Квантовая хромодинамика

Математика
Типовой расчет по математике
Функции нескольких переменных
Примеры вычисления интегралов
Кратные интегралы
Криволинейные и поверхностные интегралы
Физика лабораторные работы
Строение атомов
Явление электромагнитной индукции
Законы сохранения в механике
Понятие о внутреннем трении
Интерференция света
Оптическая пирометрия
Изучение цепи переменного тока
Ядерные реакторы
Ядерная физика
Электротехника
Лекции, лабораторные и примеры расчета из курсовой
Трехфазные трансформаторы
Постоянный ток
Сила и плотность тока
Электрическая емкость. Конденсаторы
Закон Ома для замкнутой цепи
Закон Ома для однородного участка цепи
Сопромат
Контрольная работа по сопромату
Методика решения задач
Дополнительные задачи на сдвиг
Сложное сопротивление
Действие динамических нагрузок
Начертательная геометрия
Начертательная геометрия
Построить три проекции призмы
Машиностроительное черчение
Метрические задачи
Обозначения шероховатости поверхности
Основы теории теней
Введение в черчение
Информатика
Архитектура персонального компьютера
Программное обеспечение персонального компьютера
Операционная система Windows
Типы локальных сетей
Система управления базами данных MS Access
Операционная система Linux
Техническое обслуживание компьютера
Инструменты для разборки и чистки
Переформатирование жесткого диска
Системы резервирования данных
Гарантийные обязательства и сервисное обслуживание
Программы для восстановления данных
Ланшафт, архитектура
Ландшафтная архитектура
История и стили в архитектуре
Орнаментальное искусство
Орнаменты древнего мира
Древнегреческое орнаментальное искусство
Орнаменты Классицизма, Ампира, Модерна
Художественные стили
Авангардизм
Модернизм
Романский стиль
Ампир
Рококо
Буддизм
Модерн
Готическое искусство
Арт-дизайн
Зарождение арт-дизайна в проектировании мебели
Общие черты и этапы развития культуры ХХ века
Изобразительное искусство и архитектура
Важнейшее искусство XX века – кино
Русская усадьба
Максим Горький в семейной родословной
Кандинский
МОНДРИАН, ПИТ
АБСТРАКЦИОНИЗМ
Суть дизайнерской деятельности
Создание дизайн-концепции
Приемы озеленения территорий
Зонирование сада
Камень для ландшафтного дизайна

Чувствительная область камеры в направлении Z вдоль пучка примерно 1,8 м при полном размере 2,5 м. Разработка конструкции камеры, изготовление арок и внутренних проволочных модулей осуществлялась в Петербургском Институте Ядерной Физики, Гатчина. Электроника считывания и внешняя инфраструктура камер (высоковольтная система, коммутация между внутренними проволочками и внешней регистрирующей электроникой, система охлаждения и др.) разрабатывались в Университете в Стони Брук.

 Каждая арка разбита по азимутальному углу  на 20 секторов по 4,5o каждый. Боковые части арки разделены на сектора ребрами жесткости. Камера собирается из независимых модулей установленных последовательно в каждом секторе вдоль радиуса: X1, U1, V1, X2, U2, V2. Расположение модулей в секторе показано на Рис. 6.

 

 Рис. 6. Расположение модулей и проволочных плоскостей в одном секторе дрейфовой камеры. Отдельно на вставке показана конфигурация чередования проволок-электродов в анодной (она же сигнальная) плоскости. Справа показан вид на проволочки сверху арки вдоль радиуса. Условно отмечено направление проволок в модулях типа X и в стерео модулях UV.

 Каждый модуль содержит чередующиеся по  4 анодные и 4 катодные плоскости. Они обеспечивают промежутки дрейфа в 2-2,5 см в  направнении. В X-модуле по радиусу расположено 12 слоев сигнальных проволок. Каждый U и V модуль содержит по 4 сигнальных плоскости, расположенных по радиусу. В результате мы имеем в анодной плоскости совокупность из 12+4+4+12+4+4=40 чуствительных проволок по радиусу арки. Полное число  каналов для двух камер равно 12800.

