اولین نتایج فیزیک ردیاب نمونه اولیه منتشر شده است


همکاری DUNE اولین مقاله علمی خود را بر اساس داده های جمع آوری شده با ردیاب تک فاز ProtoDUNE واقع در بستر نوترینو CERN منتشر کرد. اعتبار: CERN

همکاری DUNE اولین مقاله علمی خود را بر اساس داده های جمع آوری شده با آشکارساز تک فاز ProtoDUNE در بستر نوترینو CERN منتشر کرد. نتایج نشان می دهد عملکرد آشکارساز نسبت به 99٪ کارآیی بیشتری دارد و باعث می شود تا این دوربین نه تنها بزرگترین ، بلکه بهترین عملکرد را داشته باشد. دانشمندان اکنون از یافته های خود برای اصلاح فنون تجربی خود و آماده ساختن آزمایش بین المللی عمیق نوترینو زیرزمینی در تأسیسات طولانی پایه نوترینو ، یک برنامه آزمایشی نوترینوی نسل بعدی که توسط گروه انرژی Fermilab سازمان یافته است ، استفاده می کنند.

استفان سولدنر-رمبلد ، رئیس دانشگاه منچستر در انگلیس ، گفت: “این اولین نتایج برای ما خبر خوبی است.” “آنها نشان می دهند که آشکارساز ProtoDUNE-SP حتی بهتر از حد انتظار کار می کند. ما اکنون آماده ساخت اولین قطعات برای ردیاب DUNE هستیم که شامل ماژول های آشکارساز بر اساس این نمونه اولیه است ، اما 20 برابر بزرگتر است.”

DUNE یک آزمایش جاه طلبانه بین المللی است که خصوصیات ذرات کوچک بنیادی به نام نوترینو را اندازه گیری می کند. نوترینوها متداول ترین ذرات مادی در جهان هستند ، اما از آنجا که به ندرت با ذرات دیگر تعامل دارند ، مطالعه آنها بسیار دشوار است. حداقل سه نوع مختلف نوترینو وجود دارد و هر ثانیه 65 میلیارد آنها از هر سانتی متر مربع زمین عبور می کنند. هنگام مسافرت ، کاری منحصر به فرد انجام می دهند: از یک نوع به نوع دیگر تغییر می کنند. دانشمندان بر این باورند که این نوسانات نوترینو – و همچنین نوسانات مربوط به ضد ماده نوترینو – می تواند به پاسخ برخی از س questionsالات بزرگ فیزیک ، مانند عدم تقارن مشاهده شده ماده و پادماده در جهان کمک کند. DUNE همچنین به دنبال نوترینوها از ابرنواخترها خواهد بود و به دنبال فرآیندهای نادر زیر اتمی مانند پوسیدگی پروتون خواهد بود.

مارزیو نسی ، هماهنگ کننده بستر نوتینو CERN ، گفت: “ProtoDUNE-SP نشان می دهد که ما می توانیم این نوع فناوری را به اندازه و وضوح مورد نیاز برای قرار دادن یک نوترینو در زیر میکروسکوپ بسیار قدرتمند گسترش دهیم.”

اندازه گیری دقیق این نوسانات برخی از مدل های نظری را محدود و حتی حذف می کند و راه های جدیدی را برای کشف و مطالعه پدیده های زیر اتمی نادر باز می کند. اما برای به دست آوردن این اندازه گیری های دقیق ، دانشمندان به آشکارسازهای فوق العاده بزرگ ، حساس و قابل اطمینان نیاز دارند.

الیزابت وورستر ، دانشمند آزمایشگاه ملی بروخاون در گروه انرژی و هماهنگ کننده فیزیک DUNE ، گفت: “نتایج ProtoDUNE نشان می دهد که ما یک آشکارساز طراحی کرده ایم که به ما امکان می دهد به اهداف علمی خود برسیم.”

DUNE به منظور آشکار کردن ماهیت نوسانات نوترینو با شلیک یک پرتوی شدید نوترینو از Fermilab در نزدیکی شیکاگو از طریق 1300 کیلومتر زمین و به چهار ماژول آشکارساز زیرزمینی غول پیکر واقع در عمق 1.5 کیلومتری مرکز تحقیقات زیرزمینی سنفورد در داکوتای جنوبی طراحی شده است. دو ردیاب ProtoDUNE CERN – یکی مبتنی بر تک فاز و دیگری مبتنی بر فناوری دو فاز آرگون مایع – گامی در جهت ساخت ماژول های بزرگ آشکارساز DUNE است که هرکدام با 17000 تن آرگون مایع پر شده است. گزارش طراحی فنی DUNE ، منتشر شده در فوریه ، برنامه ساخت این ماژول ها است.

