Введение
Mark I, также известный как магнитный детектор SLAC LBL, был детектором частиц, который работал в точке взаимодействия коллайдера SPEAR с 1973 по 1977 год. Это был первый детектор 4π, т.е. первый детектор, который равномерно покрывал как можно больше 4π стерадианов (единица твердого угла) вокруг точки взаимодействия с различными типами детекторов составных частиц, расположенных в слоях. Эта конструкция оказалась весьма успешной, и детектор был использован в открытиях частицы и тау-лептона, которые оба привели к Нобелевским премиям (для Бертона Рихтера в 1976 году и Мартина Льюиса Перла в 1995 году). Эта основная философия проектирования продолжает использоваться во всех современных детекторах коллайдеров.
Детальные данные детектора
Детектор был огромным для начала 1970-х годов, весом около 150 тонн, длиной 12 футов и высотой 20 футов. Столкнувшиеся пучки электронов и позитронов были помещены в вакуумную камеру диаметром около 15 см. Труба изготовлена из очень тонкой (0,008 дюйма) гофрированной трубы из нержавеющей стали. Два вращающихся пучка столкнулись в центре детектора. Стройка соленоида генерировала магнитное поле примерно параллельно направлению луча, что позволило измерить поперечный импульс частиц, выходящих из точки столкновения. Стальной привод был построен из 8 кусков стали, расположенных в восьмиугольник вокруг детектора; и два съемных стальных конечных крышки, по одному на каждом конце детектора. Строительство оригинального детектора, спроектированного Биллом Дэвисом Уайтом, заняло около года и было завершено в 1973 году. Первоначальный детектор состоял из ряда компонентов в цилиндрических слоях.
Счетчики внутренней сцинтилляции спускового крючка
Четыре внутренних счетчика сцинтилляции триггера были расположены вокруг луча. Заряженные частицы, проходящие через эти счетчики, генерируют световые импульсы, обнаруживаемые фотомультипликаторными трубками и связанной с ними электроникой.
Пропорциональные камеры с множественными проводами
Сотрудники SLAC разработали систему MWPC.
Цилиндрические проволочные искровые камеры
Было 4 концентрических комплекта электронных отчитающихся проволочных искровых камер. Проектирование и строительство этих детекторов осуществлялось под руководством Роя Швиттера из SLAC.
Счетчик внешних триггеров
Между самой внешней цилиндрической проволочной камерой и магнитной катушкой были установлены 48 счетчиков сцинтилляции. Опять же, световые импульсы, генерируемые прохождением заряженных частиц через эти счетчики, были обнаружены фотомультипликаторными трубками на каждом конце и связанной с ними электроникой. Время прибытия импульса также записывалось для каждого фотомультипликатора.
Магнитная катушка
С помощью постоянного тока электромагнитная катушка создавала магнитное поле в 0,4 Т (проверка), чтобы изгибать заряженные частицы в плоскости, перпендикулярной лучу. Это позволило обнаружить треки в трех измерениях и измерить заряженные частицы, чтобы определить, происходят ли они из области взаимодействия лучевой трубы.
Свинцовые сцинтилляторные детекторы для душ
Прямо за магнитной катушкой были 24 душевых. Каждый счетчик был примерно 4 фута в ширину и 12 футов в длину. 10 пластинок свинца длиной 0,25 дюйма чередовались с 10 пластиковыми сцинтилляторами. Электроны или фотоны, проходящие через этот сэндвич-детектор, создают электромагнитные каскадные дожди. Световые импульсы от сцинтилляторных пластин направлялись в фотоумножительную трубку на каждом конце, используя пластиковые (люцитовые) светопроводы. Эти счетчики, плюс один запасной, были спроектированы и изготовлены в LBL и доставлены в SLAC.
Возврат железного потока
Восемь железных плит длиной 25 см, плюс два стальных куска конечного капота, завершили обратный путь магнитного потока. Восемь железных плит образуют восьмиугольник.