CDHS 실험

CDHS experiment
CERN에서 CDHS(WA1) 실험 설정

CDHS는 1976년부터 1984년까지 데이터를 채취한 CERN에서 중성미자 실험이었다.이 실험은 공식적으로 WA1로 언급되었다. CDHS는 CERN, 도르트문트, 하이델베르크, 새클레이 그리고 후에 바르샤바에서 온 단체들의 협력이었다.이 협회는 잭 스타인버거가 이끌었다.그 실험은 철의 깊은 비탄성 중성미자 상호작용을 연구하기 위해 고안되었다.null

실험 설정

업그레이드된 CDHS 디텍터의 기술 스케치

검출기의 코어는 19개의 자화 철 모듈로 구성되었다.이들 사이의 스페이스에는 선로 재구성을 위한 드리프트 챔버가 설치되었다.또한 철에 플라스틱 섬광기를 삽입했다.따라서 각 철 모듈은 상호 작용 표적으로서 연속적으로 작용하여 중성미자가 하드론 소나기, 하드론의 에너지를 측정하는 열량계 및 분광계를 타격하고 생성하며, 자성 편향을 통해 생산된 뮤온의 모멘텀을 결정한다.[1][2]null

1976년 완공 당시 전체 검출기는 길이 20m, 무게는 약 1250t이었다.null

이 실험은 CERN의 서부지역 182빌딩에 위치해 있었다.중성미자(및 안티뉴트리노)는 약 400 GeV의 에너지로 SPS(Super Proton Synchrotron, SPS)의 양자에 의해 생산되었고, 이 양자는 베릴륨 표적에 발사되었다.[1]null

역사

이 실험은 1973년 7월 잭 스타인버거가 이끄는 집단에 의해 투피스 검출기로 처음 제안되었다.전선은 중성미자 대상 및 해드론 샤워 검출기 역할을 해야 하며, 다음 두 번째 부분은 뮤온 흔적을 감지해야 한다.[3]새클레이, 도르트문트, 하이델베르크, CERN 등 4개 제안 단체가 상호 보완적인 전문지식과 인력으로 기여할 계획이었다.예를 들어, Saclay는 표류실을 담당하도록 배정된 반면, CERN은 철심 자석을 취급해야 한다.이 실험의 이름을 붙인 것은 역시 CERN 도르트문트 하이델베르크 사클레이(CDHS)라는 네 개의 그룹이었다.약 30명의 사람들이 최종 실험 그룹을 형성해야 한다.[4]null

제안서 승인과 가용 자금 배분을 담당한 SPS 위원회와 장기간 논의를 거친 후 1974년 3월에 새로운 검출기에 대한 새로운 제안서가 제출되었다.제안된 검출기는 드리프트 챔버 및 플라스틱 섬광기와 함께 자화된 철 모듈로 구성된 모듈식 설정이었다.[5]이 새로운 제안은 1974년 4월 위원회에 의해 승인되었다.그 직후에 공사가 시작되어 1976년에 완공되었다.이 실험의 공식 명칭은 WA1로 CERN의 서부 지역에서 처음으로 승인된 실험이었기 때문이다.검출기의 추정 비용은 600만 - 800만 CHF 사이였다.[3]null

1979년에는 실험설비의 업그레이드가 제안되었다.[6]이 업그레이드의 주된 이유는 19개의 검출기 모듈 중 8개의 분해능이 비교적 낮기 때문이다.이러한 상황은 12개의 새 모듈 및 더 나은 모듈을 삽입함으로써 개선되어야 하며, 그 결과 약간 더 길고 훨씬 더 정확한 기계가 만들어져야 한다.제안서에는 아담 파라(Adam Para)가 이끄는 바르샤바 대학의 한 단체에 이 프로젝트에 참여하자는 제안도 포함됐다.1980년 여름부터 SPS(Super Proton Synchrotron, Super Prodon Synchrotron)의 긴 셧다운을 시작으로, 요청된 변경사항이 이행되었다.결국 실험 대상 칼로리미터의 절반은 교체되고 총 검출기 모듈 수는 19개에서 20개로 늘어났다.이는 생성된 입자의 4배 높은 공간 분해능과 퇴적된 해드론 에너지의 25% 더 정확한 측정으로 이어졌다.또한, 4개의 새로운 드리프트 챔버가 설치되어 뮤온 트랙의 재구성이 개선되었다.[7][8]이후 검출기(Detector) 앞에 액체 수소 탱크를 추가해 양성자의 구조 기능을 측정했다.[9]null

CDHS는 1976년 말부터 1984년 9월까지 SPS에 의해 전달된 중성미자로 데이터를 수집했다.null

결과 및 발견

CDHS 실험의 과학적 목표는 고에너지 중성미자 상호작용을 연구하는 것이었다.들어오는 중성미자(또는
 안티뉴트리노)가 대상 철과 상호작용하고 있을 때, 충전 전류(
 (+Fe → μ+
 + μ + 모든 것) 또는 중성 전류(
ν
+[2]Fe → μ
 + anything + anything) 이벤트가 생성될 수 있었다.null

