Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
ZEUS был детектором частиц в ускорителе частиц HERA (Hadron Elektron Ring Anlage) в немецкой национальной лаборатории DESY в Гамбурге. Он начал сбор данных в 1992 году и функционировал до вывода HERA из эксплуатации в июне 2007 года. Научное сотрудничество, работавшее над ZEUS, состояло примерно из 400 физиков и техников из 56 институтов в 17 странах. Детектор ZEUS включал в себя множество различных компонентов, в том числе калориметр из пластинчатого сцинтиллятора с добавлением обедненного урана, центральный трековый детектор (представлявший собой камеру с проволоками), кремниевый микровертексный детектор и муонные камеры. Кроме того, соленоид создавал магнитное поле напряженностью 1,43 Тл. Размеры детектора ZEUS составляли 12 м × 11 м × 20 м, а вес – 3600 тонн. Подобно своему партнерскому эксперименту H1, эксперимент ZEUS изучал внутреннюю структуру протона, проводя измерения глубокого неупругого рассеяния, заключавшегося в столкновении лептонов (электронов или позитронов) с протонами в точке взаимодействия ZEUS. Эти измерения также использовались для проверки и изучения Стандартной модели физики частиц, а также для поиска частиц, выходящих за рамки Стандартной модели, что заложило основу для значительной части исследований, проводимых сегодня в Большом адронном коллайдере (LHC) в лаборатории физики частиц CERN.
ZEUS was a particle detector at the HERA (Hadron Elektron Ring Anlage) particle accelerator at the German national laboratory DESY in Hamburg. It began taking data in 1992 and was operated until HERA was decommissioned in June 2007. The scientific collaboration behind ZEUS consisted of about 400 physicists and technicians from 56 institutes in 17 countries. The ZEUS detector comprised many different detector components, including a depleted uranium plastic scintillator calorimeter, a central tracking detector (which was a wire chamber), a silicon microvertex detector and muon chambers. In addition, a solenoid provided a 1.43 magnetic field. The ZEUS detector measured 12 m × 11 m × 20 m and weighed 3600 tons. Like its partner experiment H1, the ZEUS experiment studied the internal structure of the proton through measurements of deep inelastic scattering by colliding leptons (electrons or positrons) with protons in the interaction point of ZEUS. These measurements were also used to test and study the Standard Model of particle physics as well as to search for particles beyond the Standard Model, laying the foundation to much of the science done at the Large Hadron Collider (LHC) at the CERN particle physics laboratory today.
Предыстория
Немецкая национальная лаборатория DESY была основана в 1959 году и начала эксплуатацию своего первого ускорителя частиц в 1964 году. С тех пор она является авторитетным центром в области физики частиц, фотонной науки, астрочастичной физики, а также разработки, строительства и эксплуатации ускорителей частиц. Проектные работы по ZEUS начались в 1982 году. В 1985 году было подано письмо о намерениях. Детектор ZEUS начал работу с первыми столкновениями на коллайдере HERA в 1992 году. Последние электрон-протонные столкновения на ZEUS были зарегистрированы 30 июня 2007 года. Другим многоцелевым экспериментом на коллайдере HERA был конкурирующий эксперимент H1. С мая 2012 года бывший зал детектора ZEUS используется как лабораторное пространство для международного европейского проекта European XFEL.
The German national laboratory DESY was founded in 1959 and started operating its first particle accelerator in 1964. Since then, it has been a highly regarded center for particle physics, photon science, astroparticle physics, and the development, construction and operation of particle accelerators. The design effort for ZEUS can be traced back to 1982. A Letter of Intent was submitted in 1985. The ZEUS detector was operational with the first collisions of the HERA collider in 1992. The last electron–proton collisions at ZEUS were recorded on 30 June 2007. The other multi purpose experiment at the HERA collider was the competing H1 experiment. Since May 2012, the former ZEUS detector hall has been used as a lab space for the international European XFEL project.
Детектор
Основными компонентами детектора ZEUS были трековые детекторы, калориметр и мюонные детекторы. Задача детектора ZEUS заключалась в сборе данных для последовательного восстановления физических событий, чтобы их можно было анализировать.
The main components of the ZEUS detector were the tracking components, the calorimeter and the muon detectors. The purpose of the ZEUS detector was to collect data to allow the reconstruction of physics events in a consistent way so they can be analyzed.
Калориметр
Калориметр ZEUS был сэмплирующим калориметром на основе уранского сцинтиллятора и делился на три основных секции: BCAL (барабанный калориметр), FCAL (передний калориметр) и RCAL (задний калориметр). Каждая секция была подразделена поперечно на башни, а продольно – на ЭМК (электромагнитный калориметр) или АДК (адронный калориметр). Наименьшим элементом деления в калориметре была ячейка. Каждая ячейка считывалась двумя фотоэлектронными умножителями (ФЭУ), что обеспечивало отсутствие пробелов в покрытии в случае выхода из строя одного из двух ФЭУ. Уран был выбран в качестве поглотителя для обеспечения компенсационной характеристики калориметра. В калориметре ZEUS нейтральные пионы взаимодействовали с атомами урана, производя медленные нейтроны, которые захватывались сцинтиллятором и увеличивали адронный сигнал. Дополнительным преимуществом использования урана в качестве поглотителя было то, что естественная радиоактивность позволяла удобно контролировать чувствительность калориметра.
The ZEUS Calorimeter was a uranium scintillator based sampling calorimeter and divided into three main sections: the BCAL (Barrel CALorimeter), FCAL (Forward CALorimeter), and RCAL (Rear CALorimeter). Each section was subdivided transversely into towers, and longitudinally into EMC (Electro Magnetic Calorimeter) or HAC (HAdronic Calorimeter). The smallest subdivision in the calorimeter was called a cell. Each cell was read out by two photomultiplier tubes (PMTs), which helped ensure that there were no holes in the coverage if one of the two PMTs failed. Uranium was chosen as an absorber so that the calorimeter would be compensating. In the ZEUS calorimeter neutral pions interacted with uranium atoms to produce slow moving neutrons which were captured by the scintillator and increased the hadronic signal. Another advantage of using uranium as the absorber was that the natural radioactivity allowed the calorimeter's sensitivity to be conveniently monitored.