Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Клайнкнехт К. -> "Детекторы корпускулярных излучений" -> 59

Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.

Клайнкнехт К. Детекторы корпускулярных излучений — M.: Мир, 1990. — 224 c.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка): detkorpus1990.pdf
Предыдущая << 1 .. 53 54 55 56 57 58 < 59 > 60 61 62 63 64 .. 65 >> Следующая

Как показали первые измерения [9], количество заряженных продуктов реакции в неупругих протон-антипротонных столкновениях возрастает логарифмически с энергией в системе центра масс и при Vs = 540 ГэВ достигает значения 25. Каждое событие, зарегистрированное на этом детекторе, содержит примерно 105 бит информации. Несмотря на это, коллаборации UA 1, а также в другом эксперименте коллаборации UA 2 в 1983 г. удалось из огромной массы элементарных событий выделить примерно 100 таких, в которых были рождены кванты слабого взаимодействия, векторные
8.7. Детекторы для поиска распада протона
207
бозоны W± и Z0. Массы этих бозонов (примерно 100 масс протона) оказались именно такими, какие предсказывались теорией, объединяющей слабые и электромагнитные взаимодействия.
8.7. Детекторы для поиска распада протона
Единое описание электромагнитных и слабых взаимодействий было достигнуто с помощью модели Глэшоу — Салама на основе SU(2) X и(1)-симметрии. Открытие и точное измерение слабых нейтральных токов в реакциях с нейтрино и наблюдение нарушения четности в рассеянии поляризованных электронов на дейтерии дали этой модели важную экспериментальную основу, а открытие векторных бозонов W± и Z0 заложило экспериментальный краеугольный камень для теории. Дальнейшее объединение этого электрослабого взаимодействия с сильными взаимодействиями между кварками, которые описываются квантовой хромо динамикой, возможно в «Теориях Великого Объединения» (GUT), в основе которых лежат группы симметрии SU(5) или SO(IO). В таких моделях кварки и лептоны принадлежат к одному и тому же семейству элементарных частиц. Следствием таких теорий является распад протона на мезоны и лептоны, в которых нарушается закон сохранения бари-онного числа. В модели SU(5) предпочтительной модой распада протона является р-> е+ тг°, в других моделях среди продуктов распада имеются &мезоны. Предсказываемое время жизни протона по порядку величины составляет 1030 лет. Поиск такого распада требует детекторов с очень большой массой, поэтому здесь может идти речь об использовании в качестве материала детектора только самых дешевых материалов, таких как вода и железо.
В водных детекторах регистрируется черенковское излучение быстрых продуктов распада протона (электроны и мюоны с обоими знаками заряда); при этом используются несколько тысяч ФЭУ, которые необходимо установить в резервуаре с водой. В детекторе коллаборации Ирвайн — Мичиган — Брукхейвен (1MB) используются 2408 ФЭУ с диаметром фотокатода ПО мм, которые распределены в объеме воды массой 6880 т (рис. 8.18). Сверху детектор защищен слоем грунта толщиной 660 м, он расположен в соляной шахте в Мортоне под озером Эри. В другом подобном, но еще более крупном эксперименте на свинцовом руднике в Японии (1000 м под поверхностью земли) используются специально для этого разработанные ФЭУ со сферическим катодом диаметром
508 мм (рис. 4.3).
208 8. Примеры применения детекторов
Рис. 8.18. Детектор для поиска распада протона коллаборации Ирвайн — Мичиган — Брукхейвен (1MB), использующий 2048 ФЭУ с диаметром фотокатода 100 мм, погруженные в воду в резервуаре. Используется конус черенковского света для регистрации частиц с ? > 0,75 [38].
Альтернативой этим черенковским детекторам являются калориметрические детекторы, которые представляют собой сандвич из стальных пластин и позиционно-чувствительных счетчиков. Модульная структура такого детектора показана на рис. 8.19. Между стальными пластинами толщиной 1,5 мм располагается либо слой газоразрядных камер, либо слой пропорциональных счетчиков в гейгеровском режиме. Этот детектор установлен во французском туннеле Фреджюс и создан коллаборацией Сакле — Орсей — Aa-хен — Вупперталь, он имеет общую массу около 1000 т и объем 6 X 6 X 12 м3 (рис. 8.20). В отличие от черенковских детекторов он чувствителен также к коротким следам заряженных частиц, так что
Рис. 8.19. Структура калориметра детектора Фреджюс [172]. / — газоразрядные камеры; 2 —стальные листы 2x1,5 мм; 3 — гейгеровские счетчики.
8.7. Детекторы для поиска распада протона
209
Рис. 8.20. Детектор для поиска распада протона в туннеле Фреджюс во время монта жа в камере. Размеры установки 6x6x9 м3, масса детектора 900 т [182],
можно получить лучшую дискриминацию фона от реакций, вызываемых нейтрино. С помощью обоих описанных водных черенков-ских детекторов удалось 23 февраля 1987 г. в первый раз наблюдать нейтрино, рожденные при гравитационном коллапсе Сверхновой»
!удаленной на расстояние 50000 килопарсек (SN 1987A) в Большом
!Магеллановом облаке. 0
' ' Нейтринная вспышка от SN 1987А наблюдалась также на подземном сцинтил-ляционном телескопе Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ АН СССР. На этом же телескопе ранее был проведен единственный в СССР эксперимент по поиску распада протона. Полученный результат тР > 1030 лет был в свое время рекордным в мире. — Прим. ред.
Литература
L Abramowicz Я. et aLt Nucl. Instr. Meth., 180, 429 (1981).
2. Aberholz M. et ff/., Nucl. Instr. Meth., 118, 419 (1974).
3. Akapdjanov G. A. et aL, Nucl. Instr. Meth., 140, 441 (1977).
Предыдущая << 1 .. 53 54 55 56 57 58 < 59 > 60 61 62 63 64 .. 65 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed