NA61-CD



Kisimpulzusú részecskedetektor a CERN NA61 kísérletben


1. ábra: A kisimpulzusú részecskedetektor (LMPD) felépítése

Az NA61/SHINE (SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment, SPS Nehézion és Neutrínó Kísérlet) egy fix céltárgyas kísérlet a CERN SPS (Super Proton Synchrotron) gyorsítójánál. A kísérlet a proton-proton, proton-atommag, valamint atommag-atommag ütközések során keletkező részecskéket vizsgálja az ütközés középponti energiájának, a nyaláb típusának, valamint a céltárgy tömegszámának függvényében. Célja többek között az erősen kölcsönható anyag fázisszerkezetének tanulmányozása, a hadronikus és kvark-gluon fázis közti fázisátalakulás elméleti számítások által jósolt kritikus pontjának kísérleti igazolása. A kísérlet további céljai referencia adatok gyűjtése neutrínó- (pl. T2K) és kozmikus sugárzás kísérletek (pl. Pierre Auger Observatory) számára, valamint nagy transzverz impulzusú jelenségek vizsgálata proton-proton és proton-atommag ütközésekben. Ehhez a kísérlethez építettük a kisimpulzusú részecskedetektort (Low Momentum Particle Detector, LMPD), aminek feladata a proton-atommag ütközések centralitásának meghatározása.

A kisimpulzusú részecskedetektor egy kis időprojekciós kamra (Time Projection Chamber, TPC), amiben különböző vastagságú abszorber-rétegek találhatók. A TPC előnye, hogy a rajta keresztülhaladó részecske pályájáról három dimenziós képet ad, valamint az ionizációs energialeadás mérésére is alkalmas. Az LMPD-ben található abszorberek szerepe, hogy az alacsony impulzusú részecskéket elnyelik, így azok hatótávolsága (azaz, hogy hányadik abszorber rétegig jutott el az adott részecske) meghatározható. Az ionizációs energia és a hatótávolság méréséből a részecske típusa azonosítható.

2. ábra: A kiolvasó rész szerkezete

A kisimpulzusú részecskedetektor az NA61 kísérletben közvetlenül a céltárgy mellett helyezkedik el. Feladata a céltárgyból, azaz az atommag „szétrobbanásából” származó lassú részecskék (főként protonok) detektálása és azonosítása. Ezen alacsony impulzusú részecskék mérésének a hadronikus kölcsönhatások vizsgálatának szempontjából az a legfontosabb motivációja, hogy az ilyen részecskék száma érzékeny a proton-atommag kölcsönhatás centralitására. Azaz, ha az ütközés centrális, vagyis ha a proton középen találja el az atommagot, akkor több kisenergiás részecske keletkezik, ha pedig perifériális, vagyis ha az atommag „szélét” találja el, akkor kevesebb. Tehát ezen alacsony impulzusú részecskék detektálásával és azonosításával detektorunk alkalmas a proton-atommag ütközés centralitásának meghatározására.

3. ábra: A "field cage" és az abszorber rétegek

A kisimpulzusú részecskedetektor prototípusait, valamint magát a detektort Budapesten építettük meg a REGARD csoporttal. 2011-ben lehetőségünk volt detektorunkkal az NA61 kísérlet nyalábját használva, de a kísérlettől teljesen függetlenül tesztméréseket végezni, valamint adatokat gyűjteni különböző típusú céltárgyakkal. 2012-ben az LMPD teljesen magyar fejlesztésű detektorként, a kísérleti összeállítás fontos részét képezve vett részt az NA61 kísérlet p+Pb méréseiben.

4. ábra: LMPD az NA61 kísérlet céltárgyának két oldalán



Kapcsolódó publikációk

  Hu | En