 Электроника считывания с дрейфовых камер разрабатывалась группой из американской Национальной Лаборатории в Ливерморе совметно с группой Университета в Стони Брук. Электроника считывания состоит из трех основных частей: усилителей с формирователями сигналов, время-цифровых преобразователей с буферизацией информации и системы организации считывания. Электроника находится непосредственно на камере и размещается в 20 секторах с каждой стороны камер. Считывание информации в каждом секторе происходит по оптоволокну.

Одной из сложных технических задач была проблема выделенного электроникой тепла, которое составляет примерно 1,5 киловатт на каждую сторону считывания камеры. Было отдано предпочтение варианту водяного охлаждения с использованием технологии тепловых трубок.

Следующей задачей при разработке считывающей электроники было обеспечение ее помехоустойчивости от высокочастотных генераций и возможных шумовых наводок на проволоки и предусилители. Из-за компактности детекторов и электроники в центральном спектрометре вопрос стабильности электроники являлся черезвычайно важным. Проблема устойчивости системы считывания с DC решалась сразу несколькими способами. Во-первых, все платы электроники являются 9- или 10-слойными с максимальным внутренним экранированием высокочастотных линий. Во-вторых, решающим фактором является способ вывода сигналов из камеры и их соединение с усилителями. Это в свою очередь неразрывно всязано с системой подачи высоковольтных напряжений и их фильтрации. Комплексный подход к разработке высовольтной системы и методу вывода сигналов из объема камеры позволил добиться надежной помехоустойчивой работы дрейфовых камер.

Падовые камеры (PC1, PC2, PC3) использовались при поиске треков и для отсечения фоновых частиц. Они являются многопроволочными пропорциональными камерами. Каждый детектор состоит из проволочной анодной плоскости, которая расположена в газовом объеме между двумя твердыми катодными плоскостями. Одна из катодных плоскостей сегментирована в виде падов или пикселей. Заряд, наведенный на пады катода в результате газового усиления на аноде, считывается электроникой и дает 2-мерную координату трека. РС1 имеют разрешение 1,7 мм по z-координате и около 3 мм для межанодного направления. В РС2 и РС3 разрешение вдвое хуже. Каждые тип камер разбит по азимутальному углу на 8 независимых секций. Полное число каналов электроники равно 172,8 тысяч. Рабочий газ DC и PC 50% аргона и 50% этана.

Детекторы идентификации частиц TOF и RICH использовались для оценки абсолютного импульса (TOF) и для отсечения фонов (RICH). Время-пролетная система (TOF), расположенная в Восточном плече, перекрывает только 1/4 часть аксептанса плеча и измеряет время пролета частицы из вершины взаимодействия на базе около 5 метров. TOF имеет временное разрешение порядка 100 пикосекунд. При известном импульсе TOF позволяет идентифицировать частицы по массе.

В обоих плечах центрального спектрометра расположены детекторы черенковского излучения RICH. Основной задачей RICH является выделение электронов на большом фоне пионов. Детекторы заполняются углекислым газом при атмосферном давлении и имеют объем по 40 м3 с размером входного окна 8,9 м2.

Детекторы глобальных параметров соударений BBC, ZDC, FCAL позволяют в ядро-ядерных столкновениях определить общие характеристики взаимодействия, такие, как момент столкновения, множественность частиц, плоскость реакции, прицельный параметр. BBC обеспечивают временную отметку и положение по z-координате для каждого взаимодействия. Это время является стартом для время-пролетной системы TOF. Совпадение сигналов с двух BBC является основным минимальным триггером первого уровня для запуска считывания остальных детекторов PHENIX. BBCs представляют собой две сборки счетчиков черенковского излучения из кварцевого стекла со считыванием фотоумножителями и расположены сразу за полюсами центрального магнита на рассоянии 144 см от центра спектрометра, Рис. 4. Одна сборка состоит из 64 фотоумножителей с приклеенными радиаторами толщиной 3 см. Для оценки центральности события используется суммарный сигнал с фотоумножителей BBC. Величина этого сигнала линейно растет с числом детектируемых частиц в BBC.

Помимо BBC для определения центральности используются ZDC. ZDC расположены на расстоянии в 18 метров от середины центрального спектрометра под нулевым углом по направлению пучков за первым отклоняющим магнитом DX, Рис. 4, который отклоняет все заряженные частицы. За счет этого ZDC регистрируют нейтроны-спектаторы или испарительные нейтроны, которые являются остатками непровзаимодейтствовавших ядер. Сигналы из ZDC используются для выработки триггеров, для временных измерений и определения положения вершины взаимодействия, для оценки центральности столкновения и для кантроля светимости пучков. Энергетическое разрешение ZDC для одного 100 ГэВ нейтрона составляет 28 ГэВ. На Рис. 7 показан метод селекции событий по центральности с использованием сигналов ZDC и BBC.

Рис. 7. Корреляция энергии, выделенной в ZDC и суммарным зарядом с фотоумножителей BBC. Прямыми линиями показаны области разбивки событий по группам центральности. Самые центральные события расположены справа при максимальном сигнале с BBC.

 

Передние калориметры FCAL или Forward CALorimeters были использованы только для измерений в d+Au столкновениях. Они являются функциональным аналогом ZDC и служат для измерения протонов-спектаторов. FCAL является адронным калориметром. Каждая сборка FCAL расположена за первым магнитом DX, Рис. 4, который отклоняет все заряженные частицы. За счет большего отношения заряд/масса протоны отклоняются на более чем в два раза больший угол, чем непровзаимодействовавшие ядра пучка. Таким образом FCAL регистрирует отклоненные протоны. В случае столкновений d+Au комбинация из ZDC и FCAL, расположеных в области фрагментации дейтрона, позволяет проводить мечение и выделять события протон-ядро или нейтрон-ядро.

В Главе 4 описан анализ экспериментальных данных. Основной задачей анализа является определение значений инвариантных сечений рождения заряженных адронов. Верхний предел спектра по импульсу определяется увеличивающимся фоном при больших импульсах. Этот фон возникает от распадов частиц с малыми импульсами и от взаимодействий в веществе перед детекторами и на полюсах магнита. Продукты распада и вторичные взаимодействия, возникающие на расстоянии от вершины ядерного столкновения, как правило отклоняются от первоначального направления частицы и могут быть восстановлены трековой системой как частицы с большими импульсами. Причина этого заключается в специфике расположения детекторов на PHENIX: трек измеряется на расстоянии в 2 метра от взаимодействия. Распадные частицы с малыми импульсами пересекут только часть зоны магнитного поля и отклонятся на меньший угол, чем это следовало, если бы частица родилась в центре магнитного поля. Потребовалось тщательное исследование таких фонов.

Физические фоны можно разбить на три группы: распад короткоживущих частиц, конверсия фотонов в электроны на веществе, адронные ливни частиц от взаимодействия с веществом и магнитными полюсами. В Таблице 1 представлен перечень частиц, которые при их распаде рождают частицы и будут восстанослены с ложными большими импульсами.

 -конверсия

Распады адронов

Адронные ливни

 e+ + e-

 K±, K0, , , 

 ±anti-p, anti-n

Таблица 1. Частицы дающие вклад в фон при реконструкции импульсов выше 5 ГэВ/с.

Возникновение фона при больших импульсах от распадов частиц иллюстрируется на Рис. 8. На PHENIX треки с большими импульсами ориентированы под небольшими углами вдоль радиального направления. Если дочерняя частица распада имеет небольшой импульс, но в районе положения дрейфовой камеры летит под меньшим углом, то ее восстановленный импульс окажется гораздо больше. За счет специфики кинематики распада основной вклад в фон при больших импульсах дают распады каонов. Другим существенным источником фонов является конверсия фотонов на веществе перед детекторами. Было проведено детальное исследование источников фонов аналитически и моделированием методом Монте Карло.

 

Рис. 8. Пример образования фоновой частицы, реконструируемой с ложным большим поперечным импульсом.  и К-мезоны распадаются на базе между вершиной и дрейфовой камерой. Мюоны распада меняют первоначальное направление родительской частицы и вылетают под углами более близкими к радиальному направлению.

Высшая математика - лекции, курсовые, типовые задания, примеры решения задач