ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2021
Просмотров: 1394
Скачиваний: 2
Регистрация
Регистрация
W
W
и