Эксперимент ДЕЛЬФИ
Эксперименты на Большом электрон-позитронном коллайдере
АЛЕФАппарат для физики LEP PH
ДЕЛЬФИDE - тектор с идентификацией лептона , фотона и адрона I
ОПАЛМногоцелевой аппарат для LEP​​​
Л3Третий эксперимент LEP

DELPHI ( DEtector with Lepton, Photon and Hadron Identification ) был одним из четырех основных детекторов Большого электрон-позитронного коллайдера (LEP) в ЦЕРНе , одного из крупнейших ускорителей частиц , когда-либо созданных. Как и три других детектора, он регистрировал и анализировал результат столкновения встречных пучков частиц LEP. [1] [2] Особое внимание DELPHI уделялось идентификации частиц, трехмерной информации, высокой детализации (детализации) и точному определению вершин. [3]

Работы по демонтажу LEP на детекторе DELPHI, точка 8

Строительство

Строительство DELPHI началось в 1983 году и было завершено в 1988 году, а LEP был готов к запуску в эксплуатацию в 1989 году. [3] После того, как LEP закончил работу в ноябре 2000 года, большую часть DELPHI начали демонтировать, и демонтаж был завершен в сентябре 2001 года. [2] [4] Центральная секция была сохранена и перемещена в неиспользуемое пространство (теперь место проведения эксперимента LHCb), где она была подготовлена ​​в качестве «музейной» установки. [5]

Экспериментальная установка

DELPHI имел форму цилиндра длиной и диаметром более 10 метров и весом 3500 тонн. В процессе работы электроны и позитроны из ускорителя проходили через трубу, проходящую через центр цилиндра, и сталкивались в середине детектора. Продукты столкновения затем выходили из трубы наружу и анализировались множеством субдетекторов, предназначенных для определения природы и траекторий частиц, полученных в результате столкновения. [6]

Субдетекторы

Разрезная диаграмма эксперимента DELPHI

В цилиндрической части детектора было пять трековых детекторов: вершинный детектор (VD), внутренний детектор (ID), камера проекции времени (TPC), внешний детектор (OD) и цилиндрические мюонные камеры (MUB). [7]

VD — это усовершенствованный кремниевый детектор, расположенный ближе всего к точке столкновения, и его цель — обеспечить точное отслеживание. [8] Короткоживущие частицы обнаруживаются путем экстраполяции треков обратно к точке взаимодействия . [6] Модернизация VD была завершена в 1997 году, и теперь он является частью цилиндра кремниевого трекера. [9]

ID, между VD и TPC, обеспечивает промежуточное положение и данные триггера. [10] Две части детектора — это дрейфовая камера JET и триггерные слои (TL), которые производят точки на трек и покрытие полярного угла . [7] Газ, используемый в камере JET, в основном представляет собой CO2 с небольшим количеством изобутана , что позволяет сигналам, вызванным входящими треками частиц, поступать одновременно. [6]

TPC является основным устройством слежения для DELPHI, также измеряющим потерю энергии частиц (dE/dX). [11] OD обеспечивает окончательные измерения направления после черенковского детектора Barrel Ring Imaging . [6]

DELPHI может использовать технику кольцевой визуализации Черенкова для дифференциации вторичных заряженных частиц, образующихся при столкновениях. [12] Это было сделано с использованием двух излучателей RICH с различными показателями преломления для идентификации частиц в разных диапазонах. Детектор Barrel-RICH и детектор Forward-RICH были двумя независимыми детекторами, которые охватывали разные полярные углы. [13]

Камеры слежения

Также в передней части детектора было четыре различных трековых камеры: передние камеры A (FCA) и B (FCB), самый передний трекер (VFT), передние мюонные камеры (MUF) и окружные мюонные камеры (SMC). [6] [7] Передние камеры охватывали различные полярные углы передней части детектора. Мюонные камеры были дальше всего от точки столкновения, поскольку мюоны могут проходить через калориметры . [ 6]

Калориметры и счетчики

Детектор DELPHI в ЦЕРНе

Система электромагнитной калориметрии состояла из двух очень передних калориметров и двух калориметров с малым углом. Высокоплотная проекционная камера (HPC) представляла собой цилиндрический электромагнитный калориметр, установленный на внутренней стороне соленоида снаружи OD. [14] Прямой электромагнитный калориметр (FEMC) состоял из двух дисков диаметром 5 м, изготовленных из свинцового стекла . [15] Дополнительные сцинтилляторы были установлены для того, чтобы гарантировать, что фотоны высокой энергии не улетучатся. [6]

Адронный калориметр (HCAL) позволяет проводить калориметрические измерения энергии адронов. Это детектор отбора проб газа , который встроен в ярмо магнита и охватывает определенную область полярного угла. [16]

Светимость измеряется с помощью калориметра с малым углом (STIC) и метчика с очень малым углом (VSAT). Для измерения светимости необходимо подсчитать количество событий известного процесса, который в эксперименте DELPHI был выбран как рассеяние Баба под малыми углами. STIC представляет собой свинцово-сцинтилляционный калориметр, состоящий из двух цилиндрических детекторов по обе стороны от области взаимодействия, которая охватывает большую угловую область. [17] VSAT состоит из четырех модулей калориметра и обнаруживает электроны и позитроны, произведенные при рассеянии Баба. [18]

Система спускового крючка

Целью триггерной системы для DELPHI является выбор всех событий из исходных электрон-позитронных взаимодействий. Триггерная система имеет четыре уровня селективности возрастающей природы (T1, T2, T3, T4), используя вклад данных от каждого субдетектора для информирования о решении триггера первых двух уровней. Последние два уровня являются программными фильтрами. [19]

Результаты

DELPHI: Первые частицы W

Данные, полученные с помощью DELPHI, позволили
е+

е−
→
Вт+

Вт−
 реакция, которая будет изучена впервые. Это было сделано с помощью энергий центра масс, превышающих порог образования пары WW . Из данных масса W-бозона была определена как 80,40 ± 0,45 ГэВ/c2 , которая затем была объединена с результатами других коллабораций LEP для получения окончательного результата, совместимого с другими экспериментами. [20]

Бозон Хиггса также представлял большой интерес для эксперимента DELPHI, поскольку бозоны Хиггса рождаются в
е+

е−
столкновения. Сечение этого взаимодействия сильно зависит от массы Хиггса, поэтому его можно рассчитать из измерений. Массу бозона Хиггса не удалось определить с помощью DELPHI, поэтому можно было указать только предел исключения массы. [21]

Кроме того, во время набора данных LEP1 в 1989-1995 годах были исследованы адронные и лептонные распады Z-бозона при 91 ГэВ и получены ширины различных ветвей. Результаты хорошо согласуются с предсказаниями и ожиданиями стандартной модели . [22] Позднее в 1995 году эксперимент проводился при промежуточных энергиях 130 и 136 ГэВ, где, вместе с другими экспериментами LEP, полученные результаты согласуются с предсказаниями модели. [23]

