C i e k a w e T2K i COMPASS

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "C i e k a w e T2K i COMPASS"

Halina Nowicka
5 lat temu
Przeglądów:

1 C i e k a w e T2K i COMPASS m gr i n ż. Ma r c i n Ziembick i d r i n ż. Mi ch a ł D z i ew i e ck i p r o j e k t y W y d z i a ł E l e k t r o n i k i i T e c h n i k I n f o r m a c y j n y c h P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j

2 mgr inż. Marcin Ziembicki, dr inż. Michał Dziewiecki Ciekawy projekt Bierzemy udział w dwóch eksperymentach fizyki wysokich energii. Pierwszy z nich, COMPASS (COmmon Muon Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy), znajduje się w CERN i korzysta z wiązki z akceleratora SPS (Super Proton Synchrotron). Jego cele to badanie struktury nukleonu oraz spektroskopia hadronów. Oba te zadania mogą być realizowane w tym samym eksperymencie dzięki unikalnemu kanałowi wtórnych wiązek produkowanych przy akceleratorze SPS, z którego mogą być wyprowadzane zarówno wiązki spolaryzowanych mionów jak i wiązki hadronowe. Wiązki mionowe, które są rozpraszane na spolaryzowanych tarczach, wykorzystywane są do badania spinowej struktury nukleonu m.in. wkładu spinu gluonów w bilansie całkowitego spinu nukleonu, a także wkładu poszczególnych spinów kwarków o różnych tak zwanych "zapachach". W y d z i a ł E l e k t r o n i k i i T e c h n i k I n f o r m a c y j n y c h P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j 1

Cezowy wzorzec częstotliwości podczas transportu między detektorem bliskim a dalekim. J-PARC, Japonia, 2013 Aktualny, rozszerzony program (tzw.

Z kolei wiązki hadronowe (piony, kaony, protony) używane są do spektroskopii hadronów wytworzonych w oddziaływaniach tychże wiązek z niespolaryzowanymi tarczami.

3 Cezowy wzorzec częstotliwości podczas transportu między detektorem bliskim a dalekim. J-PARC, Japonia, 2013 Aktualny, rozszerzony program (tzw. COMPASS-II) ma na celu dostarczenie nowych unikalnych informacji o trójwymiarowej strukturze nukleonu, a także o roli orbitalnego momentu pędu kwarków w wyjaśnieniu spinowej struktury nukleonu. Z kolei wiązki hadronowe (piony, kaony, protony) używane są do spektroskopii hadronów wytworzonych w oddziaływaniach tychże wiązek z niespolaryzowanymi tarczami. Drugim eksperymentem, w którym mamy okazję uczestniczyć jest T2K (ang. Tokai to Kamioka)- eksperyment badający oscylacje neutrin (tj. zmianę ich "zapachu"). Jego istota polega na dwukrotnym pomiarze parametrów intensywnej wiązki neutrin mionowych, która wytwarzana jest w ośrodku akceleratorowym J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex), na wschodnim wybrzeżu Japonii. Pierwszy pomiar dokonywany jest zaledwie 280 metrów od miejsca produkcji wiązki, za pomocą detektora ND280 (tzw. detektor bliski). Następnie, ta sama wiązka mierzona jest powtórnie przez znajdujący się 295 kilometrów dalej detektor Super-Kamiokande (tzw. detektor daleki). Dzięki temu, porównując zawartość neutrin w wiązce ND280 - detektor bliski eksperyment T2K. J-PARC, Japonia, 2009 W y d z i a ł E l e k t r o n i k i i T e c h n i k I n f o r m a c y j n y c h P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j 2

4 W y d z i a ł E l e k t r o n i k i i T e c h n i k I n f o r m a c y j n y c h P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j 32 w obu detektorach możemy zbadać ich oscylacje na drodze między bliskim a dalekim detektorem, po czym wyznaczyć parametry tych oscylacji. Projekt T2K W ramach projektu T2K (J-PARC, Japonia) uczestniczyliśmy w konstrukcji detektora SMRD (Side Muon Range Detector), który jest elementem detektora bliskiego ND280. SMRD jest wykorzystywane do pomiaru energii mionów powstających w oddziaływaniach z prądami naładowanymi (tzw. charge-current interaction), do identyfikacji oddziaływań neutrin z jarzmem magnesu bądź ze ścianami holu eksperymentalnego oraz do generacji sygnału wyzwalania dla zdarzeń wywołanych przez promieniowanie. Ponadto, uczestniczyliśmy w testach detektorów MPPC, które zostały zakończone opublikowaniem bardzo dobrze przyjętego artykułu (ponad 30 cytowań Instalacja prototypowych modułów kalorymetru ECAL0 podczas testów na wiązce elektronowej. ELSA, Bonn, 2014

5 od listopada 2011 roku). Nasz ostatni projekt obejmował pomiar czasu przelotu neutrin pomiędzy detektorem bliskim i dalekim, a konkretnie zagadnienia związane z wzajemną kalibracją systemów znakowania czasem w obu detektorach. Obecnie jesteśmy zaangażowani w prace związane z przygotowaniem koncepcji nowych detektorów dla kolejnej generacji eksperymentów neutrionowych, konkretnie detektora nuprism oraz Hyper-K. Projekt COMPASS W ramach projektu COMPASS zrealizowaliśmy szereg projektów detektorowych. Pierwszy z nich polegał na budowie światłowodowego detektora śladowego przeznaczonego do śledzenia mionów o dużym pędzie (słabo odchylonych w polu magnetycznym). Projekt zakończyliśmy w 2006 roku; detektor do dziś działa bezawaryjnie w eksperymencie. Kolejne zadania obejmowały udział w przygotowaniu eksperymentu do realizacji rozszerzonego programu Prototyp kalorymetru ECAL0 montaż finalny w hali eksperymentu COMPASS, CERN, 2012 W y d z i a ł E l e k t r o n i k i i T e c h n i k I n f o r m a c y j n y c h P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j 4

Pierwszy ze wspomnianych detektorów ma postać beczki wykonanej z bloków scyntylatorów, które umieszczono dookoła tarczy, dzięki czemu jest w stanie rejestrować cząstki

6 pomiarów z wiązkami mionowymi. Dla jego potrzeb zbudowano detektor protonów odrzutu CAMERA oraz kalorymetr elektromagnetyczny ECAL0 my uczestniczymy w obu tych projektach. Pierwszy ze wspomnianych detektorów ma postać beczki wykonanej z bloków scyntylatorów, które umieszczono dookoła tarczy, dzięki czemu jest w stanie rejestrować cząstki wychodzące z tarczy pod dużymi kątami. Nasze zadania obejmowały projekt oraz wykonanie Zewnętrzny pierścień detektora CAMERA (góra). Detektor CAMERA zainstalowany w hali eksperymentalnej (dół). CERN, 2012 W y d z i a ł E l e k t r o n i k i i T e c h n i k I n f o r m a c y j n y c h P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j 5

układów zasilania fotopowielaczy, obecnie przeprowadzamy testy parametrów czasowych fotopowielaczy w zależności od zastosowanego układu zasilającego oraz przygotowujemy wzmacniacze sygnału

7 układów zasilania fotopowielaczy, obecnie przeprowadzamy testy parametrów czasowych fotopowielaczy w zależności od zastosowanego układu zasilającego oraz przygotowujemy wzmacniacze sygnału wtórnikujące sygnał. Projekt realizujemy wspólnie z CERN, CEA Saclay oraz University of Freiburg. Drugi z projektów obejmuje budowę nowego kalorymetru elektromagnetycznego ECAL0, wykorzystującego nowe typy modułów z odczytem za pomocą światłowodów przesuwających widmo oraz nowatorskie półprzewodnikowe detektory światła. Nasze zadania koncentrują się na projektowaniu oraz produkcji elektroniki front-end (tzn. tej, która bezpośrednio odbiera sygnał z detektora światła) oraz pomiarowej charakteryzacji detektorów światła. Na potrzeby testów kalorymetru ECAL0 zbudowaliśmy nowy hodoskop bazujący na światłowodach scyntylujących, którego używamy podczas testów modułów kalorymetru przy wykorzystaniu różnych wiązek testowych (np. wiązka elektronowa z akceleratora ELSA w Bonn bądź wiązka elektronowa i mionowa z akceleratora PS w CERN. Projekt realizujemy wspólnie z CERN, JINR Dubna oraz Technische Universität München. Co jest dla Panów najbardziej pasjonujące przy pracy nad tymi projektami Instalacja światłowodowego detektora śladowego. CERN, Możliwość pracy w dużych międzynarodowych zespołach oraz udział w badaniach, które są na światowym poziomie. W eksperyment COMPASS zaangażowanych jest ponad 240 naukowców z 28 ośrodków z 11 krajów. W y d z i a ł E l e k t r o n i k i i T e c h n i k I n f o r m a c y j n y c h P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j 5 6

8 W T2K natomiast uczestniczy 488 osób z 58 instytucji z 11 krajów. Przy tej rangi projektach mamy dostęp do najnowszej techniki, a zważywszy na rodzaj zagadnień, które te eksperymenty badają, często zachodzi konieczność "zmierzenia" się z nietrywialnymi problemami pomiarowymi. To właśnie jest najbardziej pasjonujące, bo uświadamia człowiekowi, ile jeszcze musi się nauczyć. Opisywane prace były wykonane jako wysiłek zespołowy, w skład którego wchodzą jeszcze prof. Janusz Marzec, prof. Krzysztof Zaremba, dr inż. Robert Kurjata, mgr inż. Andrzej Rychter, dr inż. Bogumił Konarzewski oraz dr inż. Grzegorz Domański z Politechniki Warszawskiej, a także nasi koledzy i koleżanki z Uniwersytetu Warszawskiego, Narodowego Centrum Badań Jądrowych, Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, Uniwersytetu Wrocławskiego oraz licznych partnerów zagranicznych. Sy l we t k a n a u kowc a Marcin Ziembicki jest absolwentem XXVIII Liceum Ogólnokształcącego im. Jana Kochanowskiego w Warszawie oraz Wydziału Elektroniki i Technik informacyjnych Politechniki Warszawskiej. Interesuje się zagadnieniami związanymi z detekcją promieniowania jonizującego budową detektorów, współpracującej z nimi elektroniki oraz metodami przetwarzania sygnałów. W y d z i a ł E l e k t r o n i k i i T e c h n i k I n f o r m a c y j n y c h P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j 7

9 Uczestniczył w projektowaniu i budowie kilku detektorów dla eksperymentów fizyki wysokich energii. Współautor licznych publikacji dotyczących detektorów, jak również artykułów prezentujących otrzymane wyniki fizyczne. Sy l we t k a n a u kowc a Michał Dziewiecki jest absolwentem Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych PW. Jego zainteresowania skupiają się wokół problematyki budowy detektorów promieniowania jonizującego, w szczególności związanych z nimi układów elektronicznych, tzw. elektroniki front-end. Uczestniczył w projektowaniu i budowie kilku detektorów o różnej skali, począwszy od miniaturowego detektora na światłowodach scyntylujących, po wielkopowierzchniowy detektor SMRD eksperymentu T2K. Współautor licznych publikacji dotyczących budowy i testowania detektorów, jak również publikacji dotyczących wyników otrzymanych w eksperymentach fizyki wysokich energii. W y d z i a ł E l e k t r o n i k i i T e c h n i k I n f o r m a c y j n y c h P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j 8

Podobne dokumenty

Wszechświat czastek elementarnych

Wszechświat czastek elementarnych Wykład 2: prof. A.F.Żarnecki Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej Wykład 2: Detekcja Czastek 27 lutego 2008 p.1/36 Wprowadzenie Istota obserwacji w świecie czastek