LHCb

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 15. marts 2021; checks kræver 10 redigeringer .

LHCb (fra det engelske  skønhedseksperiment Large Hadron Collider ) er den mindste af de fire hoveddetektorer ved LHC - kollideren hos den europæiske organisation for nuklear forskning CERN i Genève ( Schweiz ) . Eksperimentet udføres for at studere asymmetrien af ​​stof og antistof [1] i vekselvirkningerne mellem b-kvarker .

Den 14. juli 2015 annoncerede LHCb opdagelsen af ​​en klasse af partikler kendt som pentaquarks [2] [3] .

Eksperimentets fysiske program

Hovedformålene med LHCb-eksperimentet er: at studere de sjældne virkninger af CP-krænkelse i henfaldene af dejlige hadroner ( , , , -mesoner og b- baryoner ), måling af vinklerne på enhedstrekanten , præcisionstestning af forudsigelserne i standardmodellen (SM) i sjældne strålings-, semileptoniske og lepton-henfald B-mesoner , studiet af sjældne henfald af charmerede partikler og eksotiske henfald af τ-leptoner (for eksempel henfaldet τ → 3μ, der ikke bevarer leptontallet).

Søg efter ny fysik

I en artikel om Elements , en velkendt popularisator af videnskab og en specialist i elementær partikelfysik , bemærker kandidat for fysiske og matematiske videnskaber, Igor Ivanov, at hovedopgaven for Large Hadron Collider er opdagelsen af ​​ny fysik , og at i denne henseende er LHCb det eneste af LHC-eksperimenterne, der regelmæssigt leverer positive resultater. Igor Ivanov udtrykker forsigtig optimisme med hensyn til den tidlige opdagelse af Ny Fysik baseret på analysen af ​​data, der allerede er blevet indsamlet af LHCb og i øjeblikket (april 2016) delvist behandlet: " Nu taler teoretikere allerede om en kumulativ forskel fra SM på niveauet 5σ. Nu er den største kilde til usikkerheder de statistiske fejl i LHCb-eksperimentet.Om et par år, når en væsentlig del af Run 2-statistikken er behandlet, vil denne fejl falde med en faktor på to eller tre - og så kan det, der nu ser ud til at være et hint, udvikle sig til en fuldgyldig opdagelse. " [4] .

LHCb-detektor

LHCb-opsætningen er et enkeltarmsspektrometer, der er i stand til at detektere partikelspor i vinkelområdet fra 15 til 300 mrad .

Følgende undersystemer er installeret på LHCb-detektoren:

Vertex detektor VELO

VELO ( VERtex LOcator ) er en siliciumdetektor, der vil være i stand til at udføre præcise målinger af sporkoordinater nær interaktionsområdet, hvilket vil gøre det muligt at opnå information om de primære og sekundære toppunkter med høj nøjagtighed. Disse data vil blive brugt til at rekonstruere toppene af produktion og henfald af charmerede og dejlige hadroner, hvilket vil gøre det muligt nøjagtigt at måle deres henfaldstider og partikelpåvirkningsparameteren for at bestemme deres smag. Samtidig yder VELO-målinger et væsentligt bidrag til nulniveau- triggeren (L0), som beriger B-decay-dataene i det generelle informationsflow. Underdetektoren består af to rækker halvmåneformede siliciumsensorer, hver 0,3 mm tykke. Et lille hak i midten af ​​sensorerne tillader LHC-hovedstrålen at passere gennem detektoren uhindret. Ladede partikler dannet ved protonkollisioner trænger ind i silicium og danner elektron-hul-par, hvis elektroner registreres. Under dataindsamling er siliciumsensorer placeret på begge sider af strålen i en afstand på 7 mm. Der er 42 sanseenheder i VELO.

Cherenkov tæller RICH

En partikel, der flyver med en hastighed, der overstiger lysets hastighed i et medium, udsender karakteristisk elektromagnetisk stråling, som afhænger af dens hastighed. Hvis et lysfølsomt plan placeres i Cherenkov-lysets bane (for eksempel en samling af en fotomultiplikator eller et flertrådskammer med en arbejdsgas med additiver af lysfølsom damp), bestemmes vinklen θ ud fra radius af ring dannet af dette plan og keglen af ​​Cherenkov lys . Denne vinkel afhænger kun af ringens radius, da fotosensorerne er placeret i samlespejlets brændplan. Den såkaldte Ring Image CHerenkov Detector (RICH) er baseret på dette princip .

