KALICE - CALICE

The KALICE (Ca.lorimeter pro Liu Collider Experiment) spolupráce [1] je skupina výzkumu a vývoje více než 280 fyziků a inženýrů z celého světa, kteří společně pracují na vývoji nových vysoce výkonných detektorů pro vysokou energii pozitron -elektron ( ${ displaystyle e ^ {+} e ^ {-}}$ ) experimenty v budoucnosti Mezinárodní lineární urychlovač (ILC). Je součástí evropského projektu EUDET.

Fyzikální požadavky budoucího rozsahu TeV ${ displaystyle e ^ {+} e ^ {-}}$ ILC vyžadují extrémně vysoce výkonnou kalorimetrii. Toho lze nejlépe dosáhnout pomocí jemně segmentovaného systému, který umožňuje rekonstruovat události pomocí takzvaného „přístupu toku částic“ (PFA).^[1]

Kalorimetrové systémy pro experimenty fyziky vysokých energií se obvykle skládají ze tří hlavních subsystémů: elektromagnetický kalorimetr (ECAL) pro detekci elektromagnetických sprch vytvářených elektrony (nebo pozitrony) a fotony, hadronový kalorimetr (HCAL) pro měření hadronem indukovaných sprch a sledování muonů ( nebo takzvaný zachycovač ocasu) k identifikaci vysoce pronikajících částic, jako jsou miony.

CALICE vyvinula prototypy tří hlavních kalorimetrických subsystémů budoucího detektoru: ECAL následovaný HCAL a sledovačem ocasu / muonů (TCMT) a hodnotí výkon alternativních technologických řešení v rámci tohoto kombinovaného systému.

Spolupráce studuje výkonnost těchto kalorimetrů v rámci dlouhého podrobného programu ECAL a několika možností vysoce granulárních analogových a digitálních kalorimetrů s citlivými vrstvami plynu nebo plastu scintilátor. Podskupina dlaždic [2] postavil jeden kubický metr ocelový / scintilátorový sendvičový vzorkování hadronového kalorimetru zvaného fyzikální prototyp pro sérii studií v různých testech paprsky částic.

Vysoké zrnitosti je dosaženo 38 vrstvami dlaždic scintilátoru. Každá vrstva je 2 cm silná ocelová deska 90 × 90 cm² následuje 0,5 cm scintilátorová destička, která se skládá z více než 200 scintilátorových dlaždic.

Mozaika vrstev HCAL vykazuje sto 3 × 3 cm² dlaždice uprostřed, obklopené velkou plochou pokrytou 6 × 6 cm² dlaždice a nakonec ohraničené pruhem 12 × 12 cm² dlaždice. Těchto téměř 8 000 dlaždic se čte jednotlivě pomocí vláken posunujících vlnovou délku, která osvětlují malý křemík fotonásobiče namontované na každé dlaždici a necitlivé na velká magnetická pole.

Současný stav

Nyní probíhá velmi důležitá experimentální část tohoto projektu: kombinovaný program zkušebních paprsků zahrnující vystavení kombinovaného prototypového kalorimetrického systému skutečným paprskům částic z různých urychlovačů a následnou analýzu dat. Ve studiích s testovacím paprskem byl Tile-HCAL s efektivní tloušťkou 4,5 délky jaderné interakce ( ${ displaystyle lambda}$ ) je veden elektromagnetickým kalorimetrem (křemík-wolfram) poblíž 1 ${ displaystyle lambda}$ v tloušťce a následuje 5- ${ displaystyle lambda}$ lapač silných ocasů k měření úniku hadronové sprchy.

Kalorimetr pro odběr vzorků byl kalibrován tak, aby získal svůj signál vs. závislost energie dopadajících částic pomocí testovacích paprsků různých druhů dopadajících částic se známými energiemi v rozsahu od 4 GeV do 120 GeV. Opravy nelinearity kalorimetru a vlivu vnější teploty byly vzaty do kohouta. U zkušebních paprsků s energií 50 GeV byla přesnost rekonstrukce energie přicházejících částic odhadována na téměř 4%.

Zjištěno pion trať v ECAL (červená) s prodloužením a sprcha v HCAL (zelená)

Vzhledem k určitému počtu neznámých přicházejících částic je možné rekonstruovat jejich energie pomocí obrázku částicních sprch z kalorimetru. Tento obrázek musí být analyzován PFA ^[2] program. Kromě toho nová hloubková analýza (DA)^[3] byly vyvinuty algoritmy k oddělení různých druhů sekundárních částic uvnitř sprch, aby se zlepšila energetická rekonstrukce.

Bezprecedentní zrnitost prototypu kalorimetru CALICE poskytuje příležitost vyzkoušet koncept toku částic. V současné době probíhají práce na kontrole výstupní kvality programů PFA. Vzhledem k velkému množství údajů o zkušebním paprsku je možné použít jako vstupní informace pro tyto programy skutečné události namísto simulovaných. Protože ve zkušebních paprskech jsou všechny částice téměř ve stejné poloze souřadnic, vytvářejí se umělé události skládající se z několika příchozích částic oddělených určitou vzdáleností, aby se zkontrolovalo, zda program PFA může správně rekonstruovat příchozí částice.

externí odkazy

Vědecké publikace o spolupráci CALICE INSPIRE-HEP

Reference

^ J. C. Brient, Zlepšení rekonstrukce trysek metodou toku částic: Úvod, připraveno na 11. mezinárodní konferenci o kalorimetrii ve fyzice vysokých energií (Calor 2004), Perugia, Itálie, 28. března - 2. dubna 2004.
^ M. Thomson, kalorimetrie a tok částic na ILC, prezentace na fóru RAL HEP, 7. května 2005.
^ V. Morgunov a A. Raspereza, nový 3D klastrový algoritmus a separace dvou částic pomocí Tile HCAL, prezentace na mezinárodní konferenci o lineárních urychlovačích LCWS 2004, Paříž, 2004.

[1] J. C. Brient, Zlepšení rekonstrukce trysek metodou toku částic: Úvod, připraveno na 11. mezinárodní konferenci o kalorimetrii ve fyzice vysokých energií (Calor 2004), Perugia, Itálie, 28. března - 2. dubna 2004.

[2] M. Thomson, kalorimetrie a tok částic na ILC, prezentace na fóru RAL HEP, 7. května 2005.

[3] V. Morgunov a A. Raspereza, nový 3D klastrový algoritmus a separace dvou částic pomocí Tile HCAL, prezentace na mezinárodní konferenci o lineárních urychlovačích LCWS 2004, Paříž, 2004.

[1]

[2]

[3]