AEGIS
Antihidrojen Deneyi'nin temel bilimsel amacı: Yerçekimi, İnterferometri, Spektroskopi (AEGIS), yerküredeki yerçekimi ivmesinin, g'nin, antihidrojen üzerindeki etkisini doğrudan ölçümüdür.
AEGIS, Avrupa'daki fizikçilerin bir araya getirdiği bir çalışmadır. Deneyin ilk aşamasında, AEGIS ekibi, antihidrojen atomları demeti yapmak için Antiproton yavaşlatıcı'dan gelen antiprotonları kullanır. Daha sonra antihidrojen ışını, madde ve antimadde arasındaki çekim kuvvetli etkileşim kuvvetini% 1'lik bir hassasiyete kadar ölçmek için konuma duyarlı bir detektöre bağlanan bir Moire saptırma ölçeri denilen bir alete iletirler.
Deflectometer'da bir ızgaralar sistemi, antihidrojen demetini paralel ışınlara bölerek periyodik bir model oluşturur. Bu modelden fizikçiler antihidrojen demetinin yatay uçuş sırasında ne kadar düştüğünü ölçebilirler. Bu kaymayı, her atomun uçup düştüğü zamanla birleştiren AEGIS ekibi, daha sonra Dünya ve antihidrojen atomları arasındaki yerçekimi kuvvetinin gücünü belirleyebilir.
ALICE
ALICE (Geniş Bir İyon Çarpıştırıcısı Deneyi), Geniş Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) halkasında ağır iyon dedektörüdür. Kuark-gluon plazması denilen maddenin bir fazının oluştuğu aşırı enerji yoğunluklarında güçlü etkileşen maddenin fiziğini incelemek üzere tasarlanmıştır.
Günümüz evrendeki sıradan her şey atomlardan oluşur. Her atom, bir elektron bulutu ile çevrili, protonlar ve nötronlardan (hidrojen hariç, nötron içermeyen) oluşan bir çekirdek içerir. Protonlar ve nötronlar, gluonlar adı verilen diğer parçacıkların birleştiği kuarklardan oluşurlar. Hiçbir kuark izolasyonda gözlemlenmedi: kuarkların yanı sıra glukonlar kalıcı olarak birbirine bağlanmış gibi görünüyor ve protonlar ve nötronlar gibi kompozit parçacıkların içinde tutulmuş gibi görünüyor. Bu, sınırlama olarak bilinir.
LHC'deki çarpmalar, Güneş'in merkezinden 100.000 kat daha sıcak sıcaklık üretir. Her yılın bir bölümü için, LHC, kurşun iyonları arasında çarpışmalara neden olup, büyük patlamadan hemen sonraki laboratuar koşullarında tekrar yaratılmaktadır. Bu uç şartlar altında, protonlar ve nötronlar 'eriyip' kuantları gluonlarla olan bağlarından kurtarırlar. Bu kuark-gluon plazması. Böyle bir evrenin varlığı ve özellikleri, kuantum kromodinamiğinin (QCD) teorisinde, dolaşım olgusunu anlamak ve kiral simetri restorasyonu olarak adlandırılan bir fizik problemi için kilit konuları oluşturmaktadır. ALICE cihazı, günümüz evreninin konusunu oluşturan parçacıkların kademeli olarak nasıl arttığını gözlemleyerek genişleyip ve soğurken quark-gluon plazmasını inceler.
ALICE cihazı, 6.000 ton ALICE dedektörü kullanır. Cihaz 26 m uzunluğunda, 16 m yüksekliğinde ve 16 m genişliğindedir. Cihaz kuark-gluon plazmasını inceler. Dedektör Fransa'daki St Genis-Pouilly köyüne yakın bir yerde, LHC'den kirişden 56 m aşağıda geniş bir mağarada bulunuyor.
ALPHA
ALPHA deneyi, daha önce yapılmış bir karşıtmaddeyle yapılan deney ATHENA'nın devamı niteliğindedir. 2005 yılının sonlarında benzer genel araştırma hedefleri ile kurulan ALPHA, antihidrojen atomlarını yakalar ve araştırır ve bunları hidrojen atomlarıyla karşılaştırır.
ALFA, ATHENA'nın bıraktığı yerden devam ediyor. ALFA, antihidrojen atomlarını tutmak için farklı bir yakalama yöntemi kullanır, normal atomlarla yok olmadan önce onları daha uzun süre tutar.
Haziran 2011'de ALPHA, antimadde atomlarını 16 dakikadan uzun süre yakalamayı başardığını bildirdi: antimadde özelliklerini detaylı olarak incelemek için yeterince uzun süre. Bu, fizikçilere ölçümler yapması ve antimadde gizemine daha fazla cevap bulması için zaman verir.
AMS
Alpha Manyetik Spektrometre (harici bağlantı) (AMS-02), Uluslararası Uzay İstasyonunun dışına (link harici) (ISS) dışa monte edilen bir modülden karanlık madde, antimadde ve eksik madde arayan bir parçacık fiziği dedektörüdür. Aynı zamanda kozmik ışınların hassas ölçümlerini de gerçekleştirir.
AMS dedektörü CERN'de yapıldı. 16 Mayıs 2011'de Nihai uçuşunda Endeavour uzay mekiği STS-134 uzay mekiği görevinin bir parçası olarak deneyini ISS'ye teslim etti). AMS-02 zaten 19 Mayıs'a kadar verileri Dünya'ya gönderiyordu. Bir yılda toplanan 17 milyar kozmik ışını verileri NASA tarafından Houston'a aktarılır ve daha sonra analiz için CERN'deki AMS Payload Operasyon Kontrol Merkezi'ne (POCC) yönlendirilir. Deney, 56 kurumun işbirliğiyle yürütülür. Dedektör 64 metreküp ölçülerinde ve 8,5 ton ağırlığındadır.
STS-134 komutanı Mark Kelly, pilot Gregory Johnson, görev uzmanları Gregory Chamitoff, Michael Fincke, Andrew Feustel ve Avrupa Uzay Ajansı (ESA) astronotu Roberto Vittori. AMS dedektörünün uzaydaki ilk yılı öğrenme eğrisiydi: veriler, dedektörü kalibre etmek ve uzayda karşılaşılan aşırı termal koşullardaki performansını tam olarak anlamak için kullanılıyordu.
