US ATLAS fase I -opgradering afsluttet

ATLAS -eksperimentet på CERNs Large Hadron Collider (LHC) er klar til at begynde endnu et kapitel i sin søgen efter ny fysik. En betydelig opgradering til eksperimentet, kaldet den amerikanske ATLAS fase I -opgradering, har modtaget Critical Decision-4-godkendelse fra det amerikanske energiministerium (DOE), hvilket betyder, at projektet er afsluttet og en overgang til driften.

"Denne milepæl vil sætte os i stand til at skubbe grænserne for vores forståelse, efter opdagelsen af ​​Higgs -bosonen ved CERN, hvilket resulterede i Nobelprisen i fysik i 2013, "sagde projektdirektør Jonathan Kotcher, en seniorforsker ved DOE's Brookhaven National Laboratory. "Afslutningen af ​​dette projekt er et stort skridt i den fysiske kampagne, der monteres ved energigrænsen, som integrerer topmoderne accelerator- og detektorteknologi til at undersøge naturens grundlæggende kræfter og partikler. Vi er meget begejstrede for at vende os til den fysik og dataanalyse, som alt dette hårde arbejde har muliggjort. "

Ledet af Brookhaven Lab og Stony Brook University (SBU), den amerikanske ATLAS fase I-opgradering er den indledende fase af en større opgradering, der er planlagt til LHC-projektet High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC). Målet er at øge LHC's lysstyrke væsentligt, gør det muligt for forskere at indsamle 10 gange flere data fra partikelkollisioner, observere meget sjældne processer, og gøre nye opdagelser om stofets byggesten. Men først, langsigtede eksperimenter som ATLAS var nødvendige for at gennemgå indledende opgraderinger for at forberede de kommende år, før LHC vil overgå til HL-LHC-tilstand.

"ATLAS-eksperimentet har været i spidsen for udforskning og opdagelser i partikelfysik med høj energi i et årti nu, "sagde viceprojektleder Marc-André Pleier, en fysiker ved Brookhaven. "Selvom vi har lært meget indtil nu, vores nuværende forståelse af universet kan ikke forklare fænomener som mørkt stof, mørk energi, eller asymmetri mod stof/stof. Ved at levere disse detektoropgraderinger til ATLAS vil vi kunne studere endnu sjældnere processer end nogensinde før og belyse dårligt forståede eller uudforskede hjørner af vores forståelse af, hvordan universet fungerer. "

"Den amerikanske ATLAS fase I -opgradering involverede opbygning af moderne elektronik til at erstatte ældningselementer med mere effektive, men det gav også eksperimentet nye og forbedrede funktionaliteter, "sagde projektleder Christopher Bee, en seniorforsker ved SBU.

Specifikt, projektet fokuserede på tre komponenter i ATLAS:trigger/dataopsamlingssystemet, det flydende argon -kalorimeter, og den fremadrettede muondetektor (kendt som det nye lille hjul). Kombineret, opgraderinger til disse tre komponenter vil give forskere mulighed for at indsamle data mere effektivt og med højere dataindsamlingshastigheder.

"Hvert sekund, der er flere milliarder proton-proton-kollisionshændelser opdaget af ATLAS, men kun et par hundrede er registreret, "sagde Bi. Disse begivenheder vælges af triggersystemet, som siver gennem et væld af uinteressante begivenheder for at finde dem, der kan pege på ny fysik eller sjældne Standard Model -begivenheder. "Dataindsamlingssystemet flytter data fra detektoren gennem triggersystemet, og derefter sætter den de valgte hændelser på lager til yderligere analyse. Opgraderinger til dette system vil forbedre dets evne til at vælge vigtige begivenheder. "

Opgraderinger til kalorimeterelektronikken vil øge præcisionen af ​​data, der kommer ud af kalorimeterdetektoren. Det nye lille hjul vil dramatisk forbedre ATLASs udløsende evne og effektivitet til arrangementer med muons, subatomære partikler kendt som elektronernes "tunge fætre".

"I forsøgets indledende kørsler, muon -udløseren havde en betydelig 'falsk' muon -hastighed, "sagde Pleier." Det gav 'OK' at acceptere en stor brøkdel af begivenheder, der ikke var interessante. Hovedmålet med det nye lille hjul er at reducere den falske triggerrate dramatisk. "

12 amerikanske universiteter og DOE's Argonne National Laboratory samarbejdede med Brookhaven Lab og SBU for at fuldføre den amerikanske ATLAS fase I -opgradering til tiden og under budgettet. Dette opgraderingsprojekt på $ 44 millioner blev understøttet af DOE ($ 33 ​​millioner) og National Science Foundation (NSF) ($ 11 millioner).

"Vi sætter stor pris på støtten fra både DOE og NSF, der har givet os mulighed for at realisere vores mål om at hjælpe med at forberede ATLAS til en lys fremtid, "sagde Bee." Vi ser frem til at udnytte de nye videnskabelige muligheder, som disse opgraderinger muliggør. "