Struktur og funktion af ATLAS detektoren
Her kan du sætte dig ind i opbygningen af ATLAS detektoren og i hvordan partikler - skabt i kollisioner mellem to protoner - vekselvirker med detektor materialet og efterlader fodspor. Du kan vælge om du vil lære det ved hjælp af videoer eller tekst.
ATLAS står for A Toroidal LHC ApparatuS, på grund af de enorme toroidale magnetspoler, som omgiver det meste af detektoren. I midten af ATLAS støder to bundter (hver med 100 milliarder protoner) sammen med hinanden, efter at de er blevet accelereret i hver sin retning i LHC. I et direkte sammenstød dannes der nye partikler. Ud fra den information detektorerne opsamler, kan fysikerne afgøre hvilke processer der fandt sted. Det kan de dog kun gøre når de har forstået detektoren og dens funktion. Så lad os se på hvordan den virker.
ATLAS via video
ATLAS via tekst og billeder
I den følgende billedsamling kan du finde en kort beskrivelse af opbygningen og funktionen af hver del af detektoren.
-
ATLAS detektoren er en detektor der kan løse mange opgaver. Den bruges ved Large Hadron Collider (LHC) til at lede efter ny indsigt i, hvordan Universet blev til og hvad det består af. Ved hjælp af ATLAS detektoren ønsker fysikere at detektere partikler, som skabes under proton-proton sammenstød, og bestemme deres egenskaber. Disse egenskaber er f.eks. impuls, elektrisk ladning og energi. For at måle dem har man bygget en detektor, som med sin størrelse kan få én til at tabe pusten, med en længde på 44 meter og en diameter på 25 meter. Detektoren består af forskellige elementer, hver med sin specifikke opgave. De er anbragt i en struktur som løgskaller omkring beamrøret.
-
Spordetektorerne registrerer partikler med elektrisk ladning. De måler deres position på et antal forskellige tidspunkter. Da der er et homogent magnetisk felt i detektorerne bliver ladede partikler afbøjet. Ved at måle krumningen af banen kan man beregne impulsen og bestemme den elektriske ladning. Vekselvirkningen mellem partiklerne fra sammenstødet og detektormaterialet er meget lille. Derfor mister partiklerne kun en lille smule energi her.
-
I det elektromagnetiske kalorimeter (LAr electromagnetic barrel), detekteres partikler og antipartikler, som vekselvirker elektromagnetisk. Det er hovedsageligt elektroner og fotoner. Al energien af en partikel af denne slags, som flyver gennem det elektromagnetiske kalorimeter, bliver absorberet og omdannet til et elektromagnetisk signal. Signalets styrke er et mål for partiklens energi.
-
I det hadroniske kalorimeter (Tile barrel), detekteres såkaldte hadroner, dvs. stærkt vekselvirkende partikler, som er opbygget af kvarker og antikvarker, f.eks. protoner og neutroner.
-
Myoner afsætter kun en mindre del af deres energi i kalorimetrene, og de er de eneste partikler - bortset fra neutrinoer - som passerer gennem alle lag af ATLAS detektoren. Derfor har man anbragt myonkamre i de yderste dele af ATLAS for at identificere myoner. Myonkamrene befinder sig i et ekstra magnetisk felt, for at man kan måle deres impuls mere nøjagtigt end med sporkamrene alene. Det magnetiske felt frembringes af enorme toroidale spoler (det er her T'et i ATLAS kommer fra). Myonkamrene består af tusinder af lange rør fyldt med en gas. Der er en metaltråd i midten af hvert rør. Myoner, der rammer røret, skaber frie ladninger ved at ionisere gassen. Disse ladninger bevæger sig enten mod rørets væg, eller mod tråden, fordi der er en stor spændingsforskel mellem røret og tråden. Derved skabes et signal, som kan udlæses elektronisk.
