LHCf実験

大型ハドロン衝突型加速器
(LHC)

LHC実験と前段階の加速器の計画。
LHC実験
アトラス	トロイダルLHC装置
コンテンツ管理システム	コンパクトミューオンソレノイド
LHCb	LHC-ビューティー
アリス	大型イオン衝突型加速器実験
トーテム	全断面積、弾性散乱および回折解離
LHCf	LHC フォワード
モエダル	LHC のモノポールおよびエキゾチック検出器
ファサー	前方検索実験
SND	散乱およびニュートリノ検出器
LHC前駆加速器
pとPb	陽子（Linac 4）および鉛（Linac 3）用の線形加速器
（マークなし）	陽子シンクロトロンブースター
追伸	陽子シンクロトロン
スペクトラム	スーパープロトンシンクロトロン

LHCf （大型ハドロン衝突型加速器前方実験）は、宇宙線物理学のための特殊目的の大型ハドロン衝突型加速器実験であり、 CERNのLHC加速器にある9つの検出器のうちの1つです。LHCfは、衝突の前方領域で生成される粒子、つまり衝突する陽子ビームとほぼ一直線に並ぶ粒子を研究するために設計されています。^[1]

LHCfは中性パイ中間子のエネルギーと数を測定することを目的としています（
π⁰
) が生成される。これは、超高エネルギー宇宙線(UHECR)の起源を説明するのに役立つことが期待される。 ^{[2] [3] UHECR の検出は、UHECR が大気と相互作用したときに生成される二次}粒子シャワーの観測によって行われる。LHCf 実験は、二次粒子のエネルギーフローのほとんどが含まれる最前方領域を測定するように設計されている。^[3]

LHCf実験によって得られた結果は、アルゼンチンのピエール・オージェ観測所やユタ州の望遠鏡アレイプロジェクトによる他の高エネルギー宇宙線測定を補完するものである。 ^{[4] [5]}

LHCfのセットアップは、LHCの両側にある2つの独立した検出器で構成されており、どちらもATLAS相互作用点から140m離れています。^{[6] [7]}検出器はアーム1とアーム2と呼ばれ、相互作用領域からの中性粒子の破片からクライオマグネットを保護するターゲット中性吸収体（TAN）内に設置されています。^{[8] [9] [10]}

2 つの検出器は、光子と中性子の測定用に 2 つの独立したカロリメータタワーという共通の構造を持っています。タワーはタングステン吸収層とシンチレータ層でできており、2 つのアームの横断面のサイズが異なります。^[11]カロリメータ タワーは、入射する粒子のエネルギーを測定し、粒子のファミリーを識別するために使用されます。各検出器には追跡システムがあり、アーム 1 システムは 4 つの二重層のシンチレーション ファイバーで構成され、アーム 2 はマイクロストリップシリコン層で構成されています。^[12]検出器のエネルギー分解能は、100 GeV を超える光子では 3% 以上、中性子では約 40% です。^{[13] [3]}アーム 1 とアーム 2 の位置分解能は、光子ではそれぞれ 200 μm と 40 μm で、中性子では両方の検出器で約 1 mm です。^{[13] [14] [3]}

LHCf検出器を使用した最初のフェーズのデータ​​は、LHCのRun 1の一環として2009年から2013年にかけて記録されました。^[15] 7 TeVの重心エネルギーでのLHCfの結果は、前方光子と中性パイ中間子の生成に関する理論モデルとよく一致しました。しかし、前方中性子の生成については結果が一致しませんでした。^{[16] [17]}

LHCfは、新たな高エネルギーにおいて、前方光子と中性子の数がエネルギーによってどのように変化するかを測定することができた。実験結果はいくつかの理論モデルと一致するが、他のモデルとは一致しない。^{[18] [19] [20]}

LHCfの現在の焦点は、ストレンジクォークを含む粒子である中性K中間子と中性イータ中間子を探すことである。この相互作用を説明する理論モデルは二次ミューオンを予測しているが、予測された数は実験データと一致しない。LHCf実験は「ミューオンパズル」を解くことを目指している。^{[21] [22]}

• ウィキメディア・コモンズの LHCf 実験に関連するメディア
• INSPIRE-HEPにおける LHCf 実験記録

北緯46°14′09″ 東経6°03′18″ / 北緯46.23583° 東経6.05500° / 46.23583; 6.05500