Štruktúra a princíp činnosti detektoru ATLAS
Tu sa dozviete niečo o štruktúre detektoru ATLAS a tiež o tom, ako častice interagujú s materiálom detektora, vďaka čomu ich môžeme detekovať. Môžete sa rozhodnúť, či sa to chcete naučiť prostredníctvom animácií alebo pomocou textov a obrázkov.


Produkty protón-protónových zrážok sú detekované detektorom ATLAS (skratka z anglického A Toroidal LHC ApparatuS). V strede ATLASu sa zrážajú dva zväzky častíc (každý s približne stovkou miliárd protónov), ktoré boli predtým urýchlené v opačných smeroch urýchľovačom LHC. V dôsledku toho je nemožné predpovedať, ktorá časť jedného protónu sa zrazí s ktorou časťou druhého, ani to, ktoré protóny sa vôbec zrazia. V zrážkach dochádza k rozptylu (odklonu) protónov a tiež ku kolíziám, pri ktorých dochádza k vzniku nových častíc. Zo zaznamenaných dát fyzici vedia určiť, k akým fyzikálnym procesom došlo počas zrážky. To však môžu urobiť len vtedy, ak rozumejú detektoru a jeho činnosti. Tak sa na to pozrime aj my.

ATLAS v animáciách



ATLAS v obrázkoch a textoch
V nasledujúcej obrázkovej galérii nájdete krátky popis štruktúry a funkcie každej časti detektora.
  • Detektor ATLAS je viacúčelovým detektorom. Je využívaný vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC) na hľadanie nových poznatkov, ktoré nám umožnia lepšie pochopiť formovanie raného vesmíru a jeho zloženie. Pomocou detektoru ATLAS chcú fyzici detekovať častice vytvorené pri protón-protónových zrážkach a určovať ich vlastnosti. Pod týmito vlastnosťami rozumieme napríklad hybnosť, elektrický náboj a energiu. Kvôli tomuto bol postavený detektor s úctyhodnými rozmermi – dĺžka 44 metrov a priemer 25 metrov. Detektor sa skladá z rôznych častí, každá má špecifickú úlohu. Usporiadané sú ako vrstvy cibule okolo trubice urýchľovača, v ktorej obiehajú protóny.
  • Dráhové detektory detekujú častice s elektrickým nábojom. Merajú ich polohy v rozličnom čase. Keďže sa dráhové detektory nachádzajú v homogénnom magnetickom poli, nabité častice sú odkláňané. Zo zakrivenia je možné vyrátať hybnosť a určiť elektrický náboj. Interakcia medzi časticami vyprodukovanými pri zrážke a materiálom dráhových detektorov je veľmi malá, preto tu častice zanechávajú len malé množstvo energie.
  • V elektromagnetickom kalorimetri (LAr electromagnetic barrel) sú detekované častice a ich antičastice, ktoré interagujú elektromagneticky, predovšetkým elektróny, pozitróny a fotóny. Celá energia častice letiacej cez elektromagnetický kalorimeter je tu absorbovaná a premenená na elektronický signál. Intenzita signálu je mierou energie častice.
  • V hadrónovom kalorimetri (Tile barrel) sú detekované silne interagujúce častice, zložené z kvarkov a/alebo antikvarkov – tzv. hadróny, napr. protóny a neutróny. Princíp detekcie je podobný ako v prípade elektromagnetického kalorimetra, avšak v hadrónovom kalorimetri sa používajú materiály s vyššou hustotou, ktoré sú nutné na absorbciu hadrónov.
  • Mióny zanechávajú len malú časť svojej energie v kalorimetroch a sú jedinými „viditeľnými” časticami, ktoré prejdú cez každú vrstvu detektoru ATLAS. Z tohto dôvodu sú miónové komory na identifikáciu miónov umiestnené vo vonkajšej časti ATLASu. Miónové komory sa nachádzajú v prídavnom magnetickom poli, čo umožňuje presnejšie meranie hybnosti ako pomocou dráhových detektorov. Magnetické pole je vytvárané obrovskými toroidnými cievkami (odtiaľ to „T“ v názve „ATLAS“). Miónové komory sú tvorené tisíckami dlhých trubíc naplnených plynom, v strede každej trubice je umiestnený vodič. Dopadajúce mióny ionizáciou plynu vytvárajú voľné nosiče náboja, ktoré sa pod vplyvom veľkého potenciálového rozdielu medzi vodičom a trubicou pohybujú buď k vodiču, alebo k vonkajšej stene. Vzniká tak elektronicky spracovateľný signál.