در CERN ، دانشمندان DUNE از سراسر جهان برای ارزیابی ردیاب ProtoDUNE-SP از پرتوهای کیهانی و یک پرتو آزمایش 800 GeV استفاده کردند. پرتوی آزمایش شده از شتاب دهنده SPS CERN از دو هدف جداگانه برای تولید پرتوهای الکترون ، پروتون و سایر انواع ذرات عبور کرد. ردیاب های ذرات واقع در خارج از ProtoDUNE قبل از ورود به ProtoDUNE-SP ، انرژی و هویت این ذرات را از پرتو آزمون اندازه گیری کردند. در داخل ردیاب ، صفحات ظریف سیمهایی که دارای آشکارسازهای فوتونی هستند در داخل 800 تن آرگون مایع شفاف آویزان هستند. وقتی ذره عبوری با آرگون تعامل می کند ، الکترونهای آزاد را که از یک میدان الکتریکی با ولتاژ بالا چند متر به صفحه های سیم نزدیک دیواره های ردیاب کشیده می شوند ، می کوبد. دانشمندان از سیگنال هادی ها ، یک تصویر سه بعدی از مسیر ذره ایجاد می کنند و می توانند انرژی و هویت آن را تعیین کنند. با مقایسه این اطلاعات از ProtoDUNE-SP با خصوصیات شناخته شده ذره اصلی پرتو آزمون ، آنها توانستند دقیقاً ابزار را کالیبره کرده و نرم افزار پیچیده بازسازی را بهینه کنند.

همانطور که کیفیت عکس بستگی به کیفیت دوربین عکاس و نرم افزار ویرایش دارد ، کیفیت داده های فیزیکی به همان اندازه ردیاب و ابزارهای بازیابی آن است. دانشمندانی که روی ProtoDUNE-SP کار می کنند از آزمایش های گذشته نوترینو آموخته اند و به سطحی از عملکرد دست یافته اند که قبلاً غیرممکن بود. تمام داده های آشکارساز حاوی تغییرات کوچکی به نام نویز است ، که تشخیص آنها از سیگنالهای تولید شده توسط ذرات گاهی اوقات دشوار است. این یک مشکل رایج در تمام آزمایش های فیزیکی است و دانشمندان دائماً در حال طراحی روش های ابتکاری برای بهبود کیفیت داده ها با ترکیب افزایش قدرت سیگنال و کاهش نویز هستند. در این مقاله DUNE ، دانشمندان نشان می دهند که چگونه توانسته اند نسبت سیگنال به نویز 50 به 1 را بدست آورند که دستیابی به آن برای دوربین های مایع با زمان آرگون غیرممکن بود. آنها همچنین قابلیت اطمینان ردیاب را ارزیابی کردند و دریافتند که بیش از 99٪ از 15،360 کانال ردیاب آن به درستی کار می کنند.

تینگ جون یانگ ، کارمند DUNE در Fermilab ، که تجزیه و تحلیل نمونه اولیه ProtoDUNE را بر عهده دارد ، گفت: “اگر برخی از کانال های ردیاب کار نکنند ، دانشمندان در داده های خود خلا gap پیدا می کنند.” “ابزارهای تجزیه و تحلیل داده ها می توانند از بین بردن این شکاف ها کمک کنند ، اما محدودیتی وجود دارد. تعداد کانالهای غیرفعال در ProtoDUNE کمتر از 1٪ است ، که بازسازی بسیار کارآمد از وقایع را به ما می دهد. ProtoDUNE-SP نشان می دهد که می توانیم به نتیجه برسیم و از اهداف جسمی ما فراتر برویم. ”


یک مرکز جدید در حال آزمایش سیستم های آشکارساز نوترینو در آینده با نتایج “زیبا” است


اطلاعات بیشتر:
ب ابی و همکاران اولین نتایج ارائه دوربین پروجکشن زمان آرگون مایع ProtoDUNE-SP از یک آزمایش پرتو بر روی پلت فرم CERN Neutrino ، روزنامه جعبه ابزار (2020) DOI: 10.1088 / 1748-0221 / 15/12 / P12004

تهیه شده توسط آزمایشگاه ملی شتاب دهنده Fermi

نقل قول: اولین نتایج فیزیک از یک ردیاب نمونه اولیه (2020 ، 4 دسامبر) ، استخراج شده در 4 دسامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-12-physics-result-prototype-detector- منتشر شده ، منتشر شده است .html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور تحقیق خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*