Glavni Reference Kaj je eksperiment ATLAS?

Kaj je eksperiment ATLAS?

Računalniško ustvarjena slika detektorja ATLAS, skupaj s človeškimi figurami, ki prikazujejo njegovo ogromno velikost. © CERN

Računalniško ustvarjena slika detektorja ATLAS, skupaj s človeškimi figurami, ki prikazujejo njegovo ogromno velikost. (Zasluge za sliko: CERN)

Skočiti:

Eksperiment ATLAS je največji detektor delcev na svetu Veliki hadronski trkalnik (LHC), največji razbijalec atomov na svetu. Eksperiment ATLAS (okrajšava za 'A Toroidal LHC Apparatus') zaznava drobne subatomske delce, ki nastanejo po tem, ko žarki delcev trčijo drug ob drugega pri skoraj svetlobni hitrosti v LHC, ki ga upravlja Evropska organizacija za jedrske raziskave (CERN). Najbolj znano je, da so fiziki na LHC odkrili Higgsov bozon leta 2012, v veliki meri zahvaljujoč rezultatom eksperimenta ATLAS.

Detektor delcev ATLAS

Žarki delcev v LHC vrtinčijo okoli 17 milj (27 kilometrov) podzemnega obroča blizu Ženeve, preden se zaletijo drug v drugega. Trki ustvarjajo delce, ki letijo ven v vse smeri, in naloga detektorja delcev – množice visokotehnološke opreme, ki obdaja točko trka – je, da zajame čim več informacij o njih, glede na CERN (odpre se v novem zavihku).

Delci bi običajno potovali v ravnih črtah, toda če imajo električni naboj, ki je različen od nič, lahko njihove poti zakrivijo z uporabo močnega magnetno polje . V primeru ATLAS-a je to doseženo z nizom izjemno močnih elektromagnetov v obliki krofa, imenovanih toroidi. Glede na te toroide je ATLAS dobil ime ATLAS Odprti podatki (odpre se v novem zavihku). Količina ukrivljenosti je odvisna od gibalne količine delca, zato je to mogoče izračunati s sledenjem natančni trajektoriji delca.

To naredi ATLAS-ov notranji detektor, ki glede na CERN (odpre se v novem zavihku)je sestavljen iz treh plasti. Prvič, le 1,3 palca (3,3 centimetra) od osrednjega žarka je niz skoraj 100 milijonov silicijevih slikovnih pik, od katerih je vsaka manjša od zrna peska, za zaznavanje nabitih delcev, ko izstrelijo iz točke trka. Detektor slikovnih pik obdaja polprevodniški sledilnik, sestavljen iz milijonov mikro trakov senzorjev, ki zagotavlja nadaljnje sledenje oddanih delcev. Nazadnje, sledilnik prehodnega sevanja, izdelan iz 300.000 s plinom napolnjenih cevi, vsaka s premerom 0,17 palca (4 milimetre), se uporablja za zaznavanje in identifikacijo nabitih delcev, ko ionizirajo plin.

Notranji detektor je obdan z nizom kalorimetrov, naprav, ki ustavijo in absorbirajo delce ter izmerijo njihovo energijo. Končno je najbolj oddaljeni del sistema sestavljen iz troslojnega, visoko natančnega spektrometra, namenjenega zaznavanju ene posebej izmuzljive vrste delcev, imenovane mion.

Eksperiment ATLAS na velikem hadronskem trkalniku

Stran A detektorja ATLAS v podzemni kaverni (stran C je nasprotna stran) po nadgradnjah Long Shutdown 2 (LS2). Avtor fotografije Maximilien Brice.

Stran A detektorja ATLAS v podzemni kaverni (stran C je nasprotna stran) po nadgradnjah Long Shutdown 2 (LS2). Avtor fotografije Maximilien Brice.(Zasluge za sliko: Eksperiment ATLAS © 2022 CERN)

Z dolžino 151 čevljev (46 metrov), premerom 82 čevljev (25 m) in težo 7.700 ton (7.000 metričnih ton) je ATLAS največji detektor trkalnika, ki je bil kdaj izdelan, glede na U.K. Svet za znanost in tehnologijo (odpre se v novem zavihku). Nahaja se v podzemni votlini 328 čevljev (100 m) pod površjem, blizu vasi Meyrin v Švici. Njegova najbolj značilna značilnost, ogromen magnetni sistem, je v obliki osmih superprevodnih toroidov, od katerih je vsak dolg 82 čevljev (25 m).

V skladu z Spletna stran eksperimenta ATLAS (odpre se v novem zavihku). Podatki o teh trkih se zabeležijo z uporabo več kot 100 milijonov elektronskih kanalov, preden jih analizirajo skupine znanstvenikov, razpršenih po vsem svetu. Z več kot 5500 člani je skupnost ATLAS eno največjih znanstvenih sodelovanj v zgodovini.

