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科学家在飞机上运输粒子探测器你敢坐吗

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-22 作者:责任编辑NO。邓安翔0215

你可能在飞机上看到过有宠物乃至乐器陪同飞机乘客,可是你曾坐在粒子探测器周围吗?一年多来,美国能源部Lawrence Berkeley国家试验室(Berkeley Lab)的一个小团队一直在拼装、测验和运送探测器部件,以晋级欧洲CERN试验室的Alice(大型离子对撞机试验)探测器阵列。探测器面板作为“乘客”乘坐。伯克利试验室团队的解决方案是:保证这些精心拼装的精美部件从A点到B点完好无缺:将它们作为旅伴对待。爱丽丝是一项核物理试验,旨在将高能铅离子互相磕碰。

并与质子磕碰,以探究被称为夸克胶子等离子体的超热物质的独特状况,这种状况被以为存在于前期世界中。Berkeley Lab是全球五个为晋级项目制作探测器面板(称为“staves”)的地址之一,这将进步Alice探测器内部盯梢体系的功能,包含拍照粒子磕碰快照的分辨率、耐久性和数据搜集速度。伯克利试验室的核物理研讨人员轮番在一个配有肩带定制通明容器中轮番运送四个长探测器隔板。装货时,这个一米长的集装箱重约25磅。搁板堆叠有硅芯片和相关电路和功率元件的序列。

伯克利试验室团队担任的每个隔板有8个传感器模块,每个模块装备14个传感器,每个隔板一共112个传感器。伯克利试验室(Berkeley Lab)核科学部的科学家利奥·格雷纳(Leo Greiner)说:咱们终究为他们购买了商业航班的座位,由于没有其他牢靠的办法让他们抵达那里,格里纳领导的团队致力于爱丽丝探测器晋级组件。该团队使用了探测器模块的机械模型,以了解它们在飞机货舱中的支撑状况,但体现并不好:这些部件显着受损,有些部件断裂了,很显着,运送不可能像咱们开始想象的那样发作。

因而,研讨了在机舱内取得吊杆的最佳办法:一个更受维护的环境。为音阶购买座位的规矩与音乐家想要手艺携带到飞机上贵重乐器的规矩类似。伯克利试验室制作的通明手提箱是为便利机场安全查看而规划,机场X光扫描不是问题,由于探测器组件的规划可以接受更强辐射。一旦登上飞机,研讨人员要求延伸安全带,以安全地将手提箱扣到相邻的座位上。一般道路是从旧金山湾区飞往纽瓦克或华盛顿特区,然后转乘飞往瑞士日内瓦的国际航班。往复行程一般包含两天的游览和两天CERN查看组件是否有任何损坏。

伯克利试验室团队成员在曩昔一年中完结了大约14次这样的游览,最终一次游览方案在本年10月中旬。科学推行变得简单,这种不寻常的随身携带是一个很好的说话初步。尼基·阿帕杜拉(Nikki Apadula)是核科学部的项目科学家,也是爱丽丝团队的成员,他参加了探测器的短途游览并表明说:我花了一整趟去纽瓦克的旅程,用座椅的后背来解说粒子在探测器中的效果。巨大的游览集装箱有时会很费事,事实上,这些东西有一米多长,仅仅很为难,它简直和人相同高,伯克利试验室爱丽丝探测器晋级团队的其他成员。

拼装冷却壁

伯克利试验室团队正在为爱丽丝晋级外筒探测器的中间层奉献60个探测器隔板,这是美国试验室做出的最大奉献。完结的探测器将有七个同心层,这些同心层将包容一共24000个用于检测粒子相互效果的硅传感器。它方案于2020年3月装置,并将于2021年头投入使用。伯克利试验室的探测器拼装是在专门制作塑料墙洁净室环境中进行。研讨人员细心丈量并将八个探测器模块粘在每个冷却壁上,精度一般以几十微米或百万分之一米丈量。

冷却壁具有能让冷水沿其长度循环并避免过热的管子,一切资料(包含附着探测器模块的胶水)都必须通过测验,以保证它们可以饱尝住探测器环境。每个冷却壁都具有沿其长度方向的楔形碳纤维支撑,以及铝电子组件而不是铜,以供给更好的盯梢分辨率,以捕获粒子相互效果,一起抵挡粒子磕碰发生的辐射障碍物。在该项意图前期阶段,Berkeley Lab团队在Berkeley Lab的88英寸回旋加速器中使用了强壮带电粒子束来测验探测器资料的耐久性。

下一代探测器规划

晋级中的探测器根据单片像素探测器技能,这种类型的前期探测器用于布鲁克海文国家试验室相对论重离子对撞机(RHIC)的STAR(RHIC螺线管盯梢器)探测器。Berkeley Lab在这种类型的探测器方面具有特别的专业知识,并为前期的研制做出了奉献。Alice晋级检测器规划为更长的寿数,处理信号的速度比前期检测器快约10倍,而且具有约30微米的单个像素巨细。改善后的分辨率将使研讨人员可以更好区域分在初始铅核磕碰中发生的粒子。

博科园|研讨/来自:劳伦斯伯克利国家试验室

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