Ссылки

  1. ^ Массивы детекторов Архивировано 25 ноября 2007 г. в Wayback Machine , Big Bang Science , брошюра, Particle Physics and Astronomy Research Council. Доступно онлайн 30 ноября 2007 г.
  2. ^ ab Детектор с идентификацией лептонов, фотонов и адронов DELPHI: описание уровня подфондов Архивировано 30.05.2008 в Wayback Machine , Архив ЦЕРНа . Доступ онлайн 30 ноября 2007 г.
  3. ^ ab "Коллайдер LEP ЦЕРНа и детектор DELPHI". delphi-www.web.cern.ch . Получено 08.08.2023 .
  4. ↑ Европейский коллайдер получает короткую отсрочку, BBC News , 14 сентября 2000 г. Доступно онлайн 30 ноября 2007 г.
  5. ^ "Посещение DELPHI". delphi-expo.web.cern.ch . Получено 2023-08-21 .
  6. ^ abcdefg Детектор DELPHI на коллайдере LEP ЦЕРНа, ЦЕРН. Доступ онлайн 30 ноября 2007 г.
  7. ^ abc Abreu, P.; Adam, W.; Adye, T.; Agasi, E.; Ajinenko, I.; Aleksan, R.; Alekseev, GD; Alemany, R.; Allport, PP; Almehed, S.; Alvsvaag, SJ; Amaldi, U.; Amato, S.; Andreazza, A.; Andrieux, ML (1996-08-11). "Характеристики детектора DELPHI". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 378 (1): 57–100. Bibcode : 1996NIMPA.378...57A. doi : 10.1016/0168-9002(96)00463-9. hdl : 10550/33900 . ISSN  0168-9002. S2CID  55852429.
  8. ^ Борисов, Г.; Мариотти, К. (1996-03-21). "Точная настройка разрешения параметра удара трека детектора DELPHI". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях, раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 372 (1): 181–187. Bibcode : 1996NIMPA.372..181B. doi : 10.1016/0168-9002(95)01287-7. ISSN  0168-9002.
  9. ^ Бреннер, Р. (1997-02-11). "Модернизация вершинного детектора для формирования центральной части кремниевого трекера в DELPHI". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . Труды 5-го международного семинара по вершинным детекторам. 386 (1): 6–10. Bibcode :1997NIMPA.386....6B. doi :10.1016/S0168-9002(96)01088-1. ISSN  0168-9002.
  10. ^ Delphi Collaboration (1991-06-01). "Детектор DELPHI в LEP". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 303 (2): 233–276. Bibcode : 1991NIMPA.303..233D. doi : 10.1016/0168-9002(91)90793-P. ISSN  0168-9002.
  11. ^ Brand, C.; Cairanti, S.; Charpentier, P.; Delikaris, D.; Delpierre, P.; Foeth, H.; Heck, BW; Hilke, HJ; Sancho, A.; Wildman, J.; Aubret, C.; Billoir, P.; Boutonnet, C.; Courty, P.; Crozon, M. (1989-11-10). "Временная проекционная камера DELPHI". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 283 (3): 567–572. Bibcode : 1989NIMPA.283..567B. doi : 10.1016/0168-9002(89)91417-4. ISSN  0168-9002.
  12. ^ Анассонцис, Э.Г.; ван Апелдорн, Г.; Ария, Э.; Обрет, К.; Байон, П.; Берст, доктор медицинских наук; Блох, Д.; Бурдариос, К.; Брюммер, Н.; Брюне, Ж.М.; Кэрри, П.; Шеври, М.; Кристофель, Э.; Д'Альмань, Б.; Ван Дам, П. (1 декабря 1992 г.). «Черенковский счетчик Barrel Ring Imaging компании DELPHI». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 323 (1): 351–362. Бибкод : 1992NIMPA.323..351A. дои : 10.1016/0168-9002(92)90315-У. ISSN  0168-9002.
  13. ^ Альбрехт, Э.; ван Апелдорн, Г.; Августин А.; Байон, П.; Батталья, М.; Блох, Д.; Будинов Э.; Брюне, Ж.М.; Кэрри, П.; Кавалли, П.; Кристофель, Э.; Давенпорт, М.; Дракос, М.; Эклунд, Л.; Эрзен, Б. (21 августа 1999 г.). «Работа, оптимизация и производительность детекторов DELPHI RICH». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 433 (1): 47–58. Бибкод : 1999NIMPA.433...47A. дои : 10.1016/S0168-9002(99)00320-4. ISSN  0168-9002.
  14. ^ Cattai, A.; Fischer, HG; Iversen, PS; Panter, M.; Ullaland, O.; Urgin, JR; Navarria, F.; Ragazzi, S.; Berggren, M. (февраль 1985 г.). "Высокоплотная проекционная камера для эксперимента Delphi в LEP". IEEE Transactions on Nuclear Science . 32 (1): 705–710. Bibcode : 1985ITNS...32..705C. doi : 10.1109/TNS.1985.4336926. ISSN  0018-9499. S2CID  31877457.
  15. ^ Checchia, P.; Galeazzi, G.; Gasparini, U.; Lippi, I.; Mazzucato, M.; Pegoraro, M.; Pinori, C.; Simonetto, F.; Ventura, L.; Zumerle, G.; Lopez, A.; Marco, J.; Ruiz, A.; Bianchi, F.; Cirio, R. (1989-02-01). "Характеристики переднего электромагнитного калориметра (FEMC) для торцевых крышек детектора DELPHI". Ядерные приборы и методы в исследованиях физики. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 275 (1): 49–58. Bibcode : 1989NIMPA.275...49C. doi : 10.1016/0168-9002(89)90335-5. ISSN  0168-9002.
  16. ↑ Booth, PSL (1991-08-15). «Эксперимент DELPHI». Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Серия A: Математические, физические и инженерные науки . 336 (1642): 213–222. Bibcode : 1991RSPTA.336..213B. doi : 10.1098/rsta.1991.0074. ISSN  0962-8428. S2CID  123214447.
  17. ^ Кампорези, Т; Харрис, Ф; Валлацца, Э; Трейль, Д; Мариотти, К; Корацинос, М; Рудо, П. (26 апреля 1995 г.). «Отчет DELPHI для LEP200 WG4 о регионе взаимодействия» (PDF) . ЦЕРН.
  18. ^ Ярлског, Кристина (26 августа 1995 г.). "Оценка точки взаимодействия и вариации параметров пучка в DELPHI с VSAT" (PDF) . Лундский университет .
  19. ^ Bocci, V; Booth, PS L; Bozzo, M; Branco, A; Buytaert, J; Cairanti, S; Canale, V; Carniel, R; Cerrito, L; Charpentier, Ph; Donszelmann, M; Formenti, F; Fuster, J; Gaspar, C; Gavillet, Ph (1995-08-15). "Архитектура и производительность триггерной системы DELPHI". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 362 (2): 361–385. Bibcode : 1995NIMPA.362..361B. doi : 10.1016/0168-9002(95)00289-8. ISSN  0168-9002.
  20. ^ Филлипс, Хайвел Т. (1997), Курсуноглу, Бехрам Н.; Минц, Стефан Л.; Перлмуттер, Арнольд (ред.), «Результаты физики W из Дельфи», Физика высоких энергий и космология: празднование влияния 25 лет конференций в Корал-Гейблс , Бостон, Массачусетс: Springer US, стр. 223–235, doi :10.1007/978-1-4615-5397-7_21, ISBN 978-1-4615-5397-7, получено 2023-08-09
  21. ^ Адам, В. (1997), Курсуноглу, Бехрам Н.; Минц, Стефан Л.; Перлмуттер, Арнольд (ред.), «Поиск новых частиц с помощью Delphi на LEP2», Физика высоких энергий и космология: празднование влияния 25-летия конференций в Корал-Гейблс , Бостон, Массачусетс: Springer US, стр. 211–222, doi :10.1007/978-1-4615-5397-7_20, ISBN 978-1-4615-5397-7, получено 2023-08-09
  22. ^ Амальди, Уго (9 августа 1991 г.). «Обзор DELPHI и его результатов». Conf. Proc. C. 900802V1: 352–359.
  23. ^ Lu, W (1996). «Сечения и КХД при 130 ГэВ – 140 ГэВ». 31-е встречи в Морионде: КХД ​​и высокоэнергетические адронные взаимодействия : 229–234.
  • Официальный сайт
  • Запись для эксперимента DELPHI на INSPIRE-HEP
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=DELPHI_experiment&oldid=1252345833"