Ảnh tự chụp của máy dò ATLAS • Igor Ivanov • Hình ảnh khoa học về ngày "Yếu tố" • LHC, Vật lý

Máy chụp ảnh tự sướng ATLAS

Máy ảnh có thể chụp ảnh tự sướng của riêng mình và với tất cả nội soi ba chiều của nó không? Không Kính hiển vi có thể là một phần của phiên “tự kiểm tra”, xem xét cấu trúc của chính nó? Có lẽ là không. Nhưng máy dò hạt cơ bản hiện đại có khả năng! Hình này cho thấy cấu trúc của phần bên trong của máy dò ATLAS, máy dò lớn nhất của Large Hadron Collider, với cấu trúc thu được từ dữ liệu của máy dò này. Đây là ảnh tự chụp thực sự của máy dò ATLAS: bằng cách đăng ký các hạt cơ bản, nó “tự nhìn thấy”!

Khả năng "tự giác" nảy sinh bởi vì các hạt cơ bản, va chạm với các nguyên tử vật chất, có thể tạo ra các hạt mới – và máy dò đã bắt chúng. Như thể hiện trong hình dưới đây, các hạt ban đầu được sinh ra tại trung tâm của máy dò, tại điểm mà các proton va chạm. Những hạt này phân tán theo mọi hướng và đi qua các lớp của máy dò, để lại dấu vết trên chúng. Máy dò có độ chính xác tốt phục hồi quỹ đạo của họ, ngoại suy chúng trở lại và thấy rằng chúng ít nhiều hội tụ tại một điểm. Nó được gọi là "đầu chính" của vụ va chạm.

Sự xuất hiện của một đỉnh phụ trong va chạm của một hạt cơ bản với vật liệu của máy dò

Nhưng đôi khi nó xảy ra, xuyên qua các lớp của máy dò, một hạt năng lượng cao va chạm trực tiếp với một loại hạt nhân nào đó của chất của detector và tạo ra một vài hạt mới. Quỹ đạo của họ cũng được phục hồi bởi máy dò, nhưng chỉ bây giờ anh ta "thấy" mà họ bay ra từ một điểm khác – từ "đỉnh phụ". Lớp vật chất càng dày thì va chạm càng thường xuyên xảy ra ở đó và thường thì máy dò sẽ đăng ký các đỉnh phụ ở đó. Hình trên cho thấy sự phân bố trong không gian của các đỉnh phụ được tái tạo bởi bộ dò ATLAS. Mỗi điểm nhỏ là một đỉnh phụ được đăng ký riêng biệt, và khi mật độ của chúng trở nên lớn, nó được mã hóa với màu sắc: nó càng nóng thì mật độ điểm càng lớn.

Hình trên cho thấy một khung nhìn dọc theo trục của máy dò. Và ở đây cùng một phân phối được hiển thị ở phía bên (hoặc đúng hơn, trong các tọa độ rz khi tổng hợp trên tất cả các góc phương vị):

Cấu trúc của phần bên trong của máy dò ATLAS trong các tọa độ r (khoảng cách từ trục) và z (dọc theo trục). Ảnh từ trang web atlas.web.cern.ch

Vâng, phiên bản selfies ảo giác nhất được hiển thị ở đây:

Cấu trúc của phần bên trong của máy dò ATLAS trong các tọa độ r (khoảng cách từ trục) và ϕ (góc) Ảnh từ trang web atlas.web.cern.ch

Đây là một "bức chân dung tự" trong khu vực |z| <40 cm dưới dạng quét trên góc phương vị và loại bỏ hướng tâm. Dải băng rộng ở phía dưới là một ống chân không, và các chi tiết định kỳ riêng lẻ là các tấm “ngói” của các lớp máy dò điểm ảnh. Để so sánh, dưới đây là một bức ảnh thực sự của lớp ngoài của máy dò điểm ảnh ATLAS trong quá trình lắp ráp.

Tất cả những "ảnh tự chụp" này đã được máy phát hiện ATLAS nhận lại vào năm 2010, khi máy va chạm vừa đạt được động lượng. Chúng dựa trên số liệu thống kê ít hơn một triệu lần so với tích lũy trong toàn bộ phiên chạy 1 trong năm 2010-2012. Những hình ảnh kỹ thuật này là cần thiết để kiểm tra khả năng hoạt động của chính máy dò và ước tính đáng tin cậy nền phát sinh từ việc "chiếu sáng" như vậy của các đỉnh thứ cấp. Đáng ngạc nhiên, nhưng ấn phẩm đầy đủ với một mô tả chi tiết của những hình ảnh này đã xuất hiện trong kho lưu trữ điện tử chỉ vài ngày trước (theo dõi bằng cách sử dụng các tương tác hadronic thứ cấp trong 7 vụ va chạm TeV trang). Tất cả hình ảnh và bảng từ bài viết này cũng được thu thập trên một trang riêng trên trang web của ATLAS.

Lớp ngoài của máy dò điểm ảnh ATLAS trong khi cài đặt. Ảnh từ atlasexperiment.org

Điều này, bằng cách này, không phải là ví dụ duy nhất của tự chẩn đoán của các máy dò của Large Hadron Collider. Chúng tôi đã viết về ảnh tự chụp tương tự của máy dò ALICE, nhưng ở đó các đỉnh thứ cấp được khôi phục không phải bởi các hadron, mà bởi các đỉnh của sự chuyển đổi nội bộ của các photon cứng thành các cặp electron-positron. Nhưng những hình ảnh và có vẻ đẹp.

Cuối cùng, chúng ta phải thêm rằng các đỉnh phụ có thể, tất nhiên, phát sinh không chỉ do các hiệu ứng công cụ, mà còn tự phát. Một hạt không ổn định, ví dụ, một meson B, được sinh ra ở đỉnh chính, bay cách xa vài milimet, và đã phân hủy thành các hạt con gái. Đó là cho các đỉnh thứ cấp như vậy mà các máy dò tìm kiếm thật. Trên thực tế, toàn bộ vật lý B là sự săn lùng các đỉnh phụ "phải".

Hình ảnh từ atlas.web.cern.ch.

Igor Ivanov


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: