Detectorul ALICE de la acceleratorul LHC de la CERN

[Adi]

Incepem aici o pagina dedicata experimentului ALICE de la CERN. Acesta va studia coliziunile de ioni grei pentru a reproduce si studia conditiile Universului la scurt timp dupa Big Bang. Ionut, foarte activ pe forum, lucreaza tocmai in domeniul coliziunilor de ioni grei, dar la un laborator american, asadar nu va sfiiti sa ii adresati intrebari.

Pagina de net oficiala. http://aliceinfo.cern.ch/
Pagina de net de informatii pentru public: http://aliceinfo.cern.ch/Public/Welcome.html

Si Romania participa la constructia si analiza datelor cu ALICE.
http://www.cotidianul.ro/fizicienii_romani_participa_la_recrearea_big_bang_ului-46944.html

Lectura placuta!

[ionut]

    Pentru inceput as vrea sa subliniez ca ALICE este singurul experiment dedicat ciocnirilor de ioni grei. Celelalte experimente au deasemenea posibilitatea de a lua date din ciocnirile ionilor grei dar detectorii lor sunt adaptati mai degraba pentru ciocnirile proton cu proton.
    O alta proprietate remarcabila in cazul ALICE este ca acest experiment foloseste cel mai masiv magnet "dintr-o bucata" ceea ce ii permite utilizarea celui mai mare detector TPC (Time Projection Chamber --> Camera cu Proiectie Temporala) ce este folosit pentru punerea in evidenta a traiectoriilor particulelor incarcate emise din ciocniri.

[Adi]

Buna Ionut, ma bucura explicatiile tale, nu le stiam. La RHIC la Brookhaven se studiaza tot ciocniri de ioni grei, nu? Sunt ioni de aur? Daca da, au fost mai demult si ciocniri de protoni la RHIC? Banuiesc aceasta pentru ca zici ca ALICE este primul dedicat exclusiv ciocnirilor de ioni grei.

Mersi mult,
Adi

[ionut]

Buna Ionut, ma bucura explicatiile tale, nu le stiam. La RHIC la Brookhaven se studiaza tot ciocniri de ioni grei, nu? Sunt ioni de aur? Daca da, au fost mai demult si ciocniri de protoni la RHIC? Banuiesc aceasta pentru ca zici ca ALICE este primul dedicat exclusiv ciocnirilor de ioni grei.
Mersi mult,
Adi

Salut Adi,
    Am vrut sa spun ca ALICE este singurul de la LHC proiectat in special pentru ioni grei (poate masura si ciocniri proton+proton). Celelalte 3 experimente sunt orientate spre ciocniri proton-proton. La RHIC s-au facut mai multe tipuri de ciocniri si la mai multe energii. Obiectivul experimentului sunt ciocnirile aur+aur dar s-au mai masurat si reactiile deutron + aur la 200 GeV, proton+proton si cupru+cupru. Energia maxima a fost de 200 de GeV per nucleon dar s-au facut experimente si la 130 GeV, 62.4 GeV si 22 GeV, deci este o plaja destul de larga.

[ionut]

