ATLAS mengukur jumlah keratan silang proton • Igor Ivanov • Berita sains mengenai "Unsur" • Pengesan ATLAS, sifat Hadron, Eksperimen lain pada LHC

ATLAS mengukur jumlah keratan rentas proton

Rajah. 1. Bahagian penuh (data atas) dan seksyen keratan hamburan proton elastik (data yang lebih rendah) pada tenaga berlanggar yang berbeza. Merah Pengukuran ATLAS ditunjukkan, persegi hitam – Keputusan TOTEM baru-baru ini, watak yang teduh – hasil eksperimen pelanggar lain, aksara kosong – data yang diperoleh daripada sinaran kosmik. Keluk-keluk menunjukkan perkiraan teoritik terbaik data. Imej dari artikel yang sedang dibincangkan

Dalam pencetakan baru-baru ini, penyebaran masuk pp perlanggaran pada √s = 7 TeV dengan pengesan ATLAS Kerjasama ATLAS melaporkan hasil mengukur jumlah keratan rentas proton pada tenaga 7 TeV. Dengan definisi, kuantiti ini menerangkan kebarangkalian berlanggar dengan proton apa-apa (atau sebaliknya, sekurang-kurangnya sesuatu yang disebabkan oleh interaksi yang kuat). Inilah sebenarnya, jumlah keseluruhan seksyen proses tertentu. Nilai ini memainkan peranan penting dalam memahami apa proton seperti pada tenaga yang tinggi dan bagaimana mereka bertabrakan. Oleh kerana jumlah proton silang proton pada tenaga tinggi belum dapat diterima oleh pengiraan teoritis sekarang, ia perlu dimodelkan berdasarkan pelbagai anggapan.Lebih-lebih lagi, kini terdapat beberapa model teoretikal bersaing dalam proses ini. "Kad perniagaan" dan pada masa yang sama salah satu perkara utama kontroversi adalah hakikat bahawa bahagian silang ini tumbuh sangat luar biasa perlahan-lahan dengan meningkatkan tenaga (Rajah 1), jadi pengukuran pertumbuhan yang tepat akan memungkinkan untuk lebih memahami model-model ini.

Pengukuran yang diterangkan dalam artikel itu adalah sejenis khas, ia tidak kelihatan seperti majoriti pengukuran yang dilakukan pada collider. Oleh itu, ia akan berguna sekurang-kurangnya secara ringkas menyebutkan ciri utama jenis pengukuran ini.

Pertama, bahagian silang keseluruhan proton-proton interaksi begitu besar dengan piawaian mikroworld yang ukurannya memerlukan kilauan kecil – jika tidak, pengesan akan tenggelam dalam data. Hasil yang diterbitkan diperoleh pada kilauan 80 μb-1Itu hanya billionths daripada jumlah kilauan LHC. Tetapi walaupun dengan pencahayaan yang rendah, berjuta-juta peristiwa telah dikumpulkan, yang memungkinkan untuk mengurangkan kesilapan statistik.

Kedua, proses ini diukur secara tidak langsung, dengan menjumlahkan semua perlanggaran yang mungkin, tetapi dengan menggunakan sambungan yang mendalam antara jumlah keratan rentas dan hamburan elastik dalam arah yang betul ke hadapan (formula yang menyatakan sambungan ini dipanggil teorem optik).Penyebaran ini juga tidak boleh dicapai untuk pemerhatian langsung: setelah semua, jika proton selepas perlanggaran terbang dengan ketat ke hadapan, maka mereka tidak dapat dibezakan untuk pengesan dari proton, yang hanya melintas antara satu sama lain tanpa interaksi. Oleh itu, pengukuran ini dilakukan seperti berikut: penyebaran elastik dikaji pada sudut yang sangat kecil tetapi tidak sifar, sehingga beberapa detik sudut, dan kemudian data diekstrapolasi ke sudut sifar (Rajah 2). Ekstrapolasi ini memperkenalkan ralat tambahan, tetapi kecil.

Rajah. 2 Bahagian sekatan hamburan elektrod proton pada sudut yang sangat kecil mengikut ATLAS. Data diperolehi di kawasan denyut melintang dari 0.1 GeV ke atas (mengikut paksi mendatar kuadrat nilai ini ditunjukkan). Penyerapan kebergantungan ini kepada momentum sifar melintang membolehkan ia menentukan jumlah keratan rentas yang berselerak. Imej dari artikel yang sedang dibincangkan

Ketiga, kerana perlu mengkaji penyebaran pada sudut yang sangat kecil, balok yang asli harus bertabrakan dengan cara penyimpangan sudut ultra-kecil. Semasa operasi normal collider, keadaan ini tidak berpuas hati. Oleh itu, pengukuran sedemikian dilakukan semasa sesi pendek dengan rasuk yang tertumpu.Data yang diterangkan dalam artikel itu dikumpulkan semasa sesi tersebut pada tahun 2011. Oleh kerana pengesan konvensional tidak dapat mengesan proton yang bertaburan di sudut-sudut kecil seperti itu, stesen pengesan khas yang dibina menggunakan teknologi pengesan Pots Roman digunakan untuk menangkapnya. Aplikasi pengesan di LHC dianalisis di dalam pengesan Forward kami di LHC. Beberapa pengesan sedemikian dipasang di Collider Hadron Besar; Dalam kerja ini, sebuah stesen ALFA yang berkaitan dengan pengesan ATLAS telah digunakan.

Menurut hasil pengukuran ini, jumlah keratan silang proton-proton berselerak adalah sama dengan σtot(pp) = 95.35 ± 1.30 mb. Parameter keratan elastik dan tidak elok dan beberapa parameter proses lain juga diukur. Sehingga kini, hanya satu ukuran kuantiti ini pada tenaga 7 TeV, yang diperoleh pada tahun 2011 oleh kerjasama TOTEM; kemudian memberikan 98.6 ± 2.2 mb. Keputusan ATLAS semasa sedikit lebih rendah, tetapi perbezaan antara kedua-dua dimensi tidak terlalu besar, lihat rajah. 1. Dan kedua-dua hasil ini adalah urutan magnitud yang lebih tepat daripada yang diketahui fizik sebelum era LHC dari analisis sinar kosmik. Ditambah dengan pengukuran pada masa hadapan bagi keseluruhan bahagian silang di 13-14 TeV, pengukuran ini akan memungkinkan untuk memahami dengan lebih baik model yang mana susunan proton pada tenaga yang tinggi menerangkan realiti lebih secukupnya.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: