Sådan ser åben hjerteoperation på LHC ud

Forskere ved CERN har nu gennemført "åben hjerteoperation" på en af ​​detektorerne ved Large Hadron Collider (LHC). I en kompleks operation, der løb fra 27. februar til 9. marts, den gigantiske Compact Muon Solenoid (CMS) detektor modtog et nyt "hjerte" - det er Pixel Tracker.

Detektorer ved LHC, såsom CMS, registrere signaturerne af partikler, der produceres, når stråler af protoner (eller, lejlighedsvis, blykerner) knuses sammen. Detektorerne er bygget op omkring LHC's strålerør, hvori kollisionerne finder sted. Når partiklerne flyver gennem detektorerne, de krydser flere lag af udstyr, der har til opgave at foretage specifikke målinger om deres egenskaber. Men, når disse kollisioner opstår, det er ikke en enkelt proton, der rammer en anden proton:flere dusin samtidige kollisioner finder sted inden for CMS. Dette fænomen er kendt som "pile-up" og kan opfattes som at udsætte et filmkamera for flere billeder og optage alle de multiple eksponeringer i et enkelt fotografi.

Sporingssystemet bestemmer banerne for ladede partikler, der flyver gennem det, og identificerer ladningen og momenta af partiklerne, hjælper med at bestemme oprindelsen af ​​de forskellige partikler, der ses af CMS. Fysikere kan således adskille de overlappende kollisioner i individuelle interaktioner.

CMS-sporingssystemet er lavet af siliciumsensorer og har to komponenter, der udfører en komplementær roller:den indre af de to kaldes Pixel Tracker og den ydre er Strip Tracker. Pixel Tracker ser det største angreb af partikler flyve gennem CMS og, uundgåeligt, det vil miste sin evne til at måle partiklernes egenskaber præcist. Ud over, LHC fortsætter med at forbedre sin ydeevne og forventes at give CMS et endnu større antal samtidige interaktioner:endnu flere eksponeringer på hvert fotografi. Det var derfor planlagt for omkring fem år siden at erstatte den originale Pixel Tracker fra CMS, fjernet tidligere i år, med en helt ny.

Den nye Pixel Tracker har fire lag i stedet for de tidligere tre i den centrale region (kaldet BPIX for Barrel PIXel) og har tre diske i stedet for de tidligere to, der dækker hver ende (kaldet FPIX for Forward PIXel). Disse yderligere lag hæver antallet af siliciumpixels i CMS fra 66 millioner til 124 millioner, at øge "opløsningen" af de "billeder" CMS tager, så at sige.