ATLAS DENEY DÜZENEĞİNİN YAPISI VE İŞLEVİ
Burada ATLAS deney düzeneğinin yapısı ve çarpışan protonlardan oluşan parçacıkların dedektörler ile nasıl etkileşime girdiğini ve nasıl izler bıraktıklarını öğreneceksiniz. Video veya metinler yardımı ile bunu öğrenmek isteyip istemediğinize karar verebilirsiniz.
ATLAS kısaltması, kendini çevreleyen büyük toroid şeklindeki mıknatıslar nedeniyle, "A Toroidal LHC ApparatuS", yani "halka şeklindeki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı düzeneği"den gelmektedir. Her biri 100 milyar proton içeren iki parçacık demeti, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda zıt yönde ivmelendirildikten sonra ATLAS dedektörünün ortasında çarpıştırılır. İki proton arasındaki bu kafa kafaya çarpışmadan yeni parçacıklar oluşur. Bu çarpışmadan sonra dedektörün içinde toplanan ve "olay" olarak adlandırılan bilgilerden fizikçiler hangi fiziksel süreçlerin gerçekleştiğini belirleyebilir. Bunun için fizikçilerin, dedektörlerin işlevlerini ve işleyişlerini iyi anlamaları gerekmektedir. Şimdi bunlara bakalım.
ATLAS video
ATLAS metin ve fotoğraf
Fotoğraf galerisini takip ettiğinizde, her bir dedektörün yapısı ve işlevi ile ilgili kısa açıklamalar bulacaksınız.
-
ATLAS, çok amaçlı bir deney düzeneğidir. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı içerisinde, evrenin nasıl ve neden oluştuğu hakkında yeni bilgiler edinmek için kullanılmaktadır. ATLAS deney düzeneği yardımıyla, fizikçiler proton-proton çarpışmalarında oluşan parçacıkları bulmaya ve bunların özelliklerini belirlemeye çalışmaktadırlar. Bu özelliklerden bazıları momentum, elektrik yükü ve enerjidir. Bunun için 44 metre uzunluğa ve 25 metre çapa sahip nefes kesen büyüklükte bir dedektör inşa edildi. Dedektör, her biri özel göreve sahip değişik dedektör elemanlarından oluşmaktadır. ATLAS deney düzeneği protonların hızlandırıldığı ışın borusunun etrafında soğan gibi katman katman düzenlenmiştir.
-
İzleyici dedektörler, elektrik yüklü parçacıkları saptar ve değişik zamanlardaki pozisyonlarını belirlerler. İzleyici dedektörlerin içine homojen bir manyetik alan etki ettiğinden yüklü parçacıklar saparlar. Parçacığın izlediği eğrinin yardımıyla, momentum hesaplanabilir ve elektrik yükü belirlenebilir. Çarpışmalar sırasında oluşan parçacıklarla izleyici dedektör arasındaki etkileşim çok küçüktür; bundan dolayı da parçacıklar burada çok az enerji bırakırlar.
-
Elektromanyetik kalorimetrede (LAr elektromanyetik fıçısı) , elektromanyetik olarak etkileşen parçacıklar ve bunların karşıt-parçacıkları tespit edilmektedir. Bunlar genellikle elektronlar ve fotonlardır. Elektromanyetik dedektörün içinden geçip giden bir parçacığın tüm enerjisi soğurulur ve bir elektronik sinyale dönüştürülür. Sinyalin gücü, parçacığın enerjisinin büyüklüğünü verir.
-
Hadronik kalorimetrede (döşenmiş fıçı), hadron adı verilen, kuarklardan ve/veya karşıt-kuarklardan meydana gelen ve güçlü kuvvetle etkileşen parçacıklar, örnek olarak protonlar ve nötronlar, tespit edilir.
-
Müonlar enerjilerinin çok az bir kısmını kalorimetrelerde bırakırlar ve ATLAS dedektörünün her katmanından geçen "görülebilen" yegane parçacıklardır. Bu yüzden, ATLAS'ın en dış kısmında müonları tespit edebilmek için konulmuş müon bölmeleri vardır. Parçacığın momentumunu izleyici dedektörlerinden daha kesin bir şekilde ölçmek için müon dedektörleri ekstra bir manyetik alan içerisinde bulunmaktadırlar. Bu manyetik alan, devasa halkasal (ATLAS'taki T harfi halka anlamına gelen Toroid kelimesinden geliyor) bobinlerde üretilmektedir. Müon dedektörleri, gazla dolu binlerce uzun tüpten oluşmaktadır. Her bir tüpün ortasında bir kablo bulunmaktadır. Gelen müonlar, iyonlaşma yoluyla serbest yük taşıyıcıları oluşturmaktadırlar. Bu yük taşıyıcıları, dış duvara doğru ya da tüp ve kablo arasındaki yüksek potansiyel farktan dolayı elektronik olarak okunabilen bir sinyal üreterek kabloya doğru hareket ederler.
