Projekt atlas v esk republice
Download
1 / 24

Projekt ATLAS v České republice - PowerPoint PPT Presentation


  • 74 Views
  • Uploaded on

Projekt ATLAS v České republice. Memorandum o podpoře projektu ATLAS bylo podepsáno v roce 1998 dvěma přispěvateli : Ministerstvem průmyslu a obchodu České republiky Výborem pro spolupráci ČR s CERN Příspěvek ČR na jednotlivé části projektu ATLAS :

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Projekt ATLAS v České republice' - tavi


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Projekt atlas v esk republice

Projekt ATLAS v České republice

  • Memorandum o podpoře projektu ATLAS bylo podepsáno v roce 1998 dvěma přispěvateli:

    • Ministerstvem průmyslu a obchodu České republiky

    • Výborem pro spolupráci ČR s CERN

  • Příspěvek ČR na jednotlivé části projektu ATLAS :

    • 1.6 MCHF =0.5 MCHF + 0.5 MCHF + 0.3 MCHF + 0.3 MCHF

  • hadronový vnitřníspolečné vklad

  • kalorimetr TileCal detektorprojekty za účastníky

  • Na projektu pracují tři instituce:

    • Akademie věd České republiky — 30 pracovníků (15 fyziků) na Tilecalu a vnitřním det.

    • Fyzikální ústav, Ústav teorie informace a automatizace

    • Karlova univerzita — 20 pracovníků (10 fyziků) na Tilecalu a vnitřním det.

    • Matematicko-fyzikální fakulta

    • České vysoké učení technické — 15 pracovníků ( 5 fyziků) na vnitřním detektoru,

    • Fakulty jaderná a fyzikálně inženýrská, strojní a dopraví chlazení a stínění

  • V dalším podrobněji o přípravěTileCalu,vnitřního detektoru,chlazení,stínění,trigeru, fyzikálního programu a software

R. Leitner, koordinátor pražské skupiny

R. Leitner - ATLAS


Jak p isp je atlas k dal m poznatk m
Jak přispěje ATLAS k dalším poznatkům?

Standardní model – částice

ATLAS má velkou šanci objevit chybějicí článek do současného teoretického modelu elementárních částic – Higgsův boson, který hraje podstatnou roli ve vysvětlení hmot intermediálních bosonů.

I kdyby byl do doby spuštění experimentu Higgsův boson objeven jinde, dával by ATLAS jedinečnou příležitost k detailnímu prozkoumání jeho vlastností.

ATLAS má také potenciál objevit např. supersymetrické částice, které vystupují v alternativních teoriích, resp. rozšířeních současného “standardního modelu”, studovat projevy struktury částic, které se dnes jeví jako bezstrukturní (elementární fermiony), pátrat po dalších exotických částicích předpovídaných některými teoriemi.

Standardní model – interakce

Kromě lákavých exotických možností nabízí ATLAS detailní studium vlastností již známých částic a jejich interakcí, například studium narušeni CP parity, vlastností nedávno objeveného top kvarku atd.

V neposlední řadě je ATLAS jako experiment na přední hranici lidského poznání připraven pozorovat jevy, o kterých nemáme dosud ani netušení.

R. Leitner - ATLAS


Jak bude atlas vypadat a pracovat
Jak bude ATLAS vypadat a pracovat?

Experiment ATLAS bude studovat srážky protonů urychlených budovaným urychlovačem LHC (Large Hadron Collider) na energie 7+7 TeV.

LHC je následníkem existujícího urychlovače LEP v tunelu o délce 27 km. Dosud nedosažené energie budou zpřístupněny použitím supravodivých magnetů a dalších nových technologií.

Každých 25 ns se budou srážet dva shluky protonů tak početné, že dojde v průměru ke 23 srážkám. Úlohou detektoru je zaregistrovat částice vzniklé v těchto srážkách.

R. Leitner - ATLAS


V roba submodul hadronov ho kalorimetru tilecal
Výroba submodulů hadronového kalorimetru (TileCal)

V železe válcové části hadronového kalorimetru se rozvíjejí spršky hadronů, které způsobí slaboučké záblesky v plastikových destičkách („dlaždicích“) nastrkaných do mezer mezi železnými deskami. Světlo těchto záblesků je odvedeno optickými vlákny k fotonásobičům

a v nich elektronicky zpracováno. Válcová část kalorimetru je doplněna “zátkami” okolo svazku používajícími měď a wolfram jako absorbátor a kapalný argon jako detekční médium.

Střední válcová část je poskládána z 64 modulů – “dortových řezů”, každý modul je přitom smontován z 19 submodulů asi 800 kg těžkých.

Submoduly vznikají slepením ocelových desek tak, aby zůstaly štěrbiny na desky scintilátoru.

V únoru 1996 byly zhotoveny první 3 submoduly, hromadná výroba začala v prosinci 1998, všechny potřebné submoduly vyráběné v Praze, Dubně, Protvinu, Pise, Valencii, Barceloně, Chicagu, Urbaně a Arlingtonu musí být hotovy do února 2002.

Všechna ocel (zhruba 3000 tun) byla dodána českými podniky.

R. Leitner - ATLAS


V roba submodul tilecalu
Výroba submodulů TileCalu

Chybné stažení před ztuhnutím lepidla

Přes noc v barvě

Deformace jedné desky

I když je produkce “slepených děravých železných bloků” zdánlivě jednoduchá, není tak jednoduché při lepení dodržet rozměrové tolerance, například výšku submodulu

291.7 +0.3

–1.5 mm)

Odladěná výroba začíná čištěním ocelových desek,

poskládáním, ztuhnutím lepidla, svařením slepence a konečně nabar-vením, aby moduly nezrezavěly po následujích nejméně 15 let.

Pokračuje strojovým nanášením lepidla

R. Leitner - ATLAS


Zdroje vysok ho nap t pro foton sobi e tilecalu
Zdroje vysokého napětí pro fotonásobiče TileCalu

Fotonásobiče, které převádějí nicotné světelné signály na elektrické pulsy, potřebují stabilní zdroje vysokého napětí

Celkem jsou potřeba zdroje pro 10 000 fotonásobičů

V laboratořích Fyzikálního ústavu AV

byl vyvinut a vyroben předprototypzdroje,

schopný svými 256 kanály zásobovat 48 fotonásobičů vysokým napětím ve dvou úrovních (-830V, -950 V) s maximálním proudem 20 mA na kanál.

Testy prokázaly vysokou stabilitu vyhovující požadavkům experimentu.

Zdroje jsou na dálku ovladatelné ve standardu CANBUS.

Zdroje bude vyrábětTESLA Praha, prototyp hotov v květnu 2000, prvních

16+2 jednotek bude dodáno v roce 2001

R. Leitner - ATLAS


Sm ova e sv tla pro tilecal
Směšovače světla pro TileCal

Směšovače světla jsou nevelké (18×18×43 mm3) plastové hranolky (materiálem je PMMA), sloužící ke smíchání a homogenizování světla přiváděného optickými vlákny od scintilačních dlaždic k foto-násobičům. Je jich s rezervou potřeba 10400 kusů.

Směšovače jsou vyráběny v Optické laboratoři MFF UK.

Systematicky je sledována a protokolována kvalita produkce (rozměrová tolerance 0,1 mm, kvalita povrchů).

Prvních 2000 kusů bylo hotovo v prosinci 1999,

v roce 2000 se plánuje výroba 4000 kusů a výroba by měla skončit v prosinci roku 2001

R. Leitner - ATLAS


Testov n tilecalu na svazku
Testování TileCalu na svazku

Masové výrobě sub-modulů předcházelo testování prototypů, nadále pokračuje detailní studium chová-ní konstruovaného detektoru pomocí ozařování částicemi různých energií.

Mionové stěny detekují částice nezastavené kalorimetrem

Testování na svazku již přineslo zajímavé fyzikální výsledky:

Measurements of muon bremstrahlung

Z. Phys. C73 (1997) 455

Energetické rozlišení (spolupráce elektro-magnetického a hadronového kalorimetru): (41.9%/E+1.8%)  1.8/E

Odezva na miony: fit konvolucí Landauova

a Gaussova rozdělení

Beam

Ilustrace efektu kontroly

Energie uniklé z kalorimetru:

R. Leitner - ATLAS


Pixelov detektory pro vnit n detektor
Pixelové detektory pro vnitřní detektor

Polovodičové detektory, které umožňují zjistit, kterou z mnoha malých plošek (pixelů) prošla nabitá částice, jsou vyvíjeny a testovány ve Fyzikálním ústavu AV. Testovací zařízení ukazuje horní fotografie, zařízení na připojování vodičů k čipům dolní. Vpravo je schéma „Kdo dělá Co“

R. Leitner - ATLAS


Pixelov detektory pro vnit n detektor1
Pixelové detektory pro vnitřní detektor

Přední a zadní strana křemíkových desek s pixelovými detektory, vyrobenými

v podniku Tesla Rožnov. Tesla vyrábí předsérii detektorů.