실험의 주요 목표 중 하나는 웨인버그 각도를 유추할 수 있는 중성미자와 충전된 포함 중성미자 단면 사이의 비율을 결정하는 것이었다.[10]중립 전류는 이전에 가가멜레 실험에 의해 발견되었는데, 이 실험은 와인버그 각도의 첫 번째 추정치를 제공하기도 했다.결과는 Tevatron에서 발견되기 전에 Tevatron에서 약 ±40 GeV 정밀도로 상단 쿼크의 질량을 예측할 수 있도록 CDHS에 의해 훨씬 더 높은 정밀도로 확인되고 측정되었다.[11][10]null

표준 모델 내의 전기와악 상호작용에 관한 다른 측정에는 둘 이상의 뮤온(즉, 다이무온 및 트리무온 이벤트)의 측정이 포함되었다.[12][13]null

CDHS에서 얻은 결과는 이 모델이 아직 시험 단계에 있는 시점에 표준 모델에 대한 실험적인 검증을 제공했다.이와 관련해 중요한 단계는 '고위급 이상설'로 추정되는 내용의 위변조였다.y 값은 중성미자 충돌의 비탄성성을 특징으로 한다. 즉, 들어오는 중성미자가 충돌 중 하드론에게 전달하는 에너지의 양을 측정한다.페르밀라브에서 실험한 결과 표준 모델에 도전한 이른바 '하이 이변'이 발견됐다.그러나 CDHS의 결과는 이러한 연구 결과를 반증하여 표준 모델을 강화하였다.[14]null

CDHS는 양자 색역학 이론(QCD)을 확인할 수 있는 핵 구조 함수를 검사했다.[15][8] 이 연구에는 QCD 결합 상수 의 결정, 쿼크의 검증(s =s)이 포함되었다.1/2) 및 글루온의 (s = 1) 회전은 물론, 스칼라 글루온을 기반으로 한 강한 상호작용과 이론의 양쪽 아벨 이론의 위변조.[9][15]또한, 그 실험은 그 안에 있는 글루온, 쿼크, 골동품의 분포를 조사하면서 핵의 구조에 대한 통찰력을 제공했다.CDHS의 결과는 쿼크 파톤 모델과 일치했고 쿼크는 포인트와 같은 파톤으로 할당되었다.[10]이러한 맥락에서, 핵에서 발란스 쿼크의 수는 3개라는 것도 확인되었다.[16]마지막으로, CDHS 결과는 핵 내에 있는 이상한 쿼크와 골동품들의 운동량 분포를 결정할 수 있었다.[17]

그것의 마지막 운영 기간 동안, CDHS의 협력은 중성미자의 진동들을 찾는 일에 관여했다.CERN의 큰 에너지 중성미자 빔을 사용하여 이러한 현상을 확인할 수는 없었지만, 이러한 시도는 결국 중성미자 진동을 발견한 다음의 실험에 영향을 주었다.[18]null

외부 링크

참조

  1. ^ a b CERN Document Server: 연차보고서 1976 (실험물리과) 2018년 8월 14일 회수
  2. ^ a b M. 홀더 외: 고에너지 중성미자 상호작용 검출기 2018년 8월 15일 회수
  3. ^ a b CERN Document Server: 2018년 8월 13일 SPS Retried에서 고에너지 중성미자 상호작용을 연구하기 위한 제안
  4. ^ CERN 문서 서버: 2018년 8월 13일 제안서 회수에 따른 메모
  5. ^ CERN 문서 서버: 비망록 - 2018년 8월 16일 회수된 뮤온 분광계 설계 및 물리
  6. ^ CERN Document Server: WA1 개선 프로그램 승인 요청 2018년 8월 14일 회수
  7. ^ CERN 문서 서버: WA1의 새로운 개발 (CERN 게시판 제7/1982호) 2018년 8월 14일 회수
  8. ^ a b P. Berge 외: 2018년 8월 15일 검색된 철의 충전-전류 중성미자 상호작용에서 차동단면 및 핵구조물의 측정
  9. ^ a b H. 아브라모비치 외: 2018년 8월 16일 수소와 철의 중성미자와 항니뉴트리노 구조물 기능 측정
  10. ^ a b c CERN 문서 서버: W. D. Schlatter - CERN에서 2018년 8월 14일 회수된 고에너지 중성미자 실험의 하이라이트
  11. ^ M. 홀더 외: 중성미자와 안티뉴트리노 상호작용에서 중성-전하 전류 단면비 측정 2018년 8월 15일 회수
  12. ^ M. 홀더 외: 중성미자와 항뉴트리노 상호작용에서 생성된 트리무온 사건 관찰 2018년 8월 15일 발견
  13. ^ T. 한슬 외: 고에너지 중성미자 상호작용에서 트림온 이벤트의 기원 2018년 8월 16일 검색
  14. ^ M. 홀더 외: 안티뉴트리노 상호작용에 높은 이상 현상이 있는가?2018년 8월 16일 회수
  15. ^ a b H. 아브라모비치: 핵구조함수 ,F }},q를
    분석하여 강 상호작용에 대한 QCD 및 비아시즘 시험 2018년 8월 15일
  16. ^ EP 부서의 CERN 뉴스레터: 2018년 8월 16일 필립 블로흐와의 인터뷰
  17. ^ H. 아브라모비치 외: 2018년 8월 17일 회수된 뉴트리노와 안티뉴트리노 상호작용에서 생산된 반대신호 디무온의 실험적 연구
  18. ^ F. Dydak 등: Δ
    μ     2 m}}범위 0.3~90 2018년 8월 16일 검색됨