośrednio – wygląd kaskady (shower) Ze śladem lub bez w trakerze (e/γ) Pomiar jonizacji (dE/dx)

38 Kwiecień 2007 ZH 38/41 Identyfikacja cząstek - 2 TOF – czas przelotu (pomiar pędu konieczny )

39 Kwiecień 2007 ZH 39/41 Identyfikacja cząstek - 2 Pomiar jonizacji (dE/dx) W gazie (TPC) W ciele stałym (detektorach Si)

40 Kwiecień 2007 ZH 40/41 Główne wyzwania Śmiertelne promieniowanie Ogromne częstości zdarzeń i wielka krotność cząstek w zdarzeniu Jakość produkcji przy unikalnym wytwarzaniu (wymagania kosmiczne) – brak możliwości serwisu Miniaturyzacja – wielka gęstość elementów czynnych – chłodzenie i zasilanie

41 Kwiecień 2007 ZH 41/41 Podsumowanie Bardzo pobieżne i płytkie spojrzenie na dziedzinę fizyki która raz na naście lat przynosi nagrodę Nobla Rozwój i postęp możliwy dzięki rozwojowi elektroniki Trudne zadanie dla młodzieży – dziś projekt trwa naście lat (zaczęliśmy w końcu lat 80- tych) i kontynuuje drugie tyle


Pobierz ppt "JAK WIDZIMY TO NIEWIDZIALNE czyli WPROWADZENIE DO DETEKCJI CZĄSTEK Z. Hajduk IFJ PAN KRAKÓW."

Podobne prezentacje


Reklamy Google