Vyrobené desky

splňují požadavky ATLAS

Napětí průrazu > 150 V

Závěrný proud < 100 nA/cm2

R. Leitner - ATLAS


Stripov detektory sct pro vnit n detektor
Stripové detektory (SCT) pro vnitřní detektor

  • Pracovníci ve Fyzikálním ústavu AV ČR se zabývají měřením a kontrolou kvality detektorůve skupině s kolegy z Austrálie, CERN, Krakova, Ženevy, Ljubljany a Moskvy.

  • V minulých letech:

    • vyvíjeli ve spolupráci s Universitou V Ženevě a NPI Moskva stripové detektory typu n-in-n a další komponenty. Vzorky detektorů byly vyrobeny v továrně ELMA v Rusku, ozářeny v CERN a otestovány ve FzÚ.

    • se podíleli na vyhodnocení detektorů CSEM p-in-n na Univerzitě Ženeva

    • připravili laserové testovací zařízení pro studium ozářených detektorů technikou přechodových proudů v CERN

  • V tomto a následujících letech:

    • provedouměření kvality cca 100 předsériových továrně vyrobených (firmou Hamamatsu) detektorů

    • připraví čistou laboratoř s plochou 60 m2

    • budou měřit kvalitu 1600 detektorů pro skupinu spolupracujících laboratoří.

R. Leitner - ATLAS


Zdroje n zk ho nap t pro sct atlas
Zdroje nízkého napětí pro SCT ATLAS

Ve Fyzikálním ústavu AV ČR byl vyvinut prototyp zdrojů nízkého napětí pro napájení modulů křemíkových detektorů v podobě karty standardu VME.

Celkem bude potřeba 4088 napěťových kanálů.

Karta, která bude umístěna vně celého ATLASu, je zdrojem několika různých napětí pro elektroniku modulů. Napětí pro analogovou (3,5 V/1,4 A) a digitální část (4 V/1 A) modulu jsou měřena a stabilizována na danou úroveň v místě vlastního křemíkového detektoru.

Průběh prací:

Do současnosti (podzim 2000) bylo vyrobeno již 14 prototypů verze l a 40 prototypů verze 2 (firma Rybka), které jsou užívány v ČR, CERN, UK, Holandsku, Japonsku, Austrálii a Německu.

Předsérie by měla být vyrobena v roce 2001 a v letech 2002 a 2003 proběhnout sériová výroba 1100 čtyřkanálových karet

R. Leitner - ATLAS


Moduly stripov ch detektor sct pro atlas
Moduly stripových detektorů (SCT) pro ATLAS

Na Karlově univerzitě a Českém vysokém učení technickém se testují moduly stripových detektorů.

K tomu jsou k dispozici 2 testovací systémy a třetí modernější systém bude dodán do konce roku 2000. Systémy obsahují zdroje nízkých napětí, zdroj vyso-kého napětí, systém konfigurování modulu a vyčítání dat, připojený přes VME k počítači, potřebný software pro nabírání dat a pro jejich vyhodnocení.

Práce vyžaduje čistou místnost a chlazení

Jednotlivé operace a testy modulů probíhají v Praze, Mnichově, Freiburgu a Amsterodamu (tzv. středo-evropské skupině; v rámci celého ATLASu existují

ještě dvě další skupiny).

Měří se voltampérové charakteristiky detektorů, kvalita a parametry čipů, celých modulů. K testování se používají diagnostické prostředky, které jsou zabudovány přímo do elektroniky modulů a externí podněty – nabité částice (SPS CERN) nebo laser.

Naši pracovníci dlouhodobě pracují na návrhu technologie výroby v Mnichově a Freiburgu.

R. Leitner - ATLAS


Chlazen vnit n ho detektoru atlas
Chlazení vnitřního detektoru ATLAS

Vnitřní detektor obsahuje značné množství elektroniky, která vyžaduje chlazení. Pražská skupina podstatně přispěla k vývoji systému chlazení.

  • Skupina

  • vybudovala databázi chladicích kapalin (C3F8, C4F10, CF3I a směsí C3F8 A C4F10)

  • podílela se na návrhu chlazení

  • vyvinula mobilní a flexibilní systém pro měření a sběr dat

  • provedla měření na prototypech pixelo-vých a SCT detektorů

  • bude pokračovat v dalším vývoji chladicího systému a měření jeho funkce

R. Leitner - ATLAS


Neutronové stínění detektoru ATLAS

Pražská skupina z ČVUT je členem atlasovského týmu pro přípravu stínění. Speciálně se podílí na vývoji polyetylénového moderátoru a na návrhu stínění pro oblast blízko svazku.

Skupina provedla na urychlovači SPS v CERN experimentální testy funkce různých typů vnějšího neutronového stínění, vedle experimentů provádí Monte Carlo simulace.

Výsledky práce byly publikovány v ATLAS Technical Coordination TDR, CERN/LHCC/99-01

Návrh použití polyetylénového moderátoru dopovaného lithiem ve vnitřním detektoru směřuje k prosazení dodávky tohoto materiálu z ČR.

Některé výsledky Monte Carlo simulací účinku různého uspořádání neutronového stínění. Neutrony vznikají v hadronové spršce rozvíjející se v železném bloku, do kterého vlétla nabitá částice z urychlovače.. Obrázky ukazují rozdělení neutronů zastavených v různě uspořádaném stínění – PE, BPE, LiPE, BPE + Fe, BPE + Pb, BPE + Fe + LiPE. Výsledky simulací dobře souhlasí s experimenty na SPS.

R. Leitner - ATLAS


Neutronov st n n detektoru atlas
Neutronové stínění detektoru ATLAS

Pražská skupina navrhla stínění pro oblast blízkou svazku (Forward Region) v podobě velkých rozebratelných a do sebe zapadajících bloků vyrobených z koncentrických vrstev oceli, litiny, borovaného polyetylénu, oceli, lithiovaného polyetylénu (LiPE) a olova.

Probíhá diskuse, zda je poslední vrstva olova nezbytná.

R. Leitner - ATLAS


Software pro ATLAS – grafika

Pro zobrazování a vyhodnocování experi-mentálních dat je připravován grafický software, pracovník z FzÚ koordinuje vývoj jeho klíčových složek.

Prohlížeč objektů

WIRED - event display v jazyku JAVA

Atlantis

Program pro zobrazování událostí (event display) z experimentu ALEPH byl přepsán do jazyka JAVA

JAS - analytické studio v jazyku JAVA

GraXML

je třídimenzionální event display

R. Leitner - ATLAS


Software pro ATLAS - algoritmy triggeru

Pražská skupina se podílí na vývoji software pro hledání drah v rámci triggeru druhé úrovně a testování hardware triggeru (FPGA, spolupráce s Mannheimem a Saclay) pomocí MC dat nagenerovaných pro rozpad BSO J/f.

Skupina také vyvíjí nový vlnový algoritmus,

obr. ukazuje rekonstrukci drah ve vnější části vnitřního detektoru, v tzv. TRT (Transititon Radiation Tracker).

Ve spolupráci se Saclay testuje skupina použití algoritmů neurálních sítí na odlišení produkce Higgsova bosonu v kanále vedoucím na čtyři jety od pozadí. Algoritmus používá kompletní granularitu kalorimetru.

Analýzy použití neurálních sítí budou rozšířeny na trigger hledající b-jety. Budou-li takové použití neurálních sítí úspěšná, umožní ATLASu efektivnější hledání procesů vedoucích k b-kvarku a následně jetu.

R. Leitner - ATLAS


Příprava fyzikálního programu: B-fyzika

  • Pražská skupina se zabývá přípravou fyzikálního programu, zaměřeného na studium vlastností částic obsahujících b-kvark, speciálně

    • přesným měřením polarizace produkovaných baryonů s b-kvarkem

    • narušením CP parity vně rámce Standardního modelu v rozpadech BSO J/f

Předpokladem tohoto studia bylo upřesnění modelů produkce pro energie urychlovače LHC pomocí dat

z experimentů CDF a D0.

Skupina koordinovala produkci Monte-Carlo simulovaných dat, která byla použita pro fyzikální studie a jsou uschována pro nové testy software. Pracovníci skupiny spolupracují s dalšími experimenty na vývoji univerzálně použitelné knihovny programů pro popis rozpadů částic s b-kvarkem.

R. Leitner - ATLAS


Fyzika spinov korelace t a t kvark
Fyzika – Spinové korelace t a t kvarků

Velký počet produkovaných párů nejtěžšího kvarku t a jeho antikvarku umožní zkoumat dynamiku jejich vzniku pomocí sledování jejich spinu. Spiny t-kvarku a anti-t-kvarku mohou být orientovány souhlasně vzhledem ke směru jejich pohybu nebo nesouhlasně. Poměr těchto dvou případů svědčí o mechanismu vzniku t t, což jsou kvarky 35× těžší než b-kvarky již relativně dobře prostudované. Jednotlivé spinové orientace se poznají podle úhlu mezi koncovými leptony.

n

e+(m+)

W+

t

b

g

p

p

g

t

b

e–(m–)

W–

n

Jednotlivé čáry na obrázcích odpovídají předpovědím standardního model (SM), případu zanedbání spinů (NC) a dvěma úrovním CP narušení (CP28 a CP96).

Malé rozdíly viditelné na prvním obrázku jsou zvýrazněny na dalších obrázcích, kde jsou vyneseny relativní diference.

R. Leitner - ATLAS


Fyzika ov ov n a rozvoj qcd
Fyzika — ověřování a rozvoj QCD

Od fundamentální teorie silných interakcí, za kterou se dnes považuje kvantová chromodyna-mika (QCD), očekáváme vysvětlení měřených dat a předpovědi důležité pro přípravu budoucích experimentů. Výpočty rozdělení nabitých částic pro podmínky urychlovače Tevatron (Fermilab, USA) lze již srovnávat s výsledky experimentu, výpočty pro LHC jsou opravdu předpověďmi.

R. Leitner - ATLAS


Počítačová infrastruktura projektu ATLAS

Experiment Atlas bude po roce 2005 produkovat desítky TB dat ročně. Současná lokální infrastruktura v ČR umožňuje zpracovávat stovky GB dat, proto je nezbytné vytvořit do roku 2005 generačně novou infrastrukturu.

K vyřešení situace laboratoří účastnících se experimentu ATLAS přispěje Evropský projekt DATAGRID. ČR se projektu účastní.

Od konce roku 2000 bude v ČR k disposici prostor pro data 1 TB a pro intenzívní počítání a zpracování dat Linuxová farma s 64 procesory. Další zvětšení kapacity bude znamenat od roku 2001 pásková knihovna 10 TB,

plánována je pravidelná každoroční modernizace.

Počítačové spojení s CERN má dnes kapacitu 4 Mb/s,

připojení pomocí Evropského projektu GEANT poskytne od roku 2001 kapacitu ~ 1 Gb/s. Toto rychlé spojení bude vyhrazeno pro vybrané výzkumné projekty, na kterých se ČR též účastní.

R. Leitner - ATLAS


Popularizace projektu atlas
Popularizace projektu ATLAS

Přispíváme k činnosti popularizační skupiny experimentu ATLAS (například k dokumen-tačnímu systému fotografií, podíleli jsme se na přípravě videofilmu o projektu ATLAS)

Pravidelně konáme přednášky a exkurze pro studenty i učitele o částicové fyzice a speciálně ATLASU

Srozumitelná informace o ATLASu a částicové fyzice je začleněna do nové sady učebnic fyziky pro základní školu Fyzika kolem nás a je veřejnosti dostupná na webových stránkách

http://www-hep.fzu.cz/~rames/outreach/castice.html

R. Leitner - ATLAS


Shrnut
Shrnutí

  • České instituce výrazně přispěly k projektu ATLAS, jak při konstrukci detektoru, tak při přípravě fyzikálního programu

  • Během let 1996 až 1999 bylo publikováno 48 časopiseckých článků, 52interních (ale veřejně dostupných) zpráv spolupráce ATLASa bylo prezentováno a publikováno 75 vystoupení na konferencích. Velká část článků a konferenčních vystoupení je dílem teoretické skupiny uvnitř ATLAS.

  • Bylo obhájeno pět diplomových prací, dvě doktorské práce jsou před obhajobou. Na projektu začínají pracovat další mladí lidé.

  • Již45 % našeho příspěvku do ATLAS je zaplaceno.

R. Leitner - ATLAS


ad