ATLAS detektorens oppbygning og virkemåte
Her vil du bli gjort kjent med oppbygningen av ATLAS detektoren og hvordan partikler – resultatet av proton kollisjoner – vekselvirker med detektormaterialet og etterlater fotavtrykk. Du kan avgjøre om du vil lære dette ved hjelp av videoer eller tekst.
ATLAS står for A Toroidal LHC ApparatuS, siden store Toroidale magneter omgir det meste av detektoren. Midt i ATLAS kolliderer to “partikkelpakker” (hver med 100 milliarder protoner) med hverandre etter å ha blitt akselerert i motsatte retninger i LHC. I en “front-mot-front” kollisjon mellom to protoner blir nye partikler produsert. Fra informasjonen som detektoren samler fra disse kollisjonene – såkalte ”event”, eller på norsk ”hendelser”, vil fysikerne kunne avgjøre hvilken fysisk prosess som har skjedd. Før de kan gjøre det, må de ha forstått detektoren og hvordan den fungerer. Så la oss se på disse forholdene nå.
ATLAS via video
ATLAS via tekst og bilde
I følgende bildegalleri finner du en kort beskrivelse av strukturen og funksjonen til hver del av detektoren.
-
ATLAS detektoren er en multikapabel detektor. Den er plassert i den store hadronkollisjons maskinen (LHC) for å lete etter ny innsikt i hvordan universet ble dannet og hva det er bygget opp av. Med hjelp av ATLAS detektoren ønsker fysikere å detektere partikler dannet i proton-proton kollisjoner og undersøke deres egenskaper. Disse egenskapene er f. eks. massefart, elektrisk ladning og energi. For å klare dette ble en detektor bygget, så stor at den kan ta pusten fra en, 44 meter lang og 25 meter i diameter. Detektoren består av forskjellige detektorelementer, som hvert har sin spesielle oppgave. De er arrangert i en løk-skall struktur rundt stråle-røret.
-
Spordetektorene detekterer partikler med elektrisk ladning. De måler dets posisjoner ved forskjellige tidspunkter. Siden spordetektoren er fylt av et homogent magnetisk felt vil ladde partikler bli avbøyd. Ved hjelp av avbøyningen kan man beregne massefarten og bestemme den elektriske ladningen. Vekselvirkningen mellom de produserte partiklene og materialet i spordetektorene er veldig liten. På den måten blir bare en liten del av energien tapt her.
-
I det elektromagnetiske kalorimeteret (LAr elektromagnetisk sylinder) vil partikler og deres antipartikler, som reagerer elektromagnetisk, bli detektert. Disse er hovedsakelig elektroner og fotoner. All energi til en partikkel som passerer gjennom en elektromagnetisk detektor vil bli absorbert og transformert til et elektrisk signal. Styrken på dette signalet er et mål på energien til partikkelen.
-
I det hadroniske kalorimeteret vil partikler med sterk vekselvirkning, som er bygget opp av kvarker og/eller antikvarker, - såkalte hadroner - bli detektert, f.eks. protoner og nøytroner.
-
Myoner avsetter svært lite energi i kalorimeterne, og er de eneste partiklene som passerer alle lagene i ATLAS detektoren. Derfor er myonkamrene plassert ytterst i ATLAS for å identifisere disse. Myonkamrene er plassert i et ekstra magnetisk felt for å få bestemt massefart og ladning. Magnetfeltet er produsert av store toroidale spoler (derav "T" i navnet "ATLAS"). Myonkamrene er bygd opp av tusener av lange rør fylt med gass. Det er en ledning i midten av hvert rør. Passerende myoner danne frie ladningsbærere via ionisering av gassen. På grunn av stor spennindsdifferanse mellom røret og ledningen trekkes ladningsbærerne enten til ytterveggen eller til ledningen, og danner på denne måten et målbart elektrisk signal.
