Analiziraćemo tragove čestica registrovanih u eksperimentima nazvanim OPAL, i ATLAS, u CERN-u, u blizini Ženeve. Eksperiment OPAL je bio jedan od četiri eksperimenta izvođenih na akceleratoru LEP (Large Electron-Positron Collider), koji je svojevremeno predstavljao najveći akcelerator čestica na svetu. ATLAS je jedan od četiri eksperimenta koji su izvođeni na LHC-u, najvećem akceleratoru čestica na svetu danas. U narednim poglaviljima ćemo proučavati tragove i snimke čestica koje su "viđene" u eksperimentu nazvanom OPAL, u CERN-u nadomak Ženeve. OPAL je bio jedan od četiri eksperimenta koji su izvođeni na akceleratoru LEP (the Large Electron-Positron collider), koji je svojevremeno predstavljao najveći akcelerator čestica na svetu.

Eksperiment OPAL je približno cilindričnog oblika. Nove čestice su bile stvarane prilikom sudara snopova u samom centru detektora. Novostvorene čestice su se nakon sudara i kreacije kretale od centra detektora ka njegovim krajevima. Pri tom kretanju čestice su prolazile kroz različite slojeve (takozvane "poddetektore") koji su bili raspoređeni u koncentričnim krugovima oko ose detektora. Različite vrste čestica interaguju na različte nacine sa različitim poddetektorima i ostavlju drugačiji "zapis" u njima omogućavajući nam da ih međusobno razlikujemo. Dijagram eksperimenta i vise detalja o detektoru možete naći ovde.

Pogledajmo sada jedan primer slike događaja koja ilusutrije interakciju čestica prilikom sudara. Slika prikazuje takozvani "pogled spreda" na nas cilintrični detektor. Iz ovog razloga su različiti poddetektori, koji su raspoređeni u cilindričnim slojevima oko ose detektora, na slici prikazani koncentričnim kružnicama.

Početni snopovi elektrona i pozitrona se kreću u suprotnim smerovima duž pravca koji se poklapa sa osom našeg detektora. (Ovaj pravac odgovara normali na ravan slike koja prolazi kroz centar prikazanih koncentričnih krugova.)

Pogled na događaj spreda

Prvi poddetektor na putu od centra ka spolja je dizajniran tako da registruje tragove naelektrisanih čestica (trag naelektrisane čestice je na slici prikazan purpurnom bojom). Možete primetiti da je prikazani trag neznatno zakrivljen, a osnovni uzrok je prisustvo nenultog magnetnog polja. (Na slici je smer magnetnog polja normalan na ravan ekrana.) Ispotavlja se da na osnovu preciznog merenja zakrivljenosti traga neke naelektrisane čestice možemo precizno odrediti i impuls te čestice.

Sledeći poddetektor na koji čestica nailazi se naziva "elektromagnetski kalorimetar". Pri interakciji sa atomima ovog poddetektora čestica im predaje svoju energiju, a detektor je dizajniran tako da može da izmeri ukupnu energiju koju čestica ostavi u njemu. Iz ovog razloga se ovaj poddetektor naziva kalorimetar. (Deponovana energija je na slici prikazana žutim kvadratom.)

Na slici su korišćene različite boje da bi se označili različiti impulsi naelektrisanih čestica i različite vrednosti energije deponovane u kalorimetrima.Skala na dnu slike označava koja boja odgovara kojoj verdnosti impulsa/energije. Prema njoj, crvena boja odgovara energiji/impulsu izmađu 0 i 0.5 GeV, žuta između 0.5 i 1.0 GeV, zelena između 1.0 i 2.0 GeV, i tako dalje. Tragovi i klasteri energije prikazani belom bojom odgovaraju energiji/impulsu većem od 16 GeV. (Trebalo bi da možete da uočite da trag prikazan na slici odgovara čestici impulsa između 4 i 8 GeV, a da prikazani klaster energije ostavljene u elektromagnetskom kalorimetru odgovara energiji između 0.5 i 1.0 GeV.)

Mnoge čestice svu svoju energiju izgube pri prolasku kroz elektromagnetski kalorimetar i ne nastavljaju svoj put dalje. Međutim, čestica prikazana na slici je prošla kroz elektromagnetski kalorimetar do sledećeg poddetektora koji se naziva "hadronski kalorimetar". Energija koju je čestica deponovala u hadronskom kalorimetru je na slici prikazana pomoću purpurnih kvadrata i krstića.

Gotovo sve čestice ostavljaju celokupnu preostalu energiju u hadronskom kalorimetru i ne nastavljaju svoju put dalje. Međutim, čestica prikazana na slici je prošla i kroz hadronski kalorimetar do poslednjeg u nizu poddetektora koji se naziva "mionske komore". Signal koji je čestica ostavila u mionskim komorama je prikazan pomoću žutih krstića i crvene strelice. Mion je jedina vrsta čestice koja može da prođe kroz sve kalorimetre i da ostavi signal u mionskim komorama.

Nekada je vrlo korisno pogledati na detektor i signale koje su ostavile čestice sa strane. Pogledajte sliku istog "Događaja" koji smo posmatrali do sada, ali u "pogledu sa strane".

Pogled na događaj sa strane

Razmatrajuci različite signale koje su čestice "ostavile" u različitim poddetektorima, mi cemo ubuduće pokušati da razlikujemo tri vrste čestica: mione, elektrone i hadrone. Kliknite na link-ove ispod da biste saznali na koji način možemo međusobno da razlikujemo ove čestice.

Dodatni primer događaja koji sadrze mion
Primer događaja koji sadrze elektron
Primer događaja koji sadrze hadron

Ako ste razumeli na koji način možemo da identifikujemo tragove koje su ostavile različite vrste čestica, onda:
Kliknite ovde za više informacija o ATLAS detektoru.

Povratak na početnu stranicu sa sadržajem.