ASACUSA
Atomik Spektroskopi ve Yavaş Antiprotonları Kullanan Çarpışma (ASACUSA) deneyi, bir antiproton (protonun karşımadde eşdeğeri) içeren atomların hassas spektroskopisi ile madde ve antimadde arasındaki temel simetrileri araştırır. Deneyler özellikle melez atomlara (antiprotonik helyum), ayrıca saf antiatomlara (antihidrojen) odaklanmıştır. Aynı zamanda, madde ve antimadde arasındaki çarpışmalarda oluşan etkileşimleri inceler.
ASACUSA 'aşırı ince yapı' olarak adlandırılan antihidrojen özelliğini tam olarak ölçmeyi ve hidrojen için iyi bilinen değeri ile karşılaştırmayı hedeflemektedir. Bu miktar manyetik alanlara karşı çok hassastır, ASACUSA antiatomları yakalamayı amaçlamaz, aksine rahatsız edici alanların mevcut olmadığı bir bölgeye taşınabilen bir antihidrojen atomu demeti yaratmayı amaçlar. Bunu yapmak için, 'CUSP' adı verilen benzersiz bir manyetik alan konfigürasyonu, daha sonra mikrodalga radyasyon kullanılarak uçuş sırasında incelenen polarize bir antihidrojen huzmesi oluşturmak için kullanılır.
Helyum, hidrojenden sonra ikinci en basit atom yapısına sahiptir. Merkezi bir çekirdeği çevreleyen iki elektron içerir. ASACUSA ekibi, bu elektronlardan birini antiprotonla değiştirerek antiprotonik helyum üretir. Bunun nedeni, elektron gibi antiprotonun negatif yüke sahip olmasıdır. Bu hibrid atomlar, bir helyum gaz hücresine antiprotonlar enjekte ederek oluşurlar. Antiprotonların çoğu çevredeki sıradan madde ile çabucak yok olur, ancak küçücük bir oran hem madde hem de antimadde içeren hibrit atomları oluşturmak için helyum ile birleşir. Atomları uyarmak için lazer ışınları kullanarak, ASACUSA, proton ile karşılaştırmak için antiprotonun kütlesini benzeri görülmemiş düzeyde bir düzeye ayarlayabilir.
ASACUSA, çeşitli antiproton kirişlerini çeşitli normal atomlar ve moleküller üzerinde çarpışarak, madde ve antimadde arasında oluşan etkileşimleri inceler. Bu fenomen arasında, hızlı antiprotonun atomları çevreleyen elektronları parçaladığı 'iyonizasyon' denilen süreç yer alır. Bir başka ilginç süreç, antiprotonlar atom çekirdeği ile saldırıp yok ederler. ASACUSA ekibi, 5.3 MeV anti-protokolleri 100 keV'ye kadar yavaşlatmak için CERN'deki Antiproton yavaşlatıcı'nın Altındaki Radyo Frekanslı yavaşlatıcı kullanır. Bu şekilde, ASACUSA ekibi diğer işbirliklerine göre 10-100 kat daha fazla antiproton kullanmaktadır.
ATLAS
ATLAS, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda (LHC) bulunan iki genel amaçlı dedektörden biridir. Higgs bosonunun araştırılmasından, ekstra boyutlara ve karanlık maddeyi oluşturan parçacıklara kadar geniş bir fizik aralığını araştırıyor. CMS denemesi ile aynı bilimsel hedeflere sahip olmakla birlikte, farklı teknik çözümler ve farklı bir mıknatıs sistemi tasarımı kullanmaktadır.
LHC'den gelen parçacık ışınları, ATLAS dedektörünün merkezinde çarpışır. Çarpışma noktası çevresinde katmanlar halinde düzenlenmiş altı algılama alt sistemi, parçacıkların yollarını, momentumunu ve enerjisini tek tek tanımlanmalarına izin vererek kaydeder. Büyük bir mıknatıs sistemi yüklü parçacıkların yollarını kıvırır, böylece momentleri ölçülebilir.
ATLAS dedektörlerindeki etkileşimler muazzam bir veri akışı yaratır. Verileri sindirmek için ATLAS dedektörün hangi olayları kaydedeceğini ve yok sayacağını söylemek için gelişmiş bir 'tetikleme' sistemi kullanıyor. Ardından, kaydedilen çarpışma olaylarını analiz etmek için karmaşık veri toplama ve bilgi işlem sistemleri kullanılır. 46 m uzunluğunda, 25 m yüksekliğinde ve 25 m genişliğinde, 7000 ton ATLAS dedektör şimdiye kadar yapılmış en büyük hacimli parçacık dedektörüdür. İsviçre'nin Meyrin köyünün yakınında, ana CERN sitesinin yakınında yerden 100 m aşağıda bir mağarada oturuyor.
ATLAS denemesinde 38 ülkede 174 enstitüden 3000'den fazla bilim adamı çalışıyor.
ATRAP
Antihidrojen tuzağı (ATRAP), hidrojen atomlarını, karşımadde eşdeğerleri ile karşılaştırmak için yapılan bir deneydir.
Bir antihidrojen atomu, bir antiproton ve bir pozitrondan (anti elektron) oluşur. Antimaddeninoluşturulmasında karşılaşılan zorluklardan biri, ilk oluştuklarında yüksek enerjiye sahip olduğundan ışık hızına yakın hareket etmeleridir. Araştırmacılar, antiprotonları yavaşlatmak için 'soğutma' adı verilen bir süreç kullanırlar.
ATRAP, antiprotonları soğutmak için soğuk pozitronları kullanan ilk deneydi. İki madde aynı tuzakta tutulur ve ikisi de aynı sıcaklığa ulaştığında, bir kısmı antihidrojen atomları (bir antiprotonun etrafında dönen bir pozitron atomu) oluşturur. Bu teknik ATRAP'ın öncülü olan TRAP adlı başka bir deneyle CERN'de geliştirildi.
Mevcut deney ATHENA deneyi ile 1990'ların sonlarında kuruldu. Her iki deneyin de aynı hedefleri vardı ve antihidrojen atomları üretmek için benzer yöntemler kullandı, ancak farklı dedektörleri vardı.
ATHENA deneyi 2004'te sona ermesine rağmen, ATRAP hala çalışıyor. Hassas hidrojen ile kesin ölçümler ve karşılaştırmalar yapacak kadar yeterince antihidrojeni soğutarak tuzağa düşürmeye devam ediyor.
AWAKE
(AWAKE), CERN'de kurulu bir hızlandırıcı AR-GE projesidir. Yüklü parçacıkları hızlandırmak için bir proton demetiyle yönlendirilen plazma wakefield'i (uyarılmış alanlar) araştıran bir prensip deneydir. Bir plazma wakefield'i, bir plazmadan geçen parçacıklar tarafından oluşturulan bir dalga türüdür. AWAKE, bu alanları oluşturmak için plazma hücreleri yoluyla proton demetleri gönderir. Wakefield'i kullanan fizikçiler, mevcut radyo frekans boşluklarında elde edilenlerden yüzlerce kat daha fazla hızlanma eğimi üretebilir. Bu, gelecekteki çarpıştıncıların bugün mümkün olandan daha kısa mesafelerde daha yüksek enerjilere ulaşmasına izin verecekti.
AWAKE, Super Proton Sinkrotron'dan (SPS) CERN Neutrinos'tan Gran Sasso'ya (CNGS) olan proton kirişlerini kullanacak. Bu protonlar, güçlü uyarılmış alanları oluşturmak için 10 metrelik bir plazma hücresine enjekte edilecek. İkinci bir ışın (elektron ışını) birkaç gigavolt enerji kazanarak uyarılmış alanda hızlanır. AWAKE'in 2013 sonbaharındaki onayını takiben, ilk proton demetlerinin 2016 sonunda plazma hücresine gönderilmesi bekleniyor.
AWAKE, dünyanın proton güdümlü ilk plazma Wakefield hızlanma deneyi olacak. AWAKE, wakefield (uyarılmış alanları) oluşturmak için protonların nasıl kullanılabileceğini göstermenin yanısıra uzun vadeli, proton tahrikli plazma ivme projeleri için gerekli teknolojileri de geliştirecek.
AWAKE, 14 enstitüden oluşan ve 50'nin üzerinde mühendis ve fizikçiyle (Nisan 2014) ilgili uluslararası bir bilimsel işbirliğidir.
BASE
Parçacık fiziğinin Standart Modeli bilinen tüm temel parçacıkları ve aralarındaki kuvvetleri tanımlar. Bu Modelin bir kısmı (CPT simetrisi), parçacıkların temel özelliklerinin karşılık gelen antipartiküllerinkine eşit ve kısmen tersine geldiğini ima eder. Kütleler, yükler, ömürler ya da maddenin ve antimaddenin manyetik momentleri arasındaki ölçülen farklar, evrende antimaddeden çok daha fazla maddenin var olduğunu anlamaya katkıda bulunabilir.
CERN'deki Baryon Antibaryon Simetri Deneyi (BASE), madde ve antimadde arasındaki farkları aramak için protonların ve antiprotonların manyetik momentlerini karşılaştıracaktır. Elektromanyetik alanlarla parçacıkları tutan aygıtlar olan iki Penning tuzaklarıyla deneysel bir kurulum kullanarak ekip, antiproton manyetik momenti bugüne kadar ulaşılamayan milyarda bir hassasiyetle ölçmeyi hedefliyor.
Manyetik momentin doğrudan ölçümü iki frekansın ölçümünü gerektirir: bir parçacığın spininin öngörülmesini karakterize eden Larmor frekansı ve yüklü parçacıkların bir manyetik alanda salınmasını tanımlayan siklotron frekansı.
BASE'in çift Penning trap'ı (tuzak) Larmor'un ölçümlerini ve siklotron frekansını spin-durum analizinden ayırır. Ölçümler için iki tuzak kullanılır: parçacıkların dönme durumunu belirleyecek olan analiz tuzağı ve siklotron frekansını ölçerken parçacık döngüsünü çeviren hassas tuzak.
Ayrıca iki başka tuzak daha kullanılır. Monitör kapanı, harici kaynaklardan kaynaklanan manyetik alanın herhangi bir varyansını kontrol edecek ve BASE ekibinin ölçümler devam ederken çekirdek tuzaklarında anlık ayarlamalar yapmasına izin verecektir. Rezervuar tuzağı, aylarca anti-protton depolayacak ve BASE işbirliğinin ışın olmadan da devam etmesine izin verecek.
CAST
CERN Axion Güneş Teleskobu (CAST), 'aksyonlar' olarak adlandırılan varsayımsal parçacıkları aramak için yapılan bir deneydir. Bunlar, bazı teorik fizikçiler tarafından, neden zayıf güç içeren süreçlerde madde ve antimadde arasında ince bir fark olduğunu (ancak kuvvetin değil) açıklamak için önerildi. Aksyonlar varsa, bunlar Güneş'in merkezinde bulunabilir ve görünmez karanlık maddeleri de oluşturabilirler.
Teleskop, içi boş kiriş boruları görüntüleme boruları gibi davranan Large Hadron Çarpıştırıcısı benzeri bir çift kutuplu mıknatıs prototipinden yapılmıştır. Mıknatısın bir süper iletken durumda çalışmasına izin vermek için, daha önce Large Electron-Positron çarpıştırıcının DELPHI deneyi tarafından kullanılan kriyojenik altyapı ile birlikte çalışır. Teleskop X-ışını odaklama sistemi kullanarak güneşi sürekli takip edecek şekilde hareketli platform uzerine yerleştirilmiştir.
Fikir, manyetik alanın aksionları X-ışınlarına dönüştürmek için bir katalizör görevi görmesi ve böylece algılamanın nispeten kolay olmasıdır. Süper iletken dipol mıknatısının gücü ve uzunluğu prosesin verimliliğini garantiler. CAST, parçacık fiziği ve astronomi tekniklerini bir araya getiriyor ve CERN'in hızlandırıcılar, X-ışını algılama, mıknatıslar ve kriyojenik teknolojilerdeki uzmanlığından faydalanıyor.
CLOUD
Kozmik Ayrılış Açık Damlacıklar (CLOUD) deneyi, galaktik kozmik ışınlar ile bulut oluşumu arasındaki muhtemel bağlantıyı incelemek için özel hazırlanmış bir bulut odasır. CERN'deki Proton Sinkrotron (PS) fizik temelli bu deney, atmosferik ve iklim bilimini incelemek için kullanılan yüksek enerjili bir hızlandırıcıdır. Sonuçlar, aerosoller ve bulutlar hakkındaki temel anlayışımıza ve iklim üzerindeki etkilerine çok katkıda bulunacaktır.
Kozmik ışınlar iklim hakkında bize ne söyleyebilir?
Kozmik ışınlar, Dünya'nın atmosferini uzaydan bombardıman eden yüklü parçacıklardır. Araştırmalar, ya yeni aerosollerin (bulut damlacıkları için tohum oluşturmak üzere yetişebilen havada asılı olan küçük parçacıkların) oluşması ya da bulutların kendilerini doğrudan etkileyerek bulut örtüsünü etkileyebileceğini önermektedir. Bulutlar, Dünya'nın enerji dengesine güçlü bir etki yaparlar; Sadece yüzde birkaç değişiklik iklim üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bununla birlikte, iklim için önemine rağmen aerosol oluşumu tam olarak anlaşılamamıştır. Altta bulunan mikrofiziklerin kontrollü laboratuar koşullarında ölçülmesi, atmosferik aerosolün daha iyi anlaşılması için önemlidir ve kozmik ışınlar ile bulutlar arasındaki muhtemel bağlantıyı çözmenin anahtarıdır.
CMS
Kompakt Muon Solenoid (CMS), Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda (LHC) genel amaçlı bir dedektördür. Standart Modeli inceleyerek (Higgs boynuzu dahil) ek boyutlar ve karanlık maddeyi oluşturan parçacıkları aramaya kadar geniş bir fizik programı vardır. ATLAS deneyiyle aynı bilimsel hedeflere sahip olmakla birlikte, farklı teknik çözümler ve farklı bir mıknatıs sistemi tasarımı kullanır.
CMS dedektörü büyük bir solenoid mıknatıs etrafında kurulmuştur. Bu, dünyanın manyetik alanının yaklaşık 100.000 katı olan 4 tesla'lık alan oluşturan, süper iletken bir silindirik bobin şeklindedir. Dedektörün ağırlığı 14.000 ton olup çelik bir 'boyunduruk' tarafından sınırlandırılmıştır.
CMS dedektörünün alışılmadık bir özelliği, LHC deneylerinin diğer dev dedektörleri gibi yerinde inşa edilmek yerine, Fransa'daki Cessy yakınlarındaki bir yer altı mağarasına indirilmeden önce 15 parça hilinde inşa edildip tekrar birleştirildi. Detektör tam 21 metre uzunluğunda, 15 metre genişliğinde ve 15 metre yüksekliğindedir.
CMS deneyi, 42 ülkedeki (Şubat 2014) 182 enstitüden 4300 parçacık fizikçisi, mühendis, teknisyen, öğrenci ve destek personelinin yer aldığı tarihin en büyük uluslararası bilimsel işbirliklerinden biridir.
COMPASS
Yapı ve Spektroskopi için Ortak Muon ve Proton Aparatı (COMPASS) CERN'in Süper Proton Sinkrotronunda (SPS) çok amaçlı bir deneydir. Deney, temel kuarkların ve gluonların birlikte çalıştığımız, gözlemlediğimiz parçacıkların mütevazi protondan daha egzotik parçacıkların çok çeşitli haline dönüşümüne karmaşık yollara bakar.
Temel bir amaç, spin adı verilen maddenin proton ve nötronlarda nasıl ortaya çıktığı hakkında daha fazlasını keşfetmektir; özellikle güçlü kuvvetle kuarkları birbirine bağlayan gluonlardan ne kadar katkıda bulunur. Bunu yapmak için COMPASS ekibi, muonları (ağır elektronlar gibi parçacıklar) kutuplaşmış bir hedefe ateş eder.
Bir diğer önemli hedef, kuarkların ve gluonların oluşturabileceği parçacıkların hiyerarşisini veya spektrumunu araştırmaktır. Bunu yapmak için deney piyon adı verilen bir parçacık demeti kullanır. Bu araştırmalarda, araştırmacılar ayrıca 'glueballs' için - sadece gluon yapılan parçacıklar - ararlar.
11 ülke ve 28 kurumdan yaklaşık 240 fizikçi COMPASS deneyi üzerinde çalışıyorlar. Sonuçlar, fizikçilere, protonlar ve nötronlar içindeki karmaşık dünyayı daha iyi anlamalarını sağlayacaktır.
DIRAC
Dimeson Göreceli Atom Kompleksi (DIRAC), fizikçilere, kuvvet denilen temel kuvvete daha derin bir bakış açısı kazandırmaya yardımcı olan bir deneydir. Bu, atomların çekirdeğini oluşturan protonlar ve nötronlar da dahil olmak üzere diğer pek çok parçayı oluşturan kuark adı verilen parçacıkları bir araya getirdiği için parçacık fiziğinde çok önemli bir rol oynamaktadır.
Güçlü kuvvetin kuantum teorisini test etmek için düşük enerjide nispeten az çalışma yapılarak ya da kuvvetin daha uzun mesafelerde nasıl davrandığını eşdeğer şekilde denenir.
7 ülkeden 87 bilim adamının ortak çalışması olan DIRAC, bu boşluğu gidermek için kararsız 'piyonyum atomlarının parçalanmasına çalışıyor. Bunlar, pozitif ve negatif piyonların (kuarklardan oluşan kararsız temel parçacıkların) birbirine bağlandığı geçici atomlardır. Bunlar, CERN'in Proton Sinkrotron hızlandırıcısından bir ışın kullanılarak üretilir. Çökme sürecinin başlangıcından sonuna kadar 'ömürleri', daha önce hiç olmadığı kadar yüksek bir hassasiyetle ölçülüyor.
