Aparatura do badania cząstek
Polskie urządzenie, mionowy system wyzwalania (tryger), zarejestrował pierwsze cząstki - na razie są to miony pochodzące z kosmosu. W laboratorium CERN w Genewie rozpoczęto właśnie zasadniczą fazę testów urządzenia zaprojektowanego i w dużej części wykonanego przez polskich naukowców - poinformował rzecznik Instytutu Problemów Jądrowych(www.ipj.gov.pl), dr Marek Pawłowski.
Tryger mionowy jest jednym z kilku "polskich" podukładów
budowanego akceleratora Large Hadron Collider (LHC) i jego
czterech detektorów. Poza warszawskimi instytutami istotny wkład w
budowę tego największego urządzenia badawczego na Ziemi wnoszą
także zespoły uczonych z Krakowa. Ogółem, w tym przedsięwzięciu
naukowym i technicznym uczestniczy kilkaset instytucji naukowych z
kilkudziesięciu krajów świata.
Tryger mionowy jest częścią jednego z czterech detektorów
największego na świecie akceleratora cząstek elementarnych Large
Hadron Collider (LHC), który zostanie uruchomiony pod koniec 2007
roku.
Układ jest niemal w całości dziełem grupy fizyków z Instytutu
FizykiDoświadczalnej UW i z Instytutu Problemów Jądrowych
kierowanej przez prof. Jana Królikowskiego (UW). Koncepcja trygera
została szczegółowo opisana w rozprawie habilitacyjnej doc.
Grzegorza Wrochny (Instytut Problemów Jądrowych UW). Elektronikę
zaprojektował zespół inż. Ignacego Kudły (UW) przy współudziale
Instytutu Systemów Elektronicznych PW. Elementy detektorów
przebadała Pracownia Detektorów prof. Wojciecha Dominika (UW).
W mającym trwać kilka lat eksperymencie, w każdym z czterech
detektorów umieszczonych na obwodzie
dwudziestosiedmiokilometrowego okręgu tunelu akceleratora, będą
zderzały się protony pędzące naprzeciw siebie praktycznie z
prędkością światła. Po każdym zderzeniu powstaną nowe cząstki -
dziesiątki, setki, a nawet tysiące.
"Fizycy spodziewają się znaleźć wśród nich obiekty dotychczas
nieobserwowane. Być może
potwierdzone zostanie istnienie tajemniczej, od trzydziestu lat
poszukiwanej cząstki Higgsa, odpowiedzialnej za masę wszystkich
pozostałych składników materii. Może znajdziemy nowy rodzaj
cząstek ciemnej materii, która jest dominującym składnikiem
Wszechświata, ale oddziałuje tak słabo z materią, z której my
jesteśmy zbudowani, że nie potrafimy jej do tej pory bezpośrednio
zaobserwować. Rozważana jest też możliwość wytworzenia
mikroskopijnych czarnych dziur - laboratoryjnego odpowiednika
obiektów kosmicznych, w których materia skoncentrowana jest tak
silnie, że nawet światło jest zatrzymywane przez ich grawitację" -
spekuluje Pawłowski.
To wszystko fizyka "przewidywalna". Ale jak zawsze w takiej
sytuacji, najciekawsze będzie to, czego nie jesteśmy w stanie
przewidzieć - dodaje.
Urządzenie skonstruowane przez warszawskich naukowców ma wybrać do
dalszej analizy te, spośród miliarda zderzeń zachodzących w każdej
sekundzie, które rokują największe nadzieje na znalezienie czegoś
ciekawego wśród powstałych produktów. Kryterium wyboru jest
obecność mionów wylatujących z punktu zderzenia pod odpowiednio
dużym kątem i po torach odpowiednio słabo zakrzywianych w silnym
polu magnetycznym detektora, co świadczy o ich dużej energii.
Miony, przelatując przez warstwy gazu o składzie podobnym do tego,
który stosowany jest w popularnych kulach plazmowych, jonizują go,
co może być rejestrowane jako skok napięcia na elektrodach
umieszczonych w gazie. Wyspecjalizowane, specjalnie zaprojektowane i
oprogramowane układy elektroniczne rejestrują te zmiany napięcia i
automatycznie rekonstruują na ich podstawie tory przelotów mionów,
a następnie, także automatycznie, porównują je z torami wzorcowymi
i dokonują wstępnej selekcji przypadków. Kolejne układy
elektroniczne wykonane przez polskich uczonych dokonują dalszej
analizy wybranych torów.
W efekcie z każdego miliarda przypadków wybierane jest
kilkadziesiąt najlepszych. Dane na ich temat pochodzące z innych
części detektora zostają zapisane i przesłane do analizy do sieci
komputerów rozproszonych po całym świecie. Po niewyobrażalnie
krótkim czasie 25 nanosekund tryger musi być gotowy do przyjęcia
nowej porcji informacji!
Miony - naładowane cząstki dwustukrotnie cięższe od elektronów -
są nietrwałymi składnikami materii. Mimo to odkryto je już
siedemdziesiąt lat temu, gdyż masowo powstają w atmosferze
ziemskiej bombardowanej przez promieniowanie kosmiczne. Te właśnie
miony kosmiczne są wykorzystywane do przeprowadzenia sierpniowych
testów zmontowanej już aparatury. W najbliższych dniach aparatura
będzie pracować przy włączonym pełnym, docelowym polu magnetycznym
detektora o rekordowej wartości 4 tesli - podsumowuje
Pawłowski.(PAP)
poleca:
