저널클럽 검출기 2009.02.12 조기현

입자의 표준모형 (The Standard Model) Summer school, 2006.06.16-17

기본상호작용 Summer school, 2006.06.16-17

광자의 파동(wave)적 성질에 의하여 부딪힌 물체의 정보를 전달함 관측 방법 빛(light): 수 없이 많은 광자(photon) 광자의 파동(wave)적 성질에 의하여 부딪힌 물체의 정보를 전달함 Summer school, 2006.06.16-17

더 작은 세계의 관측 (A Better Microscope) 분해능이 좋은 물체의 이미지 → 짧은 파동의 파장 인간의 눈에 관측되는 가시광선의 파장: l = 0.0000005 m (0.5 mm 혹은 5000Å) 원자의 사진 ← scanning electron microscope Summer school, 2006.06.16-17

입자 가속기 모든 입자는 파동의 성질과 파장을 가진다. 입자의 운동량과 파장은 서로 반비례한다. (l = h/p) 입자 가속기: 입자의 운동량 증가 → 파장이 줄어듬 → 더 미세한 입자 관측 에너지와 질량의 변환: (E = mc2 ) 질량이 작은 입자의 가속 → 아주 큰 운동에너지 → 입자의 충돌 → 질량이 큰 새로운 입자 생성 Summer school, 2006.06.16-17

가속시킬 입자의 생성 전자: 금속을 가열시켜 방출시킴 양성자: 수소를 이온화 시킴 반입자: 입자를 표적에 충돌시켜 입자와 반입자의 쌍을 생성 Summer school, 2006.06.16-17

전자기파 스펙트럼, 입자 10-12 10-9 10-6 10-3 1 103 106 m 1MeV 1KeV 1eV > 1GeV 가시광선 적외선 마이크로파 라디오파 자외선 X-선 감마선 10-12 10-9 10-6 10-3 1 103 106 m 파장 1MeV 1KeV 1eV 에너지 고에너지 입자 > 1GeV Summer school, 2006.06.16-17

입자의 가속                                            Summer school, 2006.06.16-17

입자 가속기와 실험의 종류 Fixed Target Exp. vs. Colliding Beam Exp. : Linear Accelerator vs. Synchrotron : linacs synchrotron injector to a synchrotron colliding beam Iinear collider extracted for a fixed target Summer school, 2006.06.16-17

입자 가속기의 비교 원형가속기(synchrotron)의 원리: 선형가속기와 원형가속기의 장단점: Summer school, 2006.06.16-17

대형 가속기 Fermilab: Fermi National Accelerator Laboratory (US) CERN: European Laboratory for Particle Physics (Swiss-France) SLAC: Stanford Linear Accelerator Center (US) DESY: Deutsches Elektronen-Synchrotron (Germany) KEK: High EnergyAccelerator Research Organization (Japan) BNL: Brookhaven National Lab. (US) CESR: Cornell Electron-Positron Storage Ring (US) IHEP: Institute for High-Energy Physics (China) …… Summer school, 2006.06.16-17

충돌 사건(Event)과 검출기(Detector) 가속기의 충돌 사건 입자 검출기 Fixed target Colliding Beams Summer school, 2006.06.16-17

Detector Type : Probe (what to detect) Radiation detector Photodetector or Photoreceiver Eye 사진 건판 UV detector IR detector X-ray detector … Particle detector Mostly charged particles Electron, muon, pion, proton, neutron, heavy ions, … Jets Summer school, 2006.06.16-17

입자 검출기의 구성요소 Summer school, 2006.06.16-17

Ex) FOCUS 검출기 Summer school, 2006.06.16-17

충돌 실험의 입자 검출 단면도 Summer school, 2006.06.16-17

현대적 입자 검출기 Summer school, 2006.06.16-17

Ex) The CDF Detector NEW FOR CDF RUN 2 RETAINED FROM CDF RUN 1 Central and wall calorimeters Solenoidal magnet Central and extension muon detectors NEW FOR CDF RUN 2 Tracking system Silicon vertex detector (SVXII) Intermediate silicon layers (ISL) Central outer tracker (COT) Scintillating tile end plug calorimeter Intermediate muon detectors Scintillator time of flight system Front-end electronics (132 ns) Trigger system (pipelined) DAQ system (L1, L2, L3)

The CDF detector is basically new wire drift chamber (96 layers) TOF System A new powerful 3d tracking system and vertex detector covering |h|out to 2.0. A new scintillating tile plug calorimeter covering |h| out to 3.6. COT .5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 END WALL HADRON CAL. Inner silicon 5 layers 3 30 SOLENOID Intermediate silicon 1 or 2 layers = 1.0 = 2.0 n END PLUG EM CALORIMETER END PLUG HADRON CALORIMETER = 3.0 m Summer school, 2006.06.16-17

충돌 사건의 재구성 (Event Reconstruction) 전하의 운동량 측정 컴퓨터의 충돌사건 재구성 Summer school, 2006.06.16-17

Quark/Gluon 사건의 재구성 Gluon, Quark, Antiquark Quark, Antiquark Summer school, 2006.06.16-17

References DongHee Kim, Summer School (2005)