ISOLDE
İzotop kütle Ayırıcı On-Line tesisi (ISOLDE), düşük enerjili, dengeli olması için çok fazla veya çok az sayıda nötron bulunan radyoaktif nükleozit kirişlerin benzersiz bir kaynağıdır. Tesis aslında bir unsuru diğerine çevirmenin eski simyası hayalini gerçekleştiriyor. En egzotik türler de dahil olmak üzere geniş atom çekirdeği alanının çalışmasına izin verir.
Proton Sinkrotron Destekleyicisinden (PSB) gelen yüksek yoğunluklu proton ışın demeti, çok sayıda atom parçasına sahip özel olarak geliştirilmiş kalın hedeflere yönlendirilir. Çekirdeği, kütlelerine göre iyonize etmek, özütlemek ve ayırmak için çeşitli cihazlar kullanılmakta ve çeşitli deney istasyonlarına dağıtılan düşük enerjili bir ışın oluşturulmaktadır.
Bu ışın, nükleer reaksiyonlar üzerine çeşitli araştırmalar yapılmasına olanak tanıyarak daha da hızlandırılabilir. Ekim 2015'te devreye giren yeni doğrusal hızlandırıcı HIE-ISOLDE (Yüksek Yoğunluk ve Enerji ISOLDE), radyoaktif kirişlerin enerjisini 5,5 MeV / çekirdek kadar artırıyor. Yeni tesis sonunda çekirdekleri 10 MeV / nucleon'a kadar hızlandıracak. Hızlandırılmış kirişler daha sonra, yüksek saflıkta germanyum dedektörlerin bir gama dizisi olan Miniball istasyonuna gönderir.
ISOLDE tesisi, radyoaktif ışınlarla araştırma konusunda benzersiz bir veriler toplamıştır. 70'ten fazla elementten 700'den fazla izotop, nükleer yapı çalışmalarının kesintisiz sonuçlarından, atom fiziği, nükleer astrofizik, temel etkileşimler, katı hal ve yaşam bilimlerine kadar geniş bir araştırma yelpazesinde kullanılmıştır. Halen ISOLDE'de yaklaşık 90 deneyci üzerinde çalışan 450'den fazla araştırmacı bulunmaktadır. Yaklaşık 50 deney, her yıl veri alır.
LHCb
Large Hadron Collider beauty (LHCb) deneyi, 'güzellik kuarkı' veya 'b kuark' adı verilen bir parçacık üzerinde çalışarak, madde ve antimadde arasındaki hafif farklılıkları araştırır.
ATLAS ve CMS gibi tüm çarpışma noktalarını kapalı bir dedektörle çevrelemek yerine, LHCb deneyi, bir yönde çarpışmadan ileri doğru atılan başta ileri parçacıkları saptamak için bir dizi alt algılayıcı kullanır. İlk alt algılayıcı çarpışma noktasının yakınına monte edilir, diğerleri 20 metrelik bir uzunluğunda birbiri ardına gelecek şekilde monte edilir.
Farklı tipteki kuarkların bolluğu, LHC tarafından hızlı bir şekilde diğer formlara bozunmadan önce yaratılır. b kuarklarını yakalamak için LHCb, LHC'de dolanan ışınların yoluna yakın gelişmiş hareketli izleme detektörleridir.
5600 tonluk LHCb dedektörü ileri spektrometre ve düzlemsel dedektörlerden oluşur. 21 metre uzunluğunda, 10 metre yüksekliğinde ve 13 metre genişliğinde ve Fransa'nın Ferney-Voltaire kasabası yakınlarında yerden 100 metre aşağıda oturuyor. 66 farklı enstitüden ve üniversiteden yaklaşık 700 bilim adamı LHCb işbirliğini oluşturuyor (Ekim 2013).
LHCf
Large Hadron Collider forward (LHCf) deneyi, laboratuvar koşullarında kozmik ışınları simüle etmek için bir kaynak olarak Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda çarpışmalarla ileri sürülen parçacıkları kullanır. Kozmik ışınlar, dünyadaki atmosferi sürekli bombardımana uğratan uzaysal yüklü parçacıklardır. Üst atmosferdeki çekirdeklerle çarpışırlar ve zemin seviyesine ulaşan bir yığın parçacıklar tetikler. LHC içindeki çarpışmaların benzer sayıda parçacıklara neden olmasının araştırılması, fizikçilere binlerce kilometreyi kapsayabilecek büyük ölçekli kozmik-ışın deneylerini yorumlamada ve kalibre etmelerinde yardımcı olacaktır.
LHCf, ATLAS çarpışma noktasının her iki tarafında 140 metrede LHC kiriş çizgisi boyunca oturan iki dedektörden oluşur. Konum, proton demeti yönüne neredeyse sıfır derecede parçacıkların gözlemlenmesine izin verir. İki dedektörün her biri 40 kilogram ağırlığındadır ve 30 cm uzunluğunda, 80 cm yüksekliğinde ve 10 cm genişliğindedir. LHCf deneyi, 5 ülkedeki 9 enstitüden 30 bilimadamı çalışıyor. (Kasım 2012).
MOEDAL
2010 yılında Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) yedinci deneyini onayladı: LHC'deki Monopole ve Exotics Detector (MOEDAL). MOEDAL'in ana motivasyonu doğrudan manyetik monopolü, yani manyetik yüklü varsayımsal bir parçacığı aramaktır.
MOEDAL, bu parçacığı aramak için kurulan bir dedektördür. Bu monopole dedektör, her biri 250 m2'lik toplam alana sahip 10 plastik nükleer iz detektörü istifinden oluşan 400 modül dizisidir. LHCb detektörüyle aynı kesişme bölgesinin etrafında konuşlandırılan bu dedektör, yeni fizikteki belirti işaretlerini fotoğraflamak için bekleyen dev bir kameradır.
NA61/SHINE
Hadronlar, kuvarsları birbirine bağlayan ve atom çekirdeğinin parçalanmasını önleyen güçlü etkileşimlere katılan parçacıklardır. SPS Ağır İyon ve Nötrino Deneyi (NA61 / SHINE) çeşitli sabit nükleer hedefleri olan parçacıklarının (piyonlar ve protonlar, berilyum, argon ve ksenon) çarpışmalarında hadronların üretiminin özelliklerini inceler. NA61, selefi NA49'un dedektörlerinin çoğunu önemli güncellemelerle yeniden kullanıyor.
Deney:
NA61 ekibi üç farklı çarpışmada hadronların üretimini ölçmek için Süper Proton Sinkrotronu (SPS) parçacıklarını kullanır.
1. Çekirdek-çekirdek (ağır iyon) çarpışmaları, çeşitli ışın ve hedef çekirdeği ile çarpışma enerjisi taramaları ile kuark-gluon plazması ve hadron gazı arasındaki geçiş çizgisinin özelliklerini araştırmak için kullanılır.
2. Proton-proton ve proton-çekirdek çarpışmaları, çekirdek-çekirdek reaksiyonlarını anlamak için daha iyi referans veriler olarak kaydedilir.
3. Hadron çekirdeği etkileşimleri, T2K deneyinde nötrino ışın özelliklerini belirlemek ve Arjantin'de Pierre Auger Gözlemevi (PAO) ve Almanya'da KASKADE deneylerinde kozmik ışın sağnağını modellemek için kullanılır.
Hadronları üretmek için, SPS'den 400 GeV / c protonu NA61'den 500 metre önce bir berilyum plakasıyla çarpışır. H2 ışın hattı, NA61'e taşınmak için belirli bir yük ve momentuma sahip hadronları seçer.
NA61 ışını ve tetikleyici dedektörleri, her bir ışın haddinin konumunu ve kütlesini tam olarak ölçer ve NA61 hedefinde etkileşime girip girmediğini kontrol eder. Bu, takımın belirli hadron türlerinin çarpışmalarını (örneğin protonlar ve piyonlar) seçmesini sağlar. Hedefin aşağı yönünde bulunan NA61 dedektörleri, üretilen sayı hadronları, momentleri, yükleri ve kütleleri gibi çarpışmaların özelliklerini ölçer.
NA61 / SHINE'da 15 ülke ve 28 kurumdan yaklaşık 140 fizikçi çalışıyor.
NA62
NA62 deneyinin ana amacı nadir kaon bozunumlarını incelemektir. Bu bozunmaları anlamak, Fizikçilere, Standart Model'in kısa mesafe etkileşimleri hakkında yaptığı bazı tahminleri kontrol etmesine yardımcı olacaktır. NA62 yüklü kaonun yüklü piyona ve nötrino-antineutrino çifti için bozunum hızını ölçecektir.
Kirişleri kaonlarda zengin yapmak için, NA62 takımı, Süper Proton Sinkrotronundan (SPS) yüksek enerjili protonları sabit bir berilyum hedefi haline getirir. Çarpışma, saniyede yaklaşık bir milyar parçacık gönderen bir ışın oluşturur ve bunların yaklaşık% 6'sı kaons.
Büyük bir vakum tankına girmeden önce kirişteki her partikül bir silikon piksel dedektörü ile ölçülür. CEDAR adlı bir dedektör, Cherenkov radyasyonundan parçacık türlerini belirler. Depodaki diğer detektörler bozunan parçacıkları arar: bir manyetik spektrometre, kaon bozunmalarından yüklü izleri ölçer ve halka görüntüleme Cherenkov (RICH) dedektörü, bozunan parçacıklarının niteliğini takıma bildirir.
İki yıllık verilere dayanarak, yüklü kaon bozunum oranı için Standart Model tahmininin doğru olması durumunda deneyin yaklaşık 80 bozunma adayı tespit etmesi bekleniyor. Bu veriler NA62 ekibinin, üst kuarkların aşağı kuarklara dönüşme ihtimalini belirten | Vtd | olarak adlandırılan bir miktarın değerini belirlemesini sağlayacaktır.
Kuarklar arasındaki ilişkileri hassas bir şekilde anlamak, Standart Model'in tutarlılığını kontrol etmenin yapıcı bir yoludur.
NA63
NA63 deneyi, güçlü elektromanyetik alanlardaki radyasyon olaylarını incelemek için çeşitli hedeflere elektron ve pozitron demetlerini yönlendirir. Araştırma, doğrusal çarpışmalarda ışın-ışın efektleri ve çeşitli astrofizik olayların fiziği gibi bir dizi fizikle ilgilidir.
NA63, Süper Proton Sinkrotronundan (SPS) gelen yüksek enerjili proton demetinin, deneylere farklı parçacıklar sağlayan birkaç ikincil kiriş hatlarına ayrıldığı CERN Kuzey Alanında bulunur. Bu ikincil ışın çizgilerinden biri, istek üzerine protonlar, hadronlar, elektronlar veya muonlar sağlayabilen H4'tür.
KRİTİK ALANLAR
NA63'te, H4'ten gelen elektron ışınları, nispeten hafif silikondan ağır demir ve kalaydan tungsten, altın ve kurşuna kadar değişen çeşitli elementlerden üretilen hedeflere yönlendirilir. Hedeflerin bazıları amorf, bazı monokristaller. Elektronlar hedefleri tuttuğunda, yeni partiküllerin yağışlarının diğer taraftan atılmasına neden olurlar. Kristalin hedefler söz konusu olduğunda, bu nüfuz eden parçacıklar teorik 'kritik alana' yakın olduğu kadar güçlü bir elektromanyetik alana sahiptir.
Kritik bir alanda, elektronların kesin konumlarının belirsizliği, vakumdan yeni parçacıklar üretebilecek bir enerji kazanımına neden olur. Bu tür alanlar genellikle sadece yüksek mıknatıslı nötron yıldızları, karadelikler (yerçekimi alanının güçlü olduğu) ve belki de en yüksek bilinen enerjilerin kozmik ışınlarına neden olan kozmik hızlandırıcılar gibi astrofiziksel olaylarda görülür. Kristal hedefleri ve enerjik kirişleri kullanarak özel bir yaklaşım kullanarak NA63, laboratuarda bu gibi alanlarda süreçleri test etmeyi başarmıştır.
EMİSYON SÜRESİ
NA63 için yapılan bir başka araştırma hattı, güçlü elektromanyetik alanların foton emisyonunun zamanlaması üzerindeki etkisidir. Özellikle kritik büyüklükteki alanlar, bir elektronun bir fotonu yayma süresinin üzerinde ilginç bir etkiye sahiptir.
Manyetik alana giren bir elektron ivme kazanır ve bu nedenle, enerjisinin bir kısmını bir foton formundaki radyasyona kaybeder. NA63 deneyi, zaman genişlemesi ve uzunlamasına daralma gibi göreceli olayların istismar edilmesiyle, bu foton emisyonunun anlık olmadığını, bunun yerine zaman aldığını gösterdi. İşlem zaman alır, çünkü deneysel olarak rahatsız edilebilir.
Örneğin, kritik bir elektromanyetik alanda, elektronlar öylesine şiddetli bir şekilde saptırılır ki fotonları yaymak için yeterli zamana sahip değildirler. Bu nedenle, elektromanyetik alanı kritik bir seviyenin ötesine ayarlamak, bir elektron ışınının ortaya çıkan radyasyon spektrumu üzerinde değişiklik yapabilir. NA63, yeni radyasyon kaynaklarına yol açabilecek ve belki de çok yüksek foton enerjilerinde bile parlayan bu tür etkileri araştırır.
Güçlü alanların ve emisyon sürelerinin etkileri, son derece yüksek gradyanlı parçacık ivmesi için kullanılan plazma uyarılmış alanlarındaki 'bubble-regime' olarak adlandırılanlardan manyetitler (manyetize nötron gibi) gibi astrofizik nesnelerle Yıldızlar) yoğun lazerlere ve ağır iyon çarpışmalarına karşı. NA63'te incelenen kavramlar, algılanması gereken bir yerçekimi analogu - kara deliklerden gelen Hawking radyasyonu - için bile geçerlidir.
nTOF
nTOF (neutron time-of-flight facility) nTOF, 2001 yılından beri CERN'de faaliyet göstermektedir. NTOF, 200 metrelik bir uçuş yoluna bağlı darbeli bir nötron kaynağıdır. Birkaç meV'den birkaç GeV'e kadar değişen nötron enerjileri için nötron-çekirdek etkileşimlerini incelemek üzere tasarlanmıştır. nTOF'de üretilen geniş enerji aralığı ve yüksek yoğunluklu nötron demetleri, nötron ile ilgili proseslerin kesin ölçümlerini yapmak için kullanılır.
Nötron üretmek için, Proton Sinkrotronundan (PS) fırlatılmış bir proton huzmesi bir kurşun hedefine yönlendirilir. Işın çarptığında, her proton yaklaşık 300 nötron üretir. Başlangıçta hızlı nötronlar, önce bir kurşun hedefi ve daha sonra su içeren bir engelde yavaşlar. Bazı nötronlar, hedeflerden geçerken diğerlerinden daha yavaştır ve bu da meV bölgesinden GeV bölgesine kadar bir dizi nötron enerjisi (bir 'nötron spektrumu') oluşturur.
Bu nötronlar boşaltılan bir kiriş borusu yoluyla hedefin 185 metre uzağındaki bir deney alanına yönlendirilir. Tipik bir deneyde, bir numune nötron ışınına yerleştirilir ve reaksiyon ürünleri tespit edilir. Bu, ekibin olay olasılığını nötron enerjisinin bir fonksiyonu olarak yeniden yapılandırmasına olanak tanır.
nTOF tarafından üretilen veriler, yıldızların evrimini ve süpernovayı incelemek için astrofizikte kullanılır. Yoğun şiddetli nötron kirişleri de hadronterapide ve radyoaktif nükleer atıkların nasıl yakılacağına ilişkin çalışmalarında önemlidir.
OSQAR
CERN'de QED Vakum Bifringans, Aksiyonlar ve Foton Rejenerasyonu (OSQAR) deneyinde kullanılan Optik Arama, aksiyel denen varsayımsal parçacıkları arar ve vakumun özelliklerini inceler. Bazı teorilere göre aksyonlar karanlık maddenin bileşenleri olabilir ve bugün neden evrende karşımadakinden daha fazla maddenin olduğunu açıklamaya yardımcı olabilirler.
OSQAR, Fransa ve İsviçre sınırındaki CERN'in mıknatıs test tesislerinde kuruldu. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda kullanılan ve 55 metre uzunluğunda 40 milimetrelik bir vakum odası bulunan iki süper iletken iki kutuplu mıknatıs kullanıyor.
OSQAR, 9 Tesla manyetik alana fotonlar (görünür ışık oluşturan parçacıklar) içeren bir lazer ışını maruz bırakarak aksyonlar ve aksiyon benzeri parçacıklar arar. Axion araştırmasında kullanılan en güçlü alan olan bu alan lazerdeki fotonların birçoğuna aksyonlara dönüşmesine neden olur.
OSQAR araştırmacıları, lazeri, fotonları durduran, aksyonların geçmesine izin veren bir bariyer içeren bir vakum odacığına alınır. Bariyerin diğer tarafındaki ışığı görürlerse, araştırmacılar bu aksionların bariyerden geçtiğini ve diğer taraftaki tespit edilebilir fotonlara geri döndüğünü ileri sürerler. Fizikçiler, bu türden deneyleri, bir duvardan parlayan bir ışık olarak bildiklerini biliyorlar. Elektromanyetik alan ne kadar güçlü olursa, aksiyon oluşma şansı da artar. Bu, özellikle güçlü LHC mıknatıslarını OSQAR deneyi için ideal kılar.
Bazı teorisyenler aksionların büyük patlama sırasında üretildiğini ve hala Güneş tarafından üretildiğini düşünüyor. Aksyonlar, bir elektrondan 500 milyon kat daha hafif olan küçük bir kütleye sahiptir. Hiçbir elektrik yükü yoktur ve gözle görülür bir şekilde normal madde ile etkileşime girerler, bu da onları gözlemlemelerini zorlaştırır. Aksyonlar, evrenin% 26'sını oluşturan gizemli karanlık maddenin bir parçası olabilir. Aynı zamanda kuanto ve gluonlar gibi temel parçacıkların titreşen ipler vasıtasıyla birbirine bağlandığını söyleyen sicim teorisinin önemli bir bileşenidirler
Aksionlar, 'Güçlü CP problemi' olarak bilinen Standart Model'deki bir bulmacayı çözmeye yardımcı olabilir. Büyük patlamadan sonra, evrende eşit miktarda madde ve antimadde vardı. Fakat şimdi maddenin bir evrende yaşıyoruz, bir şekilde maddenin egemen olduğunun bir kanıtı. CP simetrisine göre, bir aynada gözlemlense bile, partiküller ve antipartiküller için aynı fiziksel yasalar geçerlidir. Ancak, eğer bu simetri bozulursa, eski Evrenden antipartiküllerden daha fazla parçacık kalmış olur ve maddenin karşımadamı üzerinde neden hakim olduğunu açıklardı. Şimdiye kadar, CP simetrinin tüm gözlenen ihlalleri zayıf etkileşimlerle ilgilidir. Bununla birlikte, bazı fizikçiler, güçlü etkileşim CP simetrisini de ihlal edebilecek olursa aksyonların oluşturulabileceğine inanmaktadırlar.
OSQAR, bir elektromanyetik alana ve lazere maruz bırakıldığında bir vakumun özelliklerini de inceler. İkinin varlığında boşluğun ışığın yolunu değiştirdiği düşünülmektedir. Bu özelliklerin anlaşılması, vakumlara dayanan gelecek araştırmalara yardımcı olacaktır.
OSQAR, 2006 yılında veri toplamaya başladı. Güneş'in ürettiği eksenleri arayan CERN Axion Güneş Teleskobunu (CAST) tamamlıyor.
TOTEM
Protonlar Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda (LHC) bir araya geldiğinde, çarpışmalar protonların kendileri de dahil olmak üzere pek çok fenomeni araştırmak için bir mikro laboratuvar sağlar. Bu, TOTEM denemesinin, küçük açılardaki çarpışmalarda ortaya çıkan protonların kesin ölçümlerini alarak keşfetmek üzere tasarlanmış fiziktir. Bu bölge 'ileri' yönü olarak bilinir ve diğer LHC deneyleri tarafından erişilemez. TOTEM, dört partikül 'teleskop' ve 26 'Roman tencere' dedektörleri de dahil olmak üzere yaklaşık 3.000 kg ekipmana sahiptir.
'Teleskoplar' - T1 ve T2 - CMS etkileşim noktasındaki çarpışmalardan çıkan parçacıkları izlemek için katot şerit bölmelerini ve Gaz Elektron Çarpanları (GEM) kullanır. Bu arada, silikon sensörlerle 'Roman Pots', dağınık protonların ölçümlerini gerçekleştirir. 1970'lerde Roma'daki fizikçiler tarafından şekil ve ilk kullanımları ile adlandırılan 'Roman Pots', algılayıcıları hem hızlandırıcı vakumunda hem dikey hem de yatay olarak hareket ettirebilmeleri açısından benzersizdir.
2015 yılında TOTEM ve CMS işbirliği, kombine ölçüm yapmak için dedektörlerinin kullanımını koordine edecek. Bu yeni işbirliği düzeyi, çarpışmada yaratılan değişmeyen kütlenin ölçümleri de dahil olmak üzere eşi benzeri görülmemiş doğruluk sonuçlarına yol açacaktır.
TOTEM deneyi, 8 ülkedeki 16 enstitüden (Ağustos 2014) yaklaşık 100 bilimadamı içerir.
UA9
UA9 işbirliği, küçük kıvrımlı kristallerin, LHC gibi modern hadron çarpıştırıcılarında ışın demetlerinin nasıl kollimasyonunu geliştirdiğini araştırıyor.
Kristal halinde katılardaki uçaklar, yüklü parçacıkların geçerken aldığı yönleri sınırlayabilir. Fizikçiler, parçacık demetlerini yönlendirmek için kristallerin bu 'kanallama' özelliğini kullanabilirler. Örneğin bükülmüş bir kristalde, kanallı parçacıklar bükümü takip eder ve yönlerini değiştirebilir.
Yüksek enerjili hadron çarpıştırıcılarında, ışın çekirdeğini çevreleyen parçacıklar kaybolabilir ve hızlandırıcının hassas bölgelerine zarar verebilir. Çok katlı kolimasyon sistemleri genellikle bu kiriş halesini emmek için kullanılır. Bu sistemler, kirişe çok yakın olan büyük kolimatörler ve emicilerden oluşur. Birincil kolimatör olarak küçük bir bükülmüş kristal kullanmak, halo parçacıklarını büyük açılarda tutarlı bir şekilde saptırıp onları bir ikincil kolimatör-emiciye yönlendirebilir. Bu yolla, masif kolimatör emici, kirişten daha uzak bir yere yerleştirilebilir, böylece sistemin karmaşıklığı azaltılır.
UA9 işbirliği, bu fikri 2009 yılından beri test ediyor ve süper Proton Sinkrotron'dan gelen kirişleri silikon kristallerinin kollimasyon verimliliği üzerine deney yapmak için kullanıyor.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) gibi yüksek enerjili bir çarpıştıncı için bir kristal kollektrasyon sistemi geliştirmek birkaç zorluk oluşturuyor:
1. Kararlı koşullarda, bükülmüş bir kristal, kolimatör emici üzerinde, hasar görmeden birkaç saniyeliğine gücü sürdürmesi gereken küçük bir noktada, 0,5 MW gücüne kadar çökelebilir.
2. Parçacık enerjisi ne kadar yüksek olursa kanal açma için açısal kabul de o kadar düşük olur. UA9, yüksek açısal doğrulukla hizalama mekanizmaları geliştirmek için sanayi şirketleri ile ortak çalışıyor.
3. Ve ışın halesinin büyüme hızı o kadar yavaş ki, kristal üzerindeki ilk çarpmalar birkaç atom katmanını aşmayan bir bölgede meydana gelir. Bu, benzeri görülmemiş bir hoşgörü ile kristal düzlemlerine paralel düz bir yüzeye sahip olma şartını getirir.
Kristal yardımlı kolimasyon için küresel gereksinimler çok disiplinli bir alanda teknolojik atılımlar gerektirir; Konular kiriş manipülasyonu, parçacık dedektörleri, bilgi işlem ve veri analizi ile ilgilidir. UA9, kendileri için çözümler sunmayı amaçlamaktadır.
Kaynak: http://home.cern/about
Çeviri: Celal DEMİRTAŞ
Tarih : 30.11.2016