Rezultati eksperimenta ATLAS

ATLAS je eden od dveh detektorjev za splošno uporabo na LHC, skupaj z Kompaktni mionski solenoid (CMS) eksperiment, glede na CERN (odpre se v novem zavihku). Čeprav se oba detektorja razlikujeta po tehničnem pristopu in zasnovi magneta, imata enake osnovne znanstvene cilje. Po besedah ​​ekipe ATLAS na University College London (odpre se v novem zavihku), ti vključujejo obravnavanje nekaterih največjih neodgovorjenih vprašanj, ki jih imajo znanstveniki o vesolju, kot je natančna naravatemna snov, zakaj je snovi toliko več kot antimaterija , in ali ima vesolje druge, neodkrite razsežnosti.

ATLAS-ov največji trenutek doslej je bilo nedvomno odkritje Higgsovega bozona. Obstoj tega delca je bil predviden že v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, vendar ga zaradi njegove velike mase in minljivega obstoja niso nikoli opazili s prejšnjimi generacijami detektorjev delcev. Vendar se je dolgo iskanje končno končalo leta 2012, ko sta tako ATLAS kot CMS zaznala Higgsov delec s pomembnostjo '5 sigma', kar pomeni, da je bila verjetnost manj kot 1 proti milijonu, da so zaznavo povzročila naključna nihanja. Objava 4. julija 2012 je bila tako težko pričakovana, da so na dan objave v sobo lahko prišli samo ljudje, ki so bili v vrsti prejšnji večer, glede na CERN (odpre se v novem zavihku).

V času od Higgsovega odkritja je bil ATLAS zaposlen. Junija 2021 je kolaboracija ATLAS predložila svoj 1000. znanstveni članek za objavo, glede na CERN (odpre se v novem zavihku). To je zares osupljiva količina vrhunskih raziskav, ki izhajajo iz enega samega objekta v 10 letih. Toda njegovo delo še ni končano, saj znanstveniki še vedno iščejo naslednje veliko odkritje onkraj Higgsovega bozona.

Dolgo časa je veljalo, da to lahko vključuje celo družino teoretično predvidenih 'supersimetričnih' delcev. Toda študija raziskovalcev ATLAS iz leta 2021 ni našla nič takega,Live Science je že poročal. To je slaba novica za teoretike, vendar ne nujno za nas ostale, saj pomeni, da bo preboj, ko bo končno prišel, lahko nekaj povsem nepričakovanega.

Dogodek Run 2 ATLAS, ki vsebuje dva miona (rdeča) z maso, združljivo z maso Higgsovega bozona, in dva prednja curka (rumeni stožci). (Slika ATLAS Collaboration/CERN)

3. avgusta 2020 so poskusi CERN-a objavili prve znake redkega procesa Higgsovega bozona. Tukaj vidimo dogodek Run 2 ATLAS, ki vsebuje dva miona (rdeča) z maso, združljivo z maso Higgsovega bozona, in dva prednja curka (rumena stožca).(Zasluge za sliko: ATLAS Collaboration/CERN)

Dodatni viri

Bibliografija

Anthony, K. (2021, 18. junij). ATLAS praznuje rezultate 1000 kolizijskih papirjev . Eksperiment ATLAS, CERN. https://atlas-public.web.cern.ch/updates/news/1000-collision-papers (odpre se v novem zavihku)

Poskus ATLAS. (n.d.). Eksperiment ATLAS . CERN. Pridobljeno 16. marca 2022 iz ​​ https://atlas.cern/about (odpre se v novem zavihku)

ATLAS Odprti podatki. (n.d.). Detektor ATLAS na LHC . Pridobljeno 16. marca 2022 iz http://opendata.atlas.cern/release/2020/documentation/atlas/experiment.html (odpre se v novem zavihku)

CERN. (n.d.). ATLAS . Pridobljeno 16. marca 2022 iz https://home.web.cern.ch/science/experiments/atlas (odpre se v novem zavihku)

CERN. (n.d.). Kako deluje detektor . Pridobljeno 16. marca 2022 iz https://home.web.cern.ch/science/experiments/how-detector-works (odpre se v novem zavihku)

Gray, H., & Mansoulié, B. (2018, 4. julij). Higgsov bozon: lov, odkritje, preučevanje in nekatere perspektive v prihodnosti . Eksperiment ATLAS, CERN. https://atlas-public.web.cern.ch/updates/feature/higgs-boson (odpre se v novem zavihku)

Svet za znanost in tehnologijo. (2016, 3. marec). ATLAS. Raziskave in inovacije Združenega kraljestva. https://stfc.ukri.org/research/particle-physics-and-particle-astrophysics/large-hadron-collider/atlas/ (odpre se v novem zavihku)

University College London. (n.d.). ATLAS@UCL . Pridobljeno 16. marca 2022 iz https://www.hep.ucl.ac.uk/atlas/ (odpre se v novem zavihku)

Zanimivi Članki