Budeme sa zaoberať štúdiou časticových dráh, ktoré boli pozorované na experimente nazývanom OPAL, v CERN, blízko Ženevy. Toto je jeden zo štyroch experimentov, ktoré prebiehajú na LEP (the Large Electron-Positron collider - veľký elektrón-pozitrónový kolajder), ktorý je najväčší časticový urýchľovač na svete.

Experiment OPAL má približne válcový tvar. Častice vznikajú v strede na osi válca, odkiaľ potom vylietávajú. Pritom prechádzajú cez rôzne typy detektorov, ktoré sú umiestnené do sústredných válcov okolo osi. Rôzne typy častíc zanechávajú odlišné signály v jednotlivých detektoroch a to umožňuje ich rozlíšiteľnosť. Tu môžete nájsť nákres experimentu a oveľa viac detialov.

Poďme sa pozrieť na príklad interakcie častíc. Obrázok zobrazuje válcový detektor pri pohľade od jedného konca detektoru. Takže sústredné válce, ktoré odpovedajú jednotlivým detektorom, sú zobrazené ako sústredné kružnice.

Prichádzajúce lúče elektrónov a pozitrónov prilietavajú z opačných smerov pozdĺž osi válcového detektora. (Na tomto obrázku to odpovedá čiare, ktorá je kolmá k počítačovej obrazovke a prechádza stredom sústredných kružníc.)

Pohľad spredu

Prechádzajúc z vnútra von, prvý detektor zobrazuje dráhu, ktorú vytvorila elektricky nabitá častica. (Dráha nabitej častice je na obrázku zobrazená fialovou farbou.) Taktiež si môžete všimnúť, že dráha je mierne zakrivená, čo je spôsobené prítomnosťou magnetického poľa. (Smer magnetického poľa na obrázku je kolmý na obrazovku.) Veľmi presným meraním stupňa krivosti môžeme určiť hybnosť každej nabitej častice.

Na svojej ceste von častica ďalej prechádza detektorom, ktorý sa nazýva "elektromagnetický kalorimeter". Častica postupne stráca energiu ako interaguje s atómami v detektore. Takto detektor meria celkovú energiu, ktorú doň častica uložila, a preto ho nazývame kalorimetrom. (Na obrázku je uložená energia zobrazená ako žltý obdĺžnik.)

Na obrázku je použitý farebný kód, ktorý označuje dráhu hybnosti nabitých častíc a energiu uloženú v kalorimetroch. Mierka v spodnej časti obrázku zobrazuje farbu, ktorá odpovedá príslušnej energii/hybnosti. Teda, červená odpovedá energii/hybnosti v rozmedzí 0 až 0,5 GeV, žltá 0,5 až 1,0 GeV, zelená 1,0 až 2,0 GeV atď. Dráhy a zhluky nakreslené bielou farbou odpovedajú energii/hybnosti väčšej ako 16 GeV. (Môžete si všimnúť, že dráha nabitej častice na obrázku odpovedá hybnosti v rozmedzí 4 až 8 GeV a zhluk v elektromagnetickom kalorimetri odpovedá energii v rozmedzí 0,5 až 1,0 GeV.)

Veľa častíc stratí všetku svoju energiu v elektromagnetickom kalorimetri, a preto už nepokračujú ďalej. Avšak častica na obrácku prešla cez elektromagnetický kalorimeter a vošla do ďalšieho detektora, ktorý sa nazýva "hadrónový kalorimeter". Energia, ktorú častica stráca v hadrónovom kalorimetri, je na obrázku zobrazená fialovými obdĺžnikmi a krížikmi.

Takmer všetky častice stratia celú zvyšnú energiu v hadrónovom kalorimetri, takže nepokračujú ďalej. Avšak častica na obrázku prešla aj hadrónovym calorimetrom a dostala sa do posledných vonkajších detektorov, ktoré sa nazývajú "miónové komory". Signál, ktorý častica vytvorila v miónových komorách je zobrazený žltými krížikmi a červenými šípkami. Mión je jedinou časticou, ktorá dokáže prejsť cez všetky kalorimetre a zanechá signál v miónových komorách.

Niekedy je užitočné pozrieť sa na detektor a signály častíc z boku. Na ďalšom obrázku sa z boku pozeráme na rovnaký dosiaľ sledovaný "prípad".

Pohľad zboku

Sledovaním rôznych signálov, ktoré častice produkujú v jednotlivých detektoroch, sa pokúsime rozlíšiť tri rôzne druhy častíc: mióny, elektróny a hadróny. Kliknite na nasledujúce položky, aby ste sa dozvedeli, ako sa jednotlivé častice navzájom od seba odlišujú.

ďalšie ukážky prípadov obsahujúcich mión
ukážky prípadov obsahujúcich elektrón
ukážky prípadov obsahujúcich hadrón

Ak už rozumiete spôsobu ako identifikovať jednotlivé dráhy, ktoré boli vytvorené rôznymi typmi častíc, tak prosím
kliknite tu a pokračujte ďalšou časťou programu, ktorou sú "Úlohy (časť 1.)".

Späť na úvodnú stránku stránku s obsahom.