紧凑渺子线圈 编辑

瑞士欧洲核子研究组织CERN的大型强子对撞器计划的通用型粒子探测器

紧凑渺子线圈(CMS,Compact Muon Solenoid),瑞士欧洲核子研究组织CERN的大型强子对撞器计划的两大通用型粒子探测器中的一个。

基本信息

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中文名:紧凑渺子线圈

外文名:CMSCompact Muon Solenoid

基本状况

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直至2006年,已有约2300位来自159个不同的研究机构的科学家,共同参与建设。CMS 将建在法国的Cessy的地下洞穴中,刚好跨过瑞士日内瓦的边境。完成后的探测器将是一个长约21米,直径约16米的筒状的结构,重量达12500公吨(这也是其名称的由来)。

实验目标

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CMS 实验的主要目标包含了:

探索TeV级能量下的物理现象

发现希格斯粒子

寻找超对称物理的证据

研究重离子对撞实验

重点特色

CMS 探测器的特色在于:

相对小型的尺寸

强力磁场线圈

为追踪渺子轨迹最佳化

探测器概观

CMS 是设计成一个通用型的探测器,用来研究LHC加速器所提供的 14 TeV 质心能量下质子对撞的物理。其子探测器包含了用来量测在对撞后所产生的光子, 电子, 渺子等粒子的能量与动量的设备。位于最内层的探测器为由硅芯片所构成的轨迹追迹系统。环绕其外的则是由闪烁体所构成,用来量测能量的电磁量能器(electromagnetic calorimeter),与之外三明治结构的强子取样量能器(sampling calorimeter)。由于追迹系统与量能器的紧凑型设计,CMS 用来产生 4 T(特斯拉)的强力磁场线圈可以将上述两探测器包覆于其中。于线圈外的则是大型的渺子探测器,同时包夹于构成磁场线封闭循环的铁芯(return york)之中。如此构成 CMS 的全名:紧凑渺子线圈。

CMS 探测器的结构。其中位于筒状结构的下方,有一般成人的高度可作为比例尺。(HCAL=强子量能器,ECAL=电磁量能器) 电磁量能器

CMS 的电磁量能器 (Electromagnetic CALorimeter, ECAL)使用了约 80,000 支铅钨晶体所构成,晶体的特色为高密度与高透光度,类似于一般常见的铅玻璃。当电子或光子穿过晶体的时候,会与材料发生反应,由制动辐射与粒子对生与湮灭造成所谓的簇射 (radiation shower) 现象。这个释放出来的能量,会使得晶体中的电子跃迁而发光,然后由附于晶体表面的光探测器所量测,转换成的电子讯号经校正后可以用来推估原入射粒子的能量大小。

磁铁

CMS 探测器的一节。 可以点此观看 Flash 动画就如同其他的粒子物理探测器,CMS 有着一个大型的磁铁线圈。借由量测带电粒子通过磁场时轨迹的曲率半径,可以决定其所带电性与动量。CMS 的磁铁长13米,直经6米,其铌钛线圈需要冷却至低温超导态,以提供4 T强度的磁场

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