Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

CZĄSTKI ELEMENTARNE Wykład monograficzny Henryk Szydłowski 1. Zasady pomiarów cyfrowych 2. NARZĘDZIA FIZYKI CZĄSTEK ELEMENTARNYCH 3. Wiedza o cząstkach.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "CZĄSTKI ELEMENTARNE Wykład monograficzny Henryk Szydłowski 1. Zasady pomiarów cyfrowych 2. NARZĘDZIA FIZYKI CZĄSTEK ELEMENTARNYCH 3. Wiedza o cząstkach."— Zapis prezentacji:

1

2 CZĄSTKI ELEMENTARNE Wykład monograficzny Henryk Szydłowski 1. Zasady pomiarów cyfrowych 2. NARZĘDZIA FIZYKI CZĄSTEK ELEMENTARNYCH 3. Wiedza o cząstkach elementarnych

3 NARZĘDZIA FIZYKI CZĄSTEK ELEMENTARNYCH The Stanford Linear Collider (SLC) Szydłowski, Poznań Budowa SLAC Akcelerator liniowy Detektor SLAC Vertex Detector Detektory G-M Detektor Czerenkowa Kalorymetry

4 Jest przykładem największej koncentracji pomiarów wspomaganych komputerowo. Współczesna aparatura do badania cząstek elementarnych

5 Oto ślady cząstek elementarnych w kliszy fotograficznej Naświetlenie kliszy następuje wzdłuż toru ruchu cząstki Trzeba dokonać identyfikacji każdego śladu. W jaki sposób badano cząstki elementarne w I połowie XX wieku

6 W promieniowaniu kosmicznym obserwowano Kaskady

7 Hipoteza neutrina Heisenberga

8 Kreacja i anihilacja cząstek Każdy lepton i barion ma swoją antycząstkę Spotkanie pary cząstka – antycząstka prowadzi do anihilacji W ten sposób tworzą się kaskady Kwant gamma i wystarczająco dużej energii w silnym polu elektrycznym jądra może utworzyć parę cząstka – antycząstka. Cząstka neutralna może rozpaść się na dwie cząstki o przeciwnych ładunkach

9 Jeden z największych przyspieszaczy The Stanford Linear Collider (SLC) zbudowany w latach pozwala osiągnąć zakres energii, w którym można wytwarzać dużą liczbę cząstek Z 0

10 The Stanford Linear Collider (SLC) Stanowi poszerzenie 2 milowego akceleratora liniowego i pozwala wytwarzać elektrony i pozytony o energii 50 GeV Dumping rings skupiają wiązkę tworząc z niej paczkę. Arc bending doprowadzają wiązki do pojedynczego punktu zderzenia. Złożony układ ogniskujący redukuje wymiary poprzeczne wiązki do średnicy znacznie mniejszej od włosa ludzkiego. Przeciwbieżne wiązki zderzają się tylko raz z najwyższą możliwą energią względną.

11 Akcelerator liniowy

12 The SLAC Large Detector (SLD) do badania spolaryzowanych cząstek Z i bozonów Z 0 wytwarzanych w zderzeniach spolaryzowanych elektronów i pozytonów. Ma niemal 20 m wysokości.

13 SLD Vertex Detector określa tor cząstek naładowanych z dokładnością do cm Wygląd zewnętrzny i przekrój.

14 Budowa Vertex Detector Pokazano rozmieszczenie elementarnych CCD To wielowarstwowy układ kamer CCD wielkości znaczka pocztowego Każdy taki element liczy 1000 na 1000 pikseli. Otaczają wiązkę koncentrycznymi cylindrami

15 Sposób wyznaczania torów cząstek w dwóch warstwach kamer Naładowana cząstka przechodząca przez piksel pozostawia mały ładunek.. Detektor komputerowy identyfikuje ten piksel, a tym samym lokalizuje ślad toru.. Zasada działania:

16 Detektor drutowy - Drift Chamber otacza Vertex Detector

17 Budowa i zasada działania liczników Geigera- Millera Licznik G-M Budowa, Zasada działania Georges Charpak Nobel 1992 The multiwire proportional chamber Wielodrutowy licznik proprcjonalny

18 Budowa Drift Chamber zawiera precyzyjnie rozmieszczonych drutów (liczników G-M)

19 Zasada wyznaczania punktu toru cząstki za pomocą trzech drutów ustawionych pod różnymi kątami Wykorzystuje się informację o różnicy czasu dzielącego sygnały w tych drutach

20 Tor cząstki odtworzony komputerowo z sygnałów z Drift Chamber Lokalizuje 80-krotnie położenie cząstki w czasie przebiegu przez grubość detektora z dokładnością do kilku tysięcznych cala. Z zakrzywienia toru (w polu magnetycznym) można obliczyć ładunek cząstki

21 Promieniowanie Czerenkowa Ruch cząstki naładowanej powoduje chwilową polaryzację dielektryka – każda cząstka jest źródłem fali elektromagnetyczną. Fala ta nie jest spójna przy vc fale są spójne na powierzchni stożka świetlnego i następuje wzmocnienie. Promieniowanie Czerenkowa jest analogią do fali uderzeniowej samolotów naddźwiękowych Jest to promieniowanie Czerenkowa

22 Ilustracja powstawania promieniowania Czerenkowa Im mniejsza prędkość, tym kat stożka mniejszy. Kąt maleje do 0 przy prędkości v = c.

23 Detektory Czerenkowa Cerenkov Ring Imaging Detector (CRID) Detekcja światła (niebieskiego). Światło to jest wykrywane w komórce z etanem domieszko- wanym egzotycznym zw. chem. TMAE. Powstaje pierścień ładunku elektrycznego

24 Kalorymetry – mierniki energii Tylko neutrina nie są rejestrowane przez wszystkie kolejne warstwy detektorów. Warstwa wewnętrzna (kolor niebieski) - liquid argon calorimeter - pomiar energii elektronów i pozytonów Zewnętrzna warstwa (kolor żółty): Warm Iron Calorimeter - pomiar energii hadronów

25 Zasady pomiaru energii cząstek Kalorymetry argonowe są detektorami energii cząstek, która w kalorymetrach musi być całkowicie wytracona przez tworzenie kaskady. Cząstki kaskady jonizują argon kolektora dając sygnały napięcia w licznikach kolejnych warstw kalorymetru aż do wyczerpania energii. Energię cząstki pierwotnej oblicza się z całkowitej liczby cząstek kaskady. Argonowe kalorymetry nie mierzą energii mionów i hadronów o masie znacznie większej od elektronu, bo za słabe jest pole elektryczne jądra

26 Kalorymetry argonowe Pierwsze warstwy detektorów wykrywają tylko cząstki naładowane. Detektory z ciekłym argonem wykrywają cząstki neutralne. Są to płytki ołowiu oddzielone przestrzenią wypełnioną w czasie pracy ciekłym argonem. W ołowiu powstaje kaskada. Układy elektroniczne mierzą rozmiary kaskady (miara energii cząstki pierwotnej).

27 Detektor hadronów Hadrony nie oddziałują z polem elektromagne- tycznym jądra, ale z protonami i neutronami (mogą je nawet wybić z jądra) i też tworzą kaskady. Detektorem hadronów jest Warm Iron Calorimeter złożony z 14 warstw żelaza oddzielonych setkami pudełek napełnionych gazem pracującymi jak Drift Camber rejestrują miejsce przejścia cząstki. Detektor kryształu Cesium iodide połaczony z detektorem fotonów


Pobierz ppt "CZĄSTKI ELEMENTARNE Wykład monograficzny Henryk Szydłowski 1. Zasady pomiarów cyfrowych 2. NARZĘDZIA FIZYKI CZĄSTEK ELEMENTARNYCH 3. Wiedza o cząstkach."

Podobne prezentacje


Reklamy Google