저널클럽 검출기 2009.02.12 조기현.

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1 저널클럽 검출기 조기현

2 입자의 표준모형 (The Standard Model)
Summer school,

3 기본상호작용 Summer school,

4 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,

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

6 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,

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

8 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,

9 입자의 가속                                            Summer school,

10 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,

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

12 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,

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

14 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,

15 입자 검출기의 구성요소 Summer school,

16 Ex) FOCUS 검출기 Summer school,

17 충돌 실험의 입자 검출 단면도 Summer school,

18 현대적 입자 검출기 Summer school,

19 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)

20 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,

21 충돌 사건의 재구성 (Event Reconstruction)
전하의 운동량 측정 컴퓨터의 충돌사건 재구성 Summer school,

22 Quark/Gluon 사건의 재구성 Gluon, Quark, Antiquark Quark, Antiquark
Summer school,

23 References DongHee Kim, Summer School (2005)