ZEUS（粒子検出器）
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座標：北緯53°34′29″、東経 9°53′44″ / 北緯53.574603度、東経9.89555度 / 53.574603; 9.89555
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ZEUS 実験が行われた HERA 南ホール。

ZEUSは、ハンブルクのドイツ国立研究所DESYの粒子加速器HERA（ハドロン電子リング装置）に設置された粒子検出器でした。1992年にデータ収集を開始し、2007年6月にHERAが廃止されるまで運用されました。ZEUSを支える科学協力は、17カ国56の研究所から約400人の物理学者と技術者によって構成されていました。[ 1 ]

ZEUS検出器は、劣化ウランプラスチックシンチレータ カロリメータ、中央追跡検出器（ワイヤーチェンバー）、シリコンマイクロバーテックス検出器、ミューオンチェンバーなど、多くの異なる検出器コンポーネントで構成されていました。さらに、ソレノイドが1.43  Tの 磁場。ZEUS検出器の大きさは12 m × 11 m × 20 m、重さは3600トンでした。[ 2 ]

パートナー実験H1と同様に、ZEUS実験は、ZEUSの相互作用点における陽子とレプトン（電子または陽電子）の衝突による深非弾性散乱の測定を通じて、陽子の内部構造を研究した。これらの測定は、素粒子物理学の標準模型の検証と研究、そして標準模型を超える粒子の探索にも用いられ、今日のCERN素粒子物理学研究所の大型ハドロン衝突型加速器（LHC）で行われている多くの科学研究の基礎を築いた。[ 3 ]

背景

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ドイツ国立研究所DESYは1959年に設立され、1964年に最初の粒子加速器の運用を開始しました。それ以来、DESYは粒子物理学、光子科学、天体粒子物理学、および粒子加速器の開発、建設、運用の中心として高く評価されてきました。ZEUSの設計作業は1982年にまで遡ります。[ 4 ]意向書は1985年に提出されました。[ 5 ] ZEUS検出器は1992年のHERA衝突型加速器の最初の衝突で運用されました。ZEUSでの最後の電子-陽子衝突は2007年6月30日に記録されました。[ 6 ] HERA衝突型加速器でのもう1つの多目的実験は、競合するH1実験でした。2012年5月以来、旧ZEUS検出器ホールは国際的なヨーロッパXFELプロジェクトの研究室スペースとして使用されています。[ 7 ]

検出器

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ZEUS実験の解体中、2008年7月

ZEUS検出器の主な構成要素は、追跡装置、カロリメータ、ミューオン検出器であった。[ 8 ] ZEUS検出器の目的は、物理現象を一貫した方法で再構築し、分析できるようにデータを収集することであった。

熱量計

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分解中のZEUSバレル熱量計

ZEUSカロリメータは、ウラン シンチレータをベースとしたサンプリングカロリメータで、BCAL（バレルカロリメータ）、FCAL（フォワードカロリメータ）、RCAL（リアカロリメータ）の3つの主要セクションに分かれていました。各セクションは、横方向にタワーに、縦方向にEMC（電磁カロリメータ）またはHAC（ハドロンカロリメータ）に分割されていました。カロリメータの最小区分はセルと呼ばれていました。各セルは2つの光電子増倍管（PMT）によって読み出され、これにより、2つのPMTのうち1つが故障した場合でも、カバレッジに穴が開かないことが保証されました。

ウランは、カロリメータが補償を行うために吸収体として選択された。 [ 5 ] 電子と光子はハドロンとは異なる方法でエネルギーを蓄積するが、補償カロリメータでは、電磁カスケードの応答（e ）は同じエネルギーのハドロンカスケードの応答（ h ）に等しい（すなわち、 e / h = 1）。[ 9 ] ZEUSカロリメータでは、中性パイ中間子がウラン原子と相互作用して低速の中性子を生成し、これがシンチレータによって捕捉されてハドロン信号を増大させた。吸収体としてウランを使用するもう1つの利点は、天然の放射能によってカロリメータの感度を簡便に監視できることであった。

注記

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  1. ^ 「ZEUSコラボレーションに参加している機関」。ZEUS実験。
  2. ^ 「HERAが道を示す」(PDF) . DESY . 2023年5月4日閲覧。
  3. ^ 「Heuer, Rolf and Wagner, Alrecht: HERAは豊かな知識の遺産を残す」 CERN Courier 2023年5月4日閲覧。
  4. ^ 電子-陽子相互作用実験(PDF) (技術レポート). FermiLab. 1982年5月.
  5. ^ a b ZEUSコラボレーション：K. Edwards; Edwards, K.; Kapitza, H.（1985年6月）。ZEUS ：HERA用検出器、意向書（報告書）。
  6. ^ ハリス、デイヴィッド (2007年9月). 「HERA時代の終焉」 . Symmetry Magazine . 04 (7) . 2011年11月10日閲覧。
  7. ^ 「ハンブルクの最も奥深い科学研究施設での研究が再開」。欧州XFEL。2015年7月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年7月15日閲覧。
  8. ^ 「ZEUS検出器：1993年状況報告」ZEUS実験。
  9. ^ Bock, Rudolf K. (1998年4月9日). 「補償熱量計」 . 2007年10月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年11月10日閲覧。
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北緯53度34分29秒 東経 9度53分44秒 / 北緯53.574603度、東経9.89555度 / 53.574603; 9.89555

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ZEUS（粒子検出器）

ZEUS 実験が行われた HERA 南ホール。

ZEUSは、ハンブルクにあるドイツ国立研究所DESYの粒子加速器HERA（ハドロン電子リング装置）に設置された粒子検出器でした。1992年にデータ収集を開始し、2007年6月にHERAが廃止されるまで運用されました。ZEUSを支える科学協力は、17カ国56の研究所から約400人の物理学者と技術者によって構成されていました。[1]

ZEUS検出器は、劣化ウランプラスチックシンチレータ カロリメータ、中央追跡検出器（ワイヤーチェンバー）、シリコンマイクロバーテックス検出器、ミューオンチェンバーなど、多くの異なる検出器コンポーネントで構成されていました。さらに、ソレノイドが1.43  Tの 磁場。ZEUS検出器の大きさは12 m × 11 m × 20 m、重さは3600トンでした。[2]

パートナー実験H1と同様に、ZEUS実験は、ZEUSの相互作用点におけるレプトン（電子または陽電子）と陽子の衝突による深非弾性散乱の測定を通じて、陽子の内部構造を研究しました。これらの測定は、素粒子物理学の標準模型の検証と研究、そして標準模型を超える粒子の探索にも用いられ、今日のCERN素粒子物理学研究所の大型ハドロン衝突型加速器（LHC）で行われている多くの科学研究の基礎を築きました。[3]

背景

ドイツ国立研究所DESYは1959年に設立され、1964年に最初の粒子加速器の運用を開始しました。それ以来、DESYは粒子物理学、光子科学、天体粒子物理学、および粒子加速器の開発、建設、運用の中心として高く評価されています。ZEUSの設計作業は1982年にまで遡ります。[4]意向書は1985年に提出されました。[5] ZEUS検出器は、1992年にHERA衝突型加速器の最初の衝突で運用されました。ZEUSで最後に記録された電子-陽子衝突は2007年6月30日です。[6] HERA衝突型加速器で行われたもう1つの多目的実験は、競合するH1実験でした。2012年5月以来、旧ZEUS検出器ホールは国際的なヨーロッパXFELプロジェクトの研究スペースとして使用されています。[7]

検出器

ZEUS実験の解体中、2008年7月

ZEUS検出器の主な構成要素は、追跡装置、カロリメータ、ミューオン検出器であった。[8] ZEUS検出器の目的は、物理現象を一貫した方法で再構築し、分析できるようにデータを収集することであった。

熱量計

分解中のZEUSバレル熱量計

ZEUSカロリメータは、ウラン シンチレータをベースとしたサンプリングカロリメータで、BCAL（バレルカロリメータ）、FCAL（フォワードカロリメータ）、RCAL（リアカロリメータ）の3つの主要セクションに分かれていました。各セクションは、横方向にタワーに、縦方向にEMC（電磁カロリメータ）またはHAC（ハドロンカロリメータ）に分割されていました。カロリメータの最小区分はセルと呼ばれていました。各セルは2つの光電子増倍管（PMT）によって読み出され、これにより、2つのPMTのうち1つが故障した場合でも、カバレッジに穴が開かないことが保証されました。

ウランは、カロリメータが補償を行うために吸収体として選択された。 [5] 電子と光子はハドロンとは異なる方法でエネルギーを蓄積するが、補償カロリメータでは、電磁カスケードの応答（e ）は同じエネルギーのハドロンカスケードの応答（ h ）に等しい（すなわち、 e / h = 1）。[9] ZEUSカロリメータでは、中性パイ中間子がウラン原子と相互作用して低速の中性子を生成し、これがシンチレータによって捕捉されてハドロン信号を増強した。吸収体としてウランを使用するもう1つの利点は、天然放射能によってカロリメータの感度を容易に監視できることであった。

注記

  1. ^ 「ZEUSコラボレーションに参加している機関」。ZEUS実験。
  2. ^ 「HERAが道を示す」(PDF) . DESY . 2023年5月4日閲覧。
  3. ^ 「Heuer, Rolf and Wagner, Alrecht: HERAは豊かな知識の遺産を残す」CERN Courier . 2023年5月4日閲覧。
  4. ^ 電子-陽子相互作用実験(PDF) (技術レポート). FermiLab. 1982年5月.
  5. ^ ab ZEUSコラボレーション：K. Edwards; Edwards, K.; Kapitza, H.（1985年6月）。ZEUS ：HERA用検出器、意向書（報告書）。
  6. ^ Harris, David (2007年9月). 「HERA時代の終焉」. Symmetry Magazine 04 (7) . 2011年11月10日閲覧。
  7. ^ 「ハンブルクの最も奥深い科学研究施設での研究が再開」。欧州XFEL。2015年7月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年7月15日閲覧。
  8. ^ 「ZEUS検出器：1993年状況報告」ZEUS実験。
  9. ^ Bock, Rudolf K. (1998年4月9日). 「補償熱量計」. 2007年10月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年11月10日閲覧。
  • http://www-zeus.desy.de/ 公式ホームページ
  • 出版物一覧
  • INSPIRE-HEPにおけるZEUS実験記録

北緯53度34分29秒 東経9度53分44秒 / 北緯53.574603度 東経9.89555度 / 53.574603; 9.89555

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