1
Bubble Chamber Ένας μεγάλος κύλινδρος γεμάτος με υγρό υδρογόνο σε θερμοκρασία πάνω από το κανονικό σημείο βρασμού βρίσκεται υπό πίεση περίπου 10 Atm με τη βοήθεια ένα μεγάλου πιστονιού. Όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο περνάει μέσα από αυτό τον όγκο, το πιστόνι μετακινείται για να μειωθεί η πίεση, όποτε επιτρέπεται η δημιουργία φυσαλίδων κατά μήκος της τροχιάς του. Μετά από περίπου 3 ms αφού οι φυσαλίδες έχουν μεγαλώσει αρκετά, τότε φωτογραφίζεται το γεγονός με τη βοήθεια αυτόματης φωτογραφικής μηχανής με flash. Χρησιμοποιούνται περισσότερες από μια φωτογραφικές μηχανές για μια απεικόνιση των τροχιών σε 3 διαστάσεις. Το πιστόνι επιστρέφει στην αρχική του θέση ώστε το υγρό υδρογόνο να τεθεί υπό πίεση και επομένως οι φυσαλίδες καταστρέφονται προτού δημιουργηθεί βρασμός. Ανακαλύφθηκε από τον Glaser & Alvarez, 1952 όταν έπινaν μπύρα με τους φίλους τουs.. 2
Bubble Chamber 3
Bubble Chamber BEBC, equipped with the largest superconducting magnet in service at the time. D* (excited D-meson, carrying the "charm" quantum number): production and decay during a wide band exposure in experiment WA21, in the BEBC liquid id hydrogen bubble chamber. 4
5
6
7
8
9
Ανιχνευτές Ανιχνευτής Ακτινοβολίας Μετατροπή Ενέργειας της Ακτινοβολίας Σε Ηλεκτρική Ενέργεια Αλληλεπίδραση Ακτινοβολίας με την Ύλη Φορτισμένα Σωματίδια Ουδέτερα Σωματίδια Ακτίνες γ-χ Ιοντίζουν ή ιεγείρουν ημιουργούν με την ύλη Φορτισμένα Σωματίδια (πυρηνικές αντιδράσεις) ) Ιοντίζουν ή ιεγείρουν την ύλη ΑΜΕΣΑ ΕΜΜΕΣΑ ΑΜΕΣΑ Ποσότητα ακτινοβολίας Ενέργεια Ακτινοβολίας Χρόνος ιέλευσης Ακτινοβολίας Σημείο Πρόσκρουσης Είδος Ακτινοβολίας 10
Ανιχνευτές Ταξινόμηση Ανιχνευτών Ανιχνευτές Ιοντισμού Ανιχνευτές ιέγερσης Αερίου (Gas chambers) Στερεάς Κατάστασης (Solid State Detectors) Φωτογραφικά Γαλακτώματα (Emulsion Chambers) Σπινθηριστές (Scintillator Counters) Θερμοφωταύγεια (Thermoluminence Detectors) 11
Χαρακτηριστικά Ανιχνευτών Ευαισθησία (Sensitivity) Ενεργειακή Διακριτική ικανότητα (Energy Resolution) Χωρική Διακριτική Ικανότητα (Spatial Resolution) Ανιχνευτική Ικανότητα (Detector Efficiency) Γεωμετρική Αποδοχή (Solid Angle or Acceptance) Χρόνος Απόκρισης (Response Time) Ανενεργός Χρόνος (Dead Time) 12
13
14
Drift Chamber scintillator DELAY Start Stop TDC Μετράμε τον χρόνο άφιξης στο σύρμα drift anode x v ( t t ) d 0 low field region drift high field region gas amplification Πρέπει να λύσουμε την αβεβαιότητα δεξιά αριστερά 15
Large Area Drift Chamber open cell drift chamber χρησιμοποιεί field και sense wires: field wires σχηματίζουν το ηλεκτρικό πεδίο, τα sense wires ανιχνεύουν το χρόνο άφιξης του παλμού. Η εφαρμογή από το πείραμα CDF τα έχουν κλίση εξαιτίας του ExB drift! 16
Time Projection Chambers (TPC) Ανιχνευτής με μεγάλο όγκο. 3-D ανακατασκευή τροχιών x-y από σύρματα και την κάθοδο MWPC z από το drift time de/dx Περιοχή αερίου με E & B πεδία B drift E x z Φορτισμένο σωματίδιο wire chamber για ανίχνευση προβολών τροχιών 17
Time Projection Chambers (TPC) Βάζοντας B E βελτιώνεται η διάχυση Drift length 1m Πρέπει να έχουμε ομογενή E και B πεδία Space charge από τα ιόντα αργός ανιχνευτής t D ~ 10 100 s E 420 cm B 18
19 2 p Time Time Of Of Flight (TOF) Flight (TOF) 2 2 2 2 2 2 l t c l p m t v l m p l l t t p p m m 2 Time to Digital Digital Converter TDC
Time-Of-Flight (TOF) 1 bands για l 12 m Dt 150 ps Dp/p 1 % 20
n 1 dnph λ A λ 2 2 0 2 αz dlde c 1 cosθ βn 2 sin Θ the Cherenkov radiator the light cone 21
Θερμιδόμετρα (Calorimetres) Καταιγισμός σωματιδίων electric E e - ή γ S optical thermic Μετατρέπει την ενέργεια E των σωματιδίων σε απόκριση ανιχνευτή S: acoustic S E 22
H/M Καταιγισμός Rossi B. Approximation to Shower Development. 1)Τα ηλεκτρόνια χάνουν ένα σταθερό ποσοστό ενέργειας () για κάθε radiation length, X 0 2) Εκπομπή φωτονίων και δίδυμη γένεση σε όλες τις ενέργειες e ± περιγράφονται από asymptotic formulae. 23
Η/Μ Καταιγισμός 20 GeV σε Cu (simulation) charged particles only all particles 24
Τύποι ΗΜ Θερμιδομέτρων θερμιδόμετρο Pb-σπινθηριστών sandwich Energy resolutions: /E ~ 20%/ E Εξωτικοί κρύσταλλοι (BGO, PbW,...) /E ~ 1%/ E θερμιδόμετρο υγρού /E ~ 18%/ E 25
Μέθοδοι Ταυτοποίησης ης 26
Ταυτοποίηση Σωματιδίων Χρησιμοποιόντας τα DELPHI TPC και RICHes dt data: p from K from D * from K o 27
Ταυτοποίηση Σωματιδίων ιαχωρισμός π / Κ με διαφορετικές μεθόδους ταυτοποίησης Το μήκος του κάθε ανιχνευτή για διαχωρισμό 3 Dolgoshein, NIM A 433 (1999) 28
29
30
31
Πείραμα ATLAS LHC Monitored Drift Tubes 32
Πείραμα ATLAS LHC 34 S. Palestini - Muon End Cap 30 Jan 07, LHCC Referee Meet. 33