To sådanne tællere bruges på LHCb: den første er placeret direkte bag VELO og før trigger trackeren, den anden er mellem den eksterne tracker og kalorimetrene. Som en radiator - mediet, hvor emissionen af ​​Cherenkov-lys forekommer - ud over kulstofgasser bruges et kunstigt skabt stof kaldet aerogel .

Sporsystem

På næste trin af partikelidentifikation bestemmes momenta af sekundære partikler, som ikke kun dannes som følge af selve pp-kollisionen, men også som følge af B-meson-henfald. Denne opgave udføres af Tracking-systemet, som består af en magnet og to moduler af koordinatdetektorer placeret på begge sider af magneten. Det magnetiske felt bøjer ladede partiklers bane og afbøjer dem gennem en vis vinkel omvendt proportional med partiklens momentum. Feltstyrken i systemet når 1 T. Mellem den beskyttende skærm, der forhindrer magnetfeltets indtrængning i VELO, og selve magneten er tracker stationer (TT), lavet af silicium. Bag magneten er der tre store planer (T1, T2, T3), bestående af gasrør. Derudover er der Inner Trackers i nærheden af ​​bundtet.

Kalorimeter system

Det næste undersystem af LHCb er kalorimetersystemet . Systemets struktur består af en scintillationstæller (Scintillating Pad Detector, SPD), en enkelt-lags pre-shower detektor (Pre-Shower Detector, PS) og to store kalorimetre af typen "kebab" - elektromagnetisk (Electromagnetic Calorimeter) , ECAL) og hadron (Hadron Calorimeter, HCAL). Hovedopgaven er at måle partikelenergier. Der er også en udvælgelse (ved tværgående energi) af kandidater til den første niveauudløser, som affyrer 4 μs efter kollisionen. Identifikationen af ​​elektroner, fotoner og hadroner udføres ved at søge og analysere energifrigivelsesklynger i kalorimetre, mens man også måler energierne og positionerne af partikler, der er kommet ind i kalorimetrene. Højpræcisionsrekonstruktion af energikarakteristikaene for π 0 - mesoner og direkte fotoner er en vigtig faktor for at bestemme smagen af ​​B-mesonen, som er nødvendig for hele eksperimentet.

Muon system

Da den samlede strålingsvejlængde af myonen for disse energier overstiger detektorens lineære dimensioner, passerer de, i modsætning til andre partikler, gennem hele detektoren lige igennem. Derfor betyder ethvert registreret spor i myonkammeret passage af en myon. For at registrere dem er et specielt myonsystem installeret for enden af ​​detektoren. Det tjener til at identificere myoner og generere triggersignalet for det indledende niveau L0. Myonsystemet består af fem stationer M1-M5. Den første station er placeret foran det kalorimetriske system, resten er placeret bag HCAL hadron kalorimeteret og er adskilt af et jernfilter.

Historie

Ansøgningen om oprettelse blev godkendt af LHC Experiments Committee i 1995 [5] .

Noter

  1. ↑ Hvor er alt antistoffet blevet af? . CERN /LHCb (2008). Hentet 15. juli 2015. Arkiveret fra originalen 4. april 2020.
  2. ↑ CERNs LHCb-eksperiment rapporterer observation af eksotiske pentaquark-partikler | CERNs pressekontor . Hentet 15. juli 2015. Arkiveret fra originalen 14. juli 2015.
  3. ↑ Rincon, Paul . Large Hadron Collider opdager ny pentaquark partikel , BBC News  (1. juli 2015). Arkiveret fra originalen den 14. juli 2015. Hentet 14. juli 2015.
  4. ↑ Large Hadron Collider News: Endnu et hint om standardmodelovertrædelse fundet hos LHC . Hentet 22. april 2017. Arkiveret fra originalen 2. februar 2019.
  5. ↑ ATLAS- og CMS-samarbejder fylder 25 år . Hentet 18. august 2017. Arkiveret fra originalen 2. februar 2019.

Links