Введение к работе
Развитие физики высоких энергий привело к создайте» ускорителей элементарны» частиц х энергией в сотни ГэВ , что предъявляет новые требования к приборам и методам экспериментов, направленных на изучение явлений и поиск новых процессов, происходящих при сверхвысоких /энергиях. ".
При столкновении частиц таких энергий в одном взаимодействии рождается очень большое количество вторичных частиц, на фоне которых необходимо выделить и зарегистрировать чаетпиы, образовавшиеся в конечном состоянии изучаемых процессов, идущих зачастую с малыми <<-
ченцями.'.""
Для решения проблемы пдентнфпкацпп редких процессов в условиях высокой плотности частиц, необходимо обеспечить подавление фоновых событий на уровне, превьшіащем, как правило, 10''. Это требует использования' для идентификации частиц одновременно нескольких детекторов. осуществляющих измерение параметров частиц "на лету", т.е. частицн сохраняется как таковая для последующей идентификации методом поглощения.
Задача усложняется еще it тем, что пространство для размещения детекторов в экспериментах на современных коллайдерах сильно огранн- чего» в силу технических и экономических причин, т.к. увеличение размеров отдельного детектора приводит к мультипликативному увеличению объема, усложнению конструкции и удорожаниювеси установки в целом. Поэтому развитие новой -и совершенствование старой экспериментальной техники идентификации частіщ в новой области энергий /становящейся доступной для экспериментального изучения, является актуальной за дачей как в физике, высоких энергий ; так и с: экономической точки зрения в силу значительного увеличения масштабов п стоимости экспериментов на современных ускорителях.
Как правило, в таких экспериментах идентификаторы, основанные1 на методе поглощения - электромагнитные и адронные калориметры являются наиболее дорогостоящей частью установки, однако их размеры и стоимость в значительной мере определяются размерами и режекционнон способностью детекторов, располагающихся перед ними и осуществляющих идентификацию "на лету"^. В качестве таких идентификаторов
ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ЧСрсНКОВСКИе СЧЄТЧНКИ. ВрсМЯПроЛСТНЫе системы. Д<1СК-
торы, регистрирующие логарифмический рост ионизационных потерь, а также детекторы переходного излучения. В области импульсов вторичных частиц 0.25 - 200 ГэВ/с для разделения пионов и электронов наиболее эффективно применение детекторов переходного излучения (2 г 200 ГэВ/с) и детекторов, регистрирующих логарифмический рост ионизационных потерь(0.25 - 10 ГзВ/с). .
Объединение 'в одном приборе обоих методов идентификации позволяет иметь компактный детектор, способный разделять с высокой эффективностью адроны и электроны в широкой области импульсов.
Цель диссертационной работы состояла в разработке, моделировании
на ЭВМГ экспериментальной проверке и применении в действующем круп
номасштабном эксперименте ZEUS на ускорителе HERA способа иденти
фикации частиц высоких энергий с помощью одновременной; регистра
ции релятивистского роста ионизационных потерь и переходного излуче
ния. При этом ставилась задача объединить в одном приборе достоин
ства обоих методов идентификации, что позволяет иметь идентификатор
частіш, способный разделять с высокой эффективностью адроны и элек
троны в области импульсов 0.5 -200 ГзВ/с, '-';-''.'-"
Научная новизна п значимость работы ~
Предложена, разработана н применена на практике идея нового ме
тода обработки сигналов с гатовых детекторов для регасті«щіш лога
рифмического роста ионизационных потерь и/или переходного излуче
ния, позволяющего существенно снизить требования к регистрирующей
электронике детектора и уменьшить объем считываемой информации при
улучшении рсжсктирукяцей способности прибора в Нелом.
Автор защищает: . , ;" . ;
1. Метод регистрации логарифмического роста ионизационных по
терь, основанный на измерений длительности сигналов с газовых детек
торов, превышающих по амплитуде определенную в зависимости от. ха
рактеристик детектора н параметров идентифицируемых частиц вели
чину.' ...;-. '''';!., '"'.'':' ;;:;'-. ".'
-
Применение разработанного метода "измерения времени выше порога" для одновременной регистрации переходного излучения н логарифмического роста ионизационных потерь . , .
-
Результаты моделирующих расчетов по применению нового метода для идентификации частиц в цшроком диапазоне импульсов. -
: 4. Результаты применения нового метода, полученные в экспериментах с прототипом детектора переходного излучения для эксперимента ZEUS на пучках электронов ускорителя DESY-II и его сравнение с сушс-: ствущимй методами и теоретический предсказаниями.
-
Методику калибровки детектора переходного излучения установки ZEUS в условиях действующего эксперимента при помощи минимально ионизирующих частиц и электронов от конверсии жестких гамма-квантов.
-
Алгоритмы обработки сигналов с детектора переходного излучения установки ZEUS на этапе сбора данных и в off-line режиме обработки информации. '.''..'
7. Экспериментальные результаты, получение при применении но
вого метода при одновременной регистрации переходного излучения и
логарифмического роста ионизационных потерь в эксперименте ZEUS.
, : . Практическая полезность
Показано, что новый метод обеспечивает .улучшение режекцноннон способности идентификаторов при.одновременном упрощении и удешевлении электроники детекторов, а простота алгоритма обработки данных позволяет реализовать его уже на уровне системы-сбора данных, что обеспечивает значительное сокращение объема информации, передаваемой с детектора п упрощает обработку данных.
Эти достоинства нового-,метода открывают возможности его применения в Проектируемых идентификаторах частиц для будущих экспериментов физики высоких энергий и были использованы при его практическом применении в крупномасштабном эксперименте ZEUS на'ускорптелс
her'a.--;-.;,-; .':'?''';. '; .-: '.';' .".-.
'''' і Апробация и публикации
, Результаты работы н выводы диссертации докладывались и обсужда
лись на научных конференциях и семинарах в МИФИ. ИТЕФ, СЕНХ н
DESV.;/; ^'[і.-^^УГ' ..". — і'/- '
Опубликованы в журналах Physics Letters В. Zcitsehrifr. f.Physik, препринтах п докладах CEflN и DESY в 9 работах, список которых прпиеден іі концеавторефеїтта. '
Структура и объем диссертации Диссертация состоит нз введения. 4-х глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации НИ страницы. ЗС рисунков. 1 таблица. 61 наименование цитированной литературы.
