solenoide compacto de muones - Wikilingue - Encydia
 Corrente de aceleradores do Grande Colisionador de Hadrones (LHC) | |
| Experimentos | |
| ATLAS | Aparelho Toroidal do LHC |
| CMS | Solenoide Compacto de Muones |
| LHCb | LHC-beauty |
| ALICE | Grande Colisionador de Iones |
| TOTEM | Secção de Cruze total, diseminación elástica e disociación por difracción. |
| LHCf | LHC-atacante |
| Preaceleradores | |
| p e Pb | Acelerador linear de protones e Chumbo |
| (não marcado) | Lanzador de Protones do Sincrotrón |
| PS | Sincrotrón de protones. |
| SPS | Supersincrotrón de protones. |
O Solenoide Compacto de Muones (CMS, Compact Muon Solenoid) é um dos dois detectores de partículas de propósito geral que estão a ser construídos (a data de 2008) no Grande Colisionador de Hadrones, que fará colisionar fazes de protones no CERN, em Suíça. Em sua construção têm colaborado umas 2.600 pessoas procedentes de 180 institutos científicos diferentes. Está situado na caverna de Cessy (França). Quando esteja terminado, terá uma forma cilíndrica, de 21 metros de longo por 16 de largo, com um peso de umas 12.500 toneladas.
Conteúdo |
Objectivos
Os principais objectivos deste experimento são:
- Explorar a física na faixa do TeV (teraelectronvoltio).
- Descobrir o bosón de Higgs.
- Procurar evidências de física para além do modelo regular, como a supersimetría ou dimensões espaciais extra.
- Estudar aspectos de colisões de iones pesados.
Características
Algumas características importantes do CMS são:
- Tem um tamanho relativamente compacto e conteúdo.
- Está optimizado para detectar muones
- Tem um potente íman solenoidal.
Desenho
O CMS é um detector de propósito geral, capaz de estudar múltiplos aspectos das colisões de protones a 14 TeV, a energia média do LHC. Contém sistemas para medir a energia e a quantidade de movimento de fotones , elétrons, muones e outras partículas produto das colisões. A capa detectora mais interna é um rastreador de sílice semiconductora. A seu ao redor, um calorímetro electromagnético de cristais escintiladores (centelleadores), rodeado de um calorímetro de muestreo para hadrones. O rastreador e o calorímetro são o suficientemente compactos como para entrar dentro do íman solenoidal do CMS, que gera um campo magnético de 4 Teslas. No exterior do íman situam-se grandes detectores de muones.
As capas do CMS, desde o interior para o exterior
Região central de colisão
Nesta zona colisionan faze-los de protones . Os ímans de enfoque do LHC forçam aos protones, que giram em sentido oposto, a colisionar no centro do detector. Faze-los de protones distribuem-se em pacotes", com uns 100.000 milhões de protones formando a cada pacote. Os protones são tão pequenos que a probabilidade de que choquem é muito reduzida, com uma taxa de umas 20 colisões pela cada 200.000 milhões de protones. Quando dois protones colisionan a essas energias, se rasgam, e o intercâmbio de matéria e energia implica a formação de partículas inexistentes no mundo quotidiano. Muitos desses processos de produção de partículas estão muito estudados, e estima-se que só 100 em cada 1.000.000.000 de colisões produzirão eventos "interessantes" desde o ponto de vista físico. Por tanto, interessa produzir a maior quantidade de colisões possíveis, com o que os pacotes, que viajam muito juntos no faz, produzirão uns 40 milhões de colisões por segundo, uma colisão a cada 25 nanosegundos.
Capa 1 - O rastreador
Finos segmentos de sílice (barras e pixels) permitem medir a quantidade de movimento e a trajectória das partículas carregadas. Também revelam a posição onde se desintegran (decaen) partículas instáveis de vida média longa. O CMS contém o maior detector de sílice do mundo, com 205 m² de sensores (a área aproximada de um campo de tênis), que contém 9,3 milhões de barras e 66 milhões de pixels.
Capa 2 - O calorímetro electromagnético
Está constituído por uns 80.000 cristais escintiladores de tungstato de chumbo (PbWO4), que medem com precisão as energias de fotones e elétrons. Um detector de 'prelluvia', baseado em sensores de sílice, ajuda a identificar a partícula detectada no trecho final.
 Detector de atiras de sílice. |
 Preparando os cristais de tungstato de chumbo para o ECAL. |
Capa 3 - O calorímetro hadrónico
Formado por capas de material denso (bronze ou aço), com capas de escintiladores plásticos ou fibras de cuarzo. Determinam a energia dos hadrones que a atravessam, isto é, partículas como os protones, neutrones, piones e kaones. O bronze empregado neste detector prove de restos de artilharia russa.
Capa 4 - O íman
Ao igual que muitos detectores de partículas, o CMS tem um grande íman solenoidal. Este íman permite determinar a relação massa/carrega das partículas que o atravessam a partir da análise da curva que percorrem no seio do campo magnético. Mede 13 metros de longo e 6 de diâmetro, e seu núcleo superconductor de niobio -titanio está refrigerado criogénicamente com helio líquido. Estava previsto que gerasse um campo de 4 T, mas finalmente funcionará a 3,8 T para melhorar sua longevidade. A inductancia do íman é de 14 henrios e a intensidade de corrente que atravessá-lo-á será de 19.500 amperios, com o que armazenará um total de 2,66 GJ, o equivalente a média tonelada de TNT . Há circuitos preparados para dissipar de forma segura um excesso de energia que poderia fundir o íman. A resistência do circuito (essencialmente só os cabos que vão do conversor de potência até o criostato) é de 0,1 miliohmios, o qual permite uma constante de tempo de 39 horas, a mais alta de qualquer circuito do CERN.
Capa 5 - Os detectores de muones e a abraçadeira de volta
Para detectar muones e sua quantidade de movimento, o CMS usa três tipos de detectores: canos de deriva (drift tubes), câmara de atiras catódicas (cathode strip chamber) e câmaras de atiras resistivas (resistive plate chambers). Os TD usam-se para medidas precisas da trajectória na região central (o barril), enquanto as CTC usam-se nas partes mais externas. As CTR devolvem um sinal rápido quando um muón atravesa o detector muónico, e estão instaladas no barril e na parte externa.
 Barril do calorímetro hadrónico (em primeiro plano, no marco amarelo), esperando a ser inserto dentro do íman superconductor. |
 Parte do suporte do íman, com canos de deriva e câmaras de placas resistivas, na zona do barril. |
Recolhida e recopilación de dados
Reconhecimento de padrões
As novas partículas descobertas no CMS serão instáveis e se desintegrarán rapidamente em uma cascata de partículas mais ligeiras e conhecidas. As partículas que atravessem o CMS deixarão sinais que permitirão as reconhecer, de modo que através de sua existência poder-se-á inferir a presença de partículas novas.
Disparador
Para ter oportunidade de produzir partículas como o bosón de Higgs, produzir-se-ão uns 40 milhões de colisões por segundo. As "assinaturas" da cada partícula serão analisadas por sistemas electrónicos velozes que guardarão (disparador activado) aqueles eventos (uns 100 por segundo) que poderiam mostrar indícios de novas partículas ou eventos, como o bosón de Higgs decayendo em quatro muones. Isto reduz os dados gerados a uns níveis razoáveis. Ditos dados serão analisados posteriormente com mais detalhe.
Análise posterior
Usar-se-ão sistemas ponteiros (como a computação em malha ou grid) para procurar entre milhares de milhões de eventos produzidos no CMS, procurando dados que pudessem indicar a presença de novas partículas ou fenómenos.
Metas
 Inserção do tanque de vazio, junho de 2002. |
 Baixada do YE+2 à caverna. |
 YE+1, um componente do CMS de 1270 toneladas, finaliza seu descenso de 100 m na caverna do CMS. Janeiro de 2007. |
Contexto
Outro experimento chamado ATLAS, instalado em outro ponto do anel do LHC, está preparado para fazer análise similares. Os consórcios ATLAS e CMS competirão entre si em procura das maiores descobertas. Há outro experimento similar, o Tevatrón, um colisionador protón-antiprotón, situado no Fermilab, com uma energia em torno de 2 TeV. Tem estado funcionando desde 1987. O Tevatrón contém dois experimentos, o CDF e o D0.
Referências
- Della Negra, Michel; Petrilli, Achille; Herve, Alain; Foa, Lorenzo;(2006)."CMS Physics Technical Design Report Volume I: Software and Detector Performance". CERN.
Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga conteúdo multimédia sobre Solenoide compacto de muones.Commons
- Página do CMS
- Objectivos do CMS
- CMS Times
- Secção CMS do sitio US/LHC
- http://petermccready.com/portfolio/07041601.html Vista panorámica. Clica e arrasta para olhar ao redor do experimento em construção (com som). Requer QuickTime.
Coordenadas:
