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| アレフ | LEP PHysics用装置 |
|---|---|
| デルファイ | レプトン、フォトン、ハドロンI識別機能付きDEテクター |
| オパール | LEP用多目的装置 |
| L3 | 3回目のLEP実験 |
DELPHI（レプトン、光子、ハドロン識別検出器）は、 CERNの大型電子陽電子衝突型加速器（LEP）の4つの主要検出器のうちの1つであり、史上最大の粒子加速器の1つである。他の3つの検出器と同様に、この検出器はLEPの衝突粒子ビームの衝突結果を記録および分析した。[1] [2] DELPHIの具体的な焦点は、粒子識別、3次元情報、高粒度（詳細）、および正確な頂点決定であった。[3]
工事
DELPHIの建設は1983年に始まり、1988年に完了し、1989年のLEPの運用開始に備えた。[3] 2000年11月にLEPの運用が終了した後、DELPHIの大部分の解体が始まり、2001年9月に解体が完了した。[2] [4]中央部分は保管され、未使用のスペース（現在はLHCb実験の場所）に移動され、「博物館」として準備された。[5]
実験のセットアップ
DELPHIは長さと直径が10メートルを超える円筒形で、重量は3500トンでした。動作中、加速器からの電子と陽電子は円筒の中心を通るパイプを通過し、検出器の中央で衝突しました。衝突生成物はパイプから外側に移動し、衝突によって生成された粒子の性質と軌道を識別するために設計された多くのサブ検出器によって分析されました。 [6]
サブ検出器
検出器のバレル部分には、頂点検出器（VD）、内側検出器（ID）、時間投影チャンバー（TPC）、外側検出器（OD）、バレルミューオンチャンバー（MUB）の5つの追跡検出器がありました。[7]
VDは衝突点に最も近い先進的なシリコン検出器であり、正確な追跡を目的としています。[8]短寿命粒子は、相互作用点まで軌跡を外挿することで発見されます。[6] VDのアップグレードは1997年に完了し、シリコントラッカーのバレル部分を形成しました。[9]
VDとTPCの間にあるIDは、中間位置とトリガーデータを提供します。[10]検出器の2つの部分は、JETドリフトチャンバーとトリガーレイヤー（TL）で、トラックごとのポイントと極角カバレッジを生成します。[7] JETチャンバーで使用されるガスは主にCO2で、少量のイソブタンが含まれています。これにより、入射粒子のトラックによって発生した信号が同時に到着します。[6]
TPCはDELPHIの主要な追跡装置であり、粒子エネルギー損失（dE / dX）も測定します。[11] ODはバレルリングイメージングチェレンコフ検出器の後の最終的な方向測定を提供します。[6]
DELPHIは、衝突によって生成された二次荷電粒子を区別するためにリングイメージングチェレンコフ技術を使用することができます。[12]これは、異なる範囲の粒子識別のために、異なる屈折率の2つのRICH放射器を使用して行われました。バレルRICH検出器とフォワードRICH検出器は、異なる極角をカバーする2つの独立した検出器でした。[13]
追跡チャンバー
検出器の前部には4つの異なる追跡チャンバーがありました。前部チャンバーA（FCA）とB（FCB）、最前線追跡装置（VFT）、前部ミューオンチャンバー（MUF）、サラウンドミューオンチャンバー（SMC）です。[6] [7]前部チャンバーは検出器の前部のさまざまな極角をカバーしていました。ミューオンチャンバーは衝突点から最も遠い場所にありました。これは、ミューオンがカロリメータを通過できるためです。[6]
熱量計とカウンター
電磁カロリメトリーシステムは、2つの超前方カロリメータと2つの小角カロリメータで構成されていました。高密度投影チャンバー（HPC）は、ODの外側のソレノイドの内側に取り付けられたバレル型電磁カロリメータでした。 [ 14 ]前方電磁カロリメータ（FEMC）は、鉛ガラス製の直径5mのディスク2枚で構成されていました。[15]高エネルギー光子が逃げないようにするために、追加のシンチレータが設置されました。 [6]
ハドロンカロリメータ（HCAL）はハドロンのカロリメトリックエネルギー測定を可能にする。これは磁石ヨークに組み込まれたサンプリングガス検出器であり、特定の極角領域をカバーする。[16]
光度は、小角タイルカロリメータ（STIC）と極小角タガー（VSAT）を使用して測定されます。光度を測定するには、既知のプロセスのイベント数をカウントする必要があります。DELPHI実験では、小角でのBhabha散乱が選択されました。STICは、大きな角度領域をカバーする相互作用領域の両側にある2つの円筒形検出器で構成される鉛シンチレータカロリメータです。[17] VSATは4つのカロリメータモジュールで構成され、Bhabha散乱で生成された電子と陽電子を検出します。[18]
トリガーシステム
DELPHIのトリガーシステムの目的は、元の電子-陽電子相互作用からすべてのイベントを選択することです。トリガーシステムには、増加する性質の選択性の4つのレベル（T1、T2、T3、T4）があり、各サブ検出器からのデータ寄与を使用して、最初の2つのレベルのトリガー決定を通知します。最後の2つのレベルはソフトウェアフィルターです。[19]
結果
DELPHIから生成されたデータにより、
e+
e−
→
わ+
わ−
反応を初めて研究した。これは、 WW対生成の閾値を超える重心エネルギーを持つことで行われた。データから、Wボソンの質量は80.40 ± 0.45 GeV/c 2と決定され、その後、他のLEP共同研究の結果と組み合わせて、他の実験と互換性のある最終結果が得られた。[20]
ヒッグス粒子はDELPHI実験でも大きな関心を集めた対象であった。ヒッグス粒子は
e+
e−
衝突。この相互作用の断面積はヒッグス粒子の質量に大きく依存するため、測定から計算することができます。ヒッグス粒子の質量はDELPHIでは決定できなかったため、質量排除限界しか与えられませんでした。[21]
さらに、1989年から1995年にかけて行われたLEP1データ取得実験では、91 GeVでのZボソンのハドロン崩壊とレプトン崩壊が調査され、さまざまな分岐の幅が測定されました。その結果は標準モデルの予測と期待とよく一致しました。 [22] 1995年後半には、中間エネルギーの130 GeVと136 GeVで実験が行われ、他のLEP実験と合わせて、モデル予測と一致する結果が得られました。[23]
参考文献
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外部リンク
- 公式サイト
- INSPIRE-HEPにおけるDELPHI実験の記録