REGaRD: Gáztöltésű részecskedetektor fejlesztés ELTE Wigner FK CERN RD51 együttműködésben

Átírás

1 REGaRD: Gáztöltésű részecskedetektor fejlesztés ELTE Wigner FK CERN RD51 együttműködésben Varga Dezső, ELTE KRFT az RD51 / REGARD képviseletében Gáztöltésű részecskedetektorok jelene, létjogosultsága A CERN RD51 kollaborációja és a REGARD csoport Mikrostruktúrás gáztöltésű detektorok TGEM Cserenkov-detektor, nagy felbontású diagnosztika Közelkatódos MWPC technológia Talaj-tomográfia kozmikus müonokkal Kis impulzusú részecskedetektor az NA61-nél

2 Részecskepálya mérése: a legfontosabb információ Pontosság Gyorsaság Ésszerű ár Kis anyagmennyiség Sugárzásállóság Nagy össz információtartalom...

3 CMS detektor: a világ legnagyobb félvezető-alapú tracking detektora Közel 80M egyedi detektorelem, kb 20 m 3 Rendkívül pontos, gyors és drága

4 ALICE TPC: gáztöltésű pályamérő detektor,,elemi mérések száma közel 800M, 80 m 3

5 Mi adja a gáztöltésű detektorok létjogosultságát? Aránylag pontos és gyors nagy méretnél Ésszerű költségek, kis anyagmennyiség Pályamérés, részecskeazonosítás Innováció, technológiai fejlődés Az LHC korszakában is gyakran ez az optimális választás!

6 Innovatív technológiák Mikrostruktúrás detektorok (MPGD), jellemző méretek a mikron skálán

7 Gas Electron Multiplier (GEM, F. Sauli) Erővonalak a lyukba fókuszálnak: a fólia mint jelerősítő működik, alul elektronokat kapunk! Thick GEM: kb 10-szer nagyobb minden méret

8 CERN RD51 kollaboráció Mikrostruktúrás gáztöltésű detektorok fejlesztése, kutatások koordinálása Az ELTE és a Wigner FK intézetként teljes jogú alapító tagok (2009 óta) 25 ország, 75 intézet, kb 400 tag

9 REGARD: Wigner ELTE konzorcium ELTE résztvevők Bagoly Zsolt, Horváth Ákos, Kiss Gábor, Mátyás Miklós, Oláh László, Papp Gábor, Surányi Gergely Wigner FK résztvevők Bencze György, Bencédi Gyula, Barnaföldi Gergely Gábor, Dénes Ervin, Fodor Zoltán, Hamar Gergő, Kovács Levente, Lévai Péter, László András, Márton Krisztina, Zalán Péter BME: Melegh Hunor Gergely Együttműködések: CERN NA61, CERN ALICE VHMPID, CERN RD51. Támogatás: OTKA-KTIA (NKTH)

10 ELTE résztvevők Wigner FK résztvevők Együttműködések: CERN NA61, CERN ALICE VHMPID, CERN RD51. Támogatás: OTKA-KTIA (NKTH)

11 ALICE VHMPID (tervezett): TGEM alapú részecskeazonosítás Cherenkov-fotonokkal UV hatására fotoelektronok keltése majd erősítése Gyűrű-leképezéses részecskeazonosítás 3-15 GeV között (csak néhány foton!), gazdaságos megvalósítás

12 Detektor összeállítása, nyalábteszt

13 Készíthető-e térkép az érzékenységről? UV LED impulzusok, fókuszáltan Egyedi elektronok detektálása!

14 Fotoelektron-érzékenység térkép Lyukak pereme érzékeny, közöttük jól mérhető,,kritikus pontok

15 TGEM elektron-sokszorozás erősségének térképe Az egyes lyukaknak egyedi erősítése van! Nucl. Inst. and Meth. A 694C, 16 (2012)

16 Közelkatódos sokszálas kamra (Close Cathode Chamber) MPGD analógia: Az elektromos tér bezáródik a struktúra belsejébe Nucl. Inst. and Meth. A 648, 163 (2011) Nucl. Inst. and Meth. A (2012)

17

18 végülis a méret a lényeg...

19 Alkalmazás: VHMPID kiegészítő részecskepálya-detektora CERN teszt, pion nyaláb, 2011 nyara Nucl. Instr. And Meth. A (2012)

20 Talajszerkezet vizsgálata kozmikus müonokkal Tenyerünkön 1 Hz Behatolási mélység talajba néhány száz méter

21 Tomografikus leképezés müonokkal: részecskepálya-mérés

22 Pilis hegy, Ajándék Barlang Egy nagyobb barlangrendszer felső tagja Mérések 50m mélyen, másfél hónapon át

23

24 Fluxus kompatibilis a felszínnel Nucl. Instr. and Meth. A 689C (2012) p.60

25 NA61 kísérlet Hadron spektrométer a CERN-ben Kiemelkedő magyar részvétel

26 Kis impulzusú részecskedetektor (LMPD) Hatótávolság és ionizáció együttes mérése: részecskeazonosítás (protonok vs pionok)

27 TPC az NA61 céltárgya köré

28 Azonosított (megálló) részecskék Pionok Protonok

29 Publikációk REGaRD Csoport kizárólagos: DV., GH, GK: Asymmetric Multi-wire Proportional Chamber With Reduced Requirements..., Nucl. Inst. and Meth, A 648, p 163, 2011 HG, VD: Vastag GEM alapú trigger-detektor az LHC ALICE kísérletben, NUCLEON (Az MNT lapja), II. évf. 2. sz. (2009) p.47 HG,VD: High Resolution Surface Scanning of Thick-GEM for Single Photo-Electron Detection, Nucl.Inst. and Meth, A 694, p 16, 2012 GGB, GH, HGM, LO,GS,DV: Portable Cosmic Muon Telescope for Environmental Applications, Nucl. Inst. and Meth, A 689, p 60, 2012 BGy, HG, VD: Close Cathode Chamber: Low material budget MWPC (Nucl. Inst. and Meth. AIM-A-00540, 2012) CERN-es együttműködések: A. Di Mauro, Z. Fodor, G. Hamar, D. Varga et al.: Very high momentum particle identification in ALICE at the LHC., NIM A 617 (2010) 424 L. B, A. A, G.G.B, G. B, Z. F, E. F, G. H, L. K, P. L, L. M., D. V: High-p(T) trigger detector... Nucl.Phys.Proc.Suppl.197: ,2009 A. Agocs, G. Hamar, Z. Fodor, D. Varga et al (ALICE VHMPID Coll.): VHMPID..., Indian J.Phys.84: ,2010 NA49 Collaboration: H. G. F, M. M, D. V, Z. F et al: Inclusive production of charged kaons in p+p collisions... Eur.Phys.J.C (2010) A. Di Mauro, G. Bencze, Z. Fodor, G. Hamar, D. Varga et al: The VHMPID RICH upgrade project for ALICE, NIM A 639, , 2011 B D, A A.G, A R, BGG, B Gy, B L, F E, HG, KL, LP, L Cs, M L, P S, V D for VHMPID collaboration: VHMPID: a new detector for the ALICE experiment at LHC, EPJ Web of Conferences Volume 13, (HCBM 2010) M D, B Gy, HG, K L, V D, et al, for the VHMPID Coll.: A Very High Momentum Particle Identification, AIP Conference Proc. 1348, 61, 2011 Konferencia kiadányok, készülő publikációk: MK, AL, HG, VD: Low Momentum Particle Detector for the NA61 Experiment at CERN (NIMA) IEEE NSS Conf. Rec. 2009, VHMPID Int. Ws. High pt Phys. at LHC; Fizikai Szemle

30 Összefoglalás CERN RD51: innovatív gáztöltésű detektorok, nagyenergiás és azon kívüli alkalmazásokhoz REGARD csoport: ELTE Wigner FK együttműködés (2009 óta), CERN RD51 tagság Kísérleti tapasztalat és technikai háttér; Fiatal kutatói utánpótlás (öt doktorandusz; egyetemi hallgatók) Detektorfejlesztés tényleges kísérletekhez, többféle technológia ötvözete, az optimális választás lehetőségével Támogatók: OTKA-KTIA 77719, 77816, OTKA ,NK62044, Bolyai Ösztöndíj

31 Köszönöm a figyelmet!