CLAS 검출기
CLAS detectorCEBAF Large Acceptance Spectrometer(CLAS)는 미국 버지니아주 뉴포트 뉴스에 있는 제퍼슨 연구소의 실험 홀 B에 있는 핵 및 입자 물리학 검출기입니다.세계 각국에서 온 200명 이상의 물리학자(CLAS 콜라보레이션)가 공동으로 핵물질의 성질을 연구하는데 사용된다.
제퍼슨 연구소의 가속기에서 나오는 0.5~12.0 GeV 전자빔은 CLAS 시스템을 수용하는 실험 홀인 "홀 B"로 보내집니다.들어오는 빔의 전자 또는 광자는 CLAS의 중심에 위치한 물리적인 "표적"에 있는 원자의 핵과 충돌합니다.이러한 충돌은 일반적으로 새로운 입자를 생성하며, 종종 표적 핵자(원자와 중성자)가 친숙한 양성자와 중성자의 무거운 질량의 버전에 잠깐 들뜬 후에 발생한다.중간 질량의 단수명 입자인 메손(meson)이 만들어질 수 있다.산란 전자와 더 오래 산란된 입자는 CLAS 검출기를 통과하여 측정됩니다.입자 물리학자들은 이러한 측정치를 사용하여 양성자와 중성자의 기본 구조를 추론하고 이러한 새로운 입자를 만드는 상호작용을 더 잘 이해한다.
CLAS 검출기 시스템은 1998년부터 2012년 5월까지 운영되었다.그 후 몇 년 동안 아카이브된 데이터의 분석이 계속되었으며, 이는 출판물에서 확인할 수 있습니다.2012년부터 CLAS12라는 유사하지만 새로운 시스템이 구축되어 2017년부터 입자 빔으로 운영을 시작했습니다.
디텍터 기능 개요
CLAS 검출기는 하드론 입자 물리학 분야에서 매우 큰 수용성을 가지고 있다는 점에서 주목을 받았다. 즉, 전자-양성자 충돌에서 생성된 거의 모든 입자의 운동량과 각도를 측정했다는 것이다.대략 구형인 그 검출기는 지름이 30피트였다.그것은 전형적으로 액체 수소로 이루어진 작은 실린더 또는 중수소(중성자와 중성자로 구성된 핵)였던 물리 목표물을 둘러싸고 있었다.
각 입자-표적 충돌은 "이벤트"라고 불립니다.입자 검출기에 의해 측정된 각 이벤트를 평균 초당 수천 이벤트까지 기록하는 정교한 데이터 수집 시스템이다.그런 다음 이 데이터는 컴퓨팅 프로세서의 "농장"으로 전송됩니다.물리학자 팀은 새로운 종류의 입자 또는 양성자의 기초 구조와 관련된 정보를 찾아 사건을 분석합니다.
디텍터 설명
CLAS 검출기의 다이어그램은 유지보수를 위해 부분적으로 당겨 열었을 때의 검출기 사진과 함께 그림에 나와 있습니다.물리 목표물이 중심에 있다.하전입자는 매우 전방(빔) 및 후방(빔) 방향을 제외한 거의 모든 방향에서 검출되며 6개의 트로이덜 자기장 코일이 차지하는 방위 방향도 제외된다.검출기는 입자 경로를 추적하거나 입자 비행 시간을 기록하는 연속된 입자 검출기 층과 함께 중첩된 형태로 설계되었다.트로이덜 자석장은 타깃에서 하전된 입자가 빔 라인에서 원호 모양으로 구부러지거나 빔 라인에서 멀어지게 합니다.목표물을 벗어난 입자는 먼저 타이밍 카운터를 통과하여 궤적의 시작을 등록합니다.입자는 세 개의 드리프트 챔버를 통과합니다. 드리프트 챔버는 자기장을 통과하는 경로를 추적하여 운동량을 결정합니다.
자기장 밖에서 타이밍 검출기 층이 목표물로부터 약 4미터 떨어진 거리에서 입자의 통과 시간을 측정한다.파티클 트랙의 경로 길이를 이동 시간으로 나누면 속도를 얻을 수 있습니다.입자의 운동량과 속도를 아는 것은 그 질량을 통해 입자를 식별할 수 있게 한다.CLAS 검출기에는 전자를 파이온과 같은 다른 유형의 입자와 구별하는 것이 목적인 전진 방향의 검출기(체렌코프 카운터 및 전자 열량계)도 추가로 포함되어 있습니다.
물리 프로그램
CLAS를 사용하여 두 가지 범주의 실험이 수행되었습니다: 빔의 전자를 사용하는 것과 전자 빔을 사용하여 생성된 소위 실제 광자를 사용하는 것입니다.전자 산란을 이용한 실험은 주로 다양한 핵 이하의 "길이 척도"에서 양성자의 구조와 그들의 들뜸을 조사한다.실제 광자 빔을 사용한 실험은 주로 중간자와 들뜬 중입자의 생성과 붕괴를 조사한다.
CLAS 프로그램에서 도출된 과학기술 논문 목록은 이 문서의 하단에 링크되어 있습니다.다음의 토픽 리스트에서 볼 수 있듯이, 취급하는 질문의 범위는 광범위합니다.
- 핵자 들뜸 상태의 생성 및 붕괴를 연구하기 위한 핵자에 대한 비탄성 전자 산란
- 하이페론 사진 및 전기 제작, 지면 상태 스펙트럼 및 들뜬 이상한 바리온 탐색
- 쿼크 모델에서 설명되지 않은 중간자 상태를 탐색하는 핵자 외 중간자 광생성
- 핵내 핵자 간의 상관관계를 연구하기 위한 핵표적물의 전기분해
- 편광빔 및/또는 표적을 이용한 중간자 생성에 의한 심층탄성 전자 산란으로 핵자 내 쿼크의 완전한 3D 분포를 연구한다.
협력기관(1989년 이후 누적)
- 애리조나 주립 대학교 - 애리조나 주 템프
- 캘리포니아 주립 대학교 - 캘리포니아 주, 도밍게즈 힐스
- 카네기 멜론 대학교 - 피츠버그, 펜실베이니아
- 미국 가톨릭 대학교 - 워싱턴 DC
- CEA-Saclay - 프랑스, Gif-sur-Yvette
- 크리스토퍼 뉴포트 대학교, 버지니아 주 뉴포트 뉴스
- 플로리다 국제 대학교 - 마이애미, 플로리다 주
- 플로리다 주립 대학교 - 탤러해시, 플로리다 주
- 조지 워싱턴 대학교 - 워싱턴 DC
- 아이다호 주립 대학교 - 포카텔로, ID
- INFN, Laboratori Nazionali di Frascati - 이탈리아, Frascati
- INFN, Sezione di Genova - Genova, 이탈리아
- 체격연구소 누클레어 - 오르세, 프랑스
- ITEP - 러시아 모스크바
- 제임스 매디슨 대학교 - 버지니아 주 해리슨버그
- 경북대학교 - 대한민국 대구
- 모스크바 주립 대학교 - 모스크바, 러시아
- 미시시피 주립 대학교 - 미스 스테이트, MS
- 노퍽 주립 대학교 - 버지니아 주 노퍽
- 노스캐롤라이나 농업 기술 주립 대학교 - 그린스보로, NC
- 오하이오 대학교 - 아테네, 오하이오 주
- Old Dominion University - 버지니아주 노퍽
- Rensselaer 폴리테크닉 인스티튜트(뉴욕주 트로이)
- 라이스 대학교 - 텍사스 주 휴스턴
- 윌리엄 앤 메리 대학 - 버지니아 주 윌리엄스버그
- 토마스 제퍼슨 국립 가속기 시설 - 버지니아 주 뉴포트 뉴스
- Union College - 뉴욕주 Scheectady
- Universidad Técnica Federico Santa Maria - 칠레, 발파라이소
- 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 - 로스앤젤레스, 캘리포니아
- 코네티컷 대학교 - 스토어스, CT
- 에든버러 대학교 - 스코틀랜드 에든버러
- 글래스고 대학교 - 글래스고, 스코틀랜드
- 매사추세츠 대학교 - 매사추세츠 주 애머스트
- 뉴햄프셔 대학교 - 더럼, NH
- 파리 대학교 - 11일 - 오르세, 프랑스
- 리치몬드 대학교 - 버지니아 주 리치몬드
- 사우스캐롤라이나 대학교 - 컬럼비아, SC
- 버지니아 대학교 - 버지니아주 샬럿스빌
- 버지니아 폴리테크닉 인스티튜트 - 버지니아 주 블랙스버그
- 예레반 물리학 연구소 - 예레반, 아르메니아