     Buna,
   Fiindca subiectul acestei discutii este detectorul ALICE si daca e cineva interesat as putea sa fac un scurt rezumat a ceea ce inseamna ALICE.
    Asadar, spuneam ca acest experiment este orientat spre ciocnirile de nuclee grele si mai putin spre ciocniri proton-proton. Asta inseamna ca un astfel de detector este adaptat sa inregistreze foarte multe particule (zeci de mii) care sunt emise dintr-un singur eveniment. Inregistrarea unei particule presupune atat masurarea impulsului cat si identificarea acelei particule de aceea adeseori este nevoie de detectori specializati pe anumite specii de particule, pe anumite intervale de impuls si chiar pe regiuni geometrice ale ciocnirii.
    Masurarea impulsului pentru particule incarcate se poate face prin metoda curbarii in camp magnetic si vizualizarea traselor in detectori cu gaze de diferite tipuri (TPC - Time Projecting Chamber "Camera cu Proiectie Temporala", DC - Drift Chambers "Camere cu drift") sau in detectori care se bazeaza pe pierderea liniara de energie (dE/dx) (la ALICE --> TPC, ITS - Inner Tracking System sau "Sistemul interior de identificare a traselor"), si altele. In functie de marimea impulsului, o anumita metoda este preferata datorita rezolutiei mai bune. Impulsul/Energia particulelor neutre electric se masoara cu ajutorul detectorilor de tip calorimetru in care aceste particule isi pierd toata energia (ZDC - Zero Degree Calorimeter "Calorimetrul de zero grade", PMD - Photon Multiplicity Detector "Detectorul de multiplicitate al fotonilor", PHOS Photon Spectrometer "Spectrometrul de fotoni", etc.)
   Pentru identificarea speciei unei particule este nevoie de o gama mai larga de detectori. La impulsuri mici (0.025< P <1.0-1.5 GeV/c) se pot folosi detectori de tip dE/dx (ITS) pentru ca fiecare specie de particula are la impulsuri mici o depunere liniara de energie caracteristica. In combinatie cu un camp magnetic se poate determina si sarcina acestor particule cu impuls mic. La impulsuri intermediare (0.25 < P < ~3 GeV/c) se folosesc detectori cu timp de zbor (ToF - Time of Flight "Timp de zbor") care reusesc sa identifice o particula cu conditia ca impulsul acesteia sa fie determinat.
La impulsuri si mai mari se folosesc detectori mai sofisticati, de genul celor ce folosesc radiatia Cherenkov emisa de particule ce au viteze superioare vitezei luminii in mediul activ al detectorului (HMPID - High Momentum Particle IDentification "Identificare de particule cu impuls mare"). Acest tip de detectori pot extinde intervalul cinematic in identificarea particulelor pana la 30 GeV/c.
    Exista si detectori specializati pentru masurarea/identificarea anumitor tipuri de particule. Intr-o ciocnire nucleara ne-centrala o anumita parte din nucleonii componenti nu vor interactiona decat putin (difractiv) si drept urmare acestia vor urma o traiectorie foarte putin deviata (in special neutronii) de la cea initiala. Acesti nucleoni se numesc nucleoni spectatori si sunt masurati cu ajutorul unui calorimetru hadronic numit ZDC (Zero Degree Calorimeter) si care este plasat la aproape 0 grade fata de axul fascicului. Un alt detector "personalizat" este cel pentru muoni. Muonii sunt leptoni cu sarcina electrica -1, pot avea impuls foarte mare si interactioneaza foarte putin cu substanta. De aceea, pentru a elimina fondul imens al celorlalte particule (fondul hadronic) detectorii de muoni sunt protejati de niste pereti foarte grosi de material absorbant. Doar muonii reusesc sa treaca de acest zid si sa dea un semnal in detectori (Muon Spectrometer).
    Dupa ce am masurat impulsurile si am identificat particule este momentul sa si stocam toata aceasta informatie. De asta se ocupa DAQ (Data Acquisition System "Sistemul de achizitie de date"). DAQ inseamna totul, de la citirea semnalelor TDC si ADC date de fiecare modul de detectie, selectia evenimentelor si traselor pe anumite criterii prestabilite ("triggere") si pana la stocarea acestor date pe disc. Un astfel de sistem este extrem de complex, foarte rapid, rezistent si self-repairing(are sisteme de redundanta cand anumiti biti de informatie sunt distrusi) la radiatii. Trigger-ele sau criteriile de selectie sunt responsabile cu selectarea numai a acelor evenimente care sunt interesante sau pentru micsorarea ratei de achizitie de date atunci cand aceasta depaseste capacitatea DAQ. Exista si asa numitele "High level trigger" (triggere de nivel inalt) care sunt capabile de calcule foarte rapide, in timpul achizitiei de date, si care pot lua decizii complexe.
     Cam atat momentan. Daca sunt intrebari raspund cu placere.

[Adi]

Buna Ionut, foarte utila descrierea detectorului. Contine si termeni tehnici, dar altfel nici nu ai cum sa prezinti. La aceasta etapa, ai putea oferi o poza cu o schema a detectorului, pe care sa apara detectoarele mentionate de tine, sa ne putem face o idee asupra aranjarii lor spatiale?

[blabla]

O schita cu experimentul ALICE

[Adi]

Bine ai revenit pe forumul nostru, blabla! Te mai asteptam!