ZEUS（粒子検出器）

ZEUSは、ハンブルクのドイツ国立研究所DESYの粒子加速器 HERA（ハドロン電子リング装置）の粒子検出器でした。1992年にデータの収集を開始し、2007年6月にHERAが廃止されるまで運用されました。ZEUSの背後にある科学協力は、 17か国の56の研究所から約400人の物理学者と技術者で構成されていました。^[1]

ZEUS検出器は、劣化ウランプラスチックシンチレータカロリメータ、中央追跡検出器（ワイヤチャンバー）、シリコンマイクロバーテックス検出器、ミューオンチャンバーなど、さまざまな検出器コンポーネントで構成されていました。さらに、ソレノイドが1.43 Tの磁場。ZEUS検出器の大きさは12 m × 11 m × 20 m、重さは3600トンでした。^[2]

パートナー実験H1と同様に、ZEUS実験は、ZEUSの相互作用点で陽子と衝突するレプトン（電子または陽電子）による深非弾性散乱の測定を通じて陽子の内部構造を研究した。これらの測定は、素粒子物理学の標準モデルのテストと研究、および標準モデルを超える粒子の探索にも使用され、今日CERN素粒子物理学研究所の大型ハドロン衝突型加速器（LHC）で行われている科学研究の多くに基礎を築いた。^[3]

背景

ドイツ国立研究所DESYは1959年に設立され、1964年に最初の粒子加速器の運用を開始しました。それ以来、粒子物理学、光子科学、天体粒子物理学、および粒子加速器の開発、建設、運用の中心として高く評価されてきました。ZEUSの設計作業は1982年にまで遡ります。^[4]意向書は1985年に提出されました。^[5] ZEUS検出器は、1992年にHERA衝突型加速器の最初の衝突で運用されました。ZEUSでの最後の電子-陽子衝突は、2007年6月30日に記録されました。^[6] HERA衝突型加速器でのもう1つの多目的実験は、競合するH1実験でした。2012年5月以来、旧ZEUS検出器ホールは国際的なヨーロッパXFELプロジェクトの研究室スペースとして使用されています。^[7]

検出器

ZEUS検出器の主な構成要素は、追跡コンポーネント、カロリメータ、ミューオン検出器でした。^[8] ZEUS検出器の目的は、一貫した方法で物理現象を再構築し、分析できるようにデータを収集することでした。

熱量計

ZEUSカロリメータは、ウランシンチレータベースのサンプリングカロリメータで、BCAL (バレルカロリメータ)、FCAL (前方カロリメータ)、RCAL (後方カロリメータ) の 3 つの主要セクションに分かれています。各セクションは、横方向にタワーに、縦方向に EMC (電磁カロリメータ) または HAC (高感度カロリメータ) に分割されています。カロリメータの最小区分はセルと呼ばれています。各セルは 2 つの光電子増倍管(PMT) によって読み取られ、2 つの PMT のうち 1 つが故障してもカバー範囲に穴が開かないようにするのに役立ちました。

ウランは、カロリメータが補償できるように吸収体として選択された。 ^[5] 電子と光子はハドロンとは異なる方法でエネルギーを蓄積するが、補償カロリメータでは、電磁カスケードの応答（e ）は同じエネルギーのハドロンカスケードの応答（h ）に等しい（すなわち、 e / h = 1）。^[9] ZEUSカロリメータでは、中性パイ中間子がウラン原子と相互作用して動きの遅い中性子を生成し、これがシンチレータによって捕捉されてハドロン信号を増加させた。吸収体としてウランを使用するもう1つの利点は、天然放射能によりカロリメータの感度を簡単に監視できることであった。

注記

^ 「ZEUSコラボレーションに参加している機関」。ZEUS実験。
^ 「HERAが道を示す」(PDF) . DESY . 2023年5月4日閲覧。
^ 「Heuer, Rolf and Wagner, Alrecht: HERA は豊富な知識の遺産を残す」CERN Courier . 2023年5月4日閲覧。
^ 電子-陽子相互作用実験(PDF) (技術レポート). FermiLab. 1982 年 5 月.
^ ab ZEUS コラボレーション: K. Edwards; Edwards, K.; Kapitza, H. (1985 年 6 月)。ZEUS : HERA 用検出器、意向書(レポート)。
^ハリス、デイビッド（2007 年9月）。「HERA時代の終焉」。Symmetry Magazine。04（7）。 2011年11月10日閲覧。
^ 「ハンブルクの最深部科学職場での研究が再開」。欧州XFEL 。 2015年7月15日閲覧。
^ 「ZEUS検出器：1993年状況報告」。ZEUS実験。
^ Bock, Rudolf K. (1998年4月9日). 「補償熱量計」 . 2011年11月10日閲覧。

外部リンク

http://www-zeus.desy.de/ 公式ホームページ
出版物一覧
INSPIRE-HEPにおける ZEUS 実験記録

北緯53°34′29″ 東経9°53′44″ / 北緯53.574603° 東経9.89555° / 53.574603; 9.89555

[Members-1] 「ZEUSコラボレーションに参加している機関」。ZEUS実験。

[2] 「HERAが道を示す」(PDF) . DESY . 2023年5月4日閲覧。

[3] 「Heuer, Rolf and Wagner, Alrecht: HERA は豊富な知識の遺産を残す」CERN Courier . 2023年5月4日閲覧。

[4] 電子-陽子相互作用実験(PDF) (技術レポート). FermiLab. 1982 年 5 月.

[ZEUSLOI-5] ZEUS コラボレーション: K. Edwards; Edwards, K.; Kapitza, H. (1985 年 6 月)。ZEUS : HERA 用検出器、意向書(レポート)。

[6] ^ハリス、デイビッド（2007 年9月）。「HERA時代の終焉」。Symmetry Magazine。04（7）。 2011年11月10日閲覧。

[European_XFEL_news-7] 「ハンブルクの最深部科学職場での研究が再開」。欧州XFEL 。 2015年7月15日閲覧。

[ZEUSDetector-8] 「ZEUS検出器：1993年状況報告」。ZEUS実験。

[9] Bock, Rudolf K. (1998年4月9日). 「補償熱量計」 . 2011年11月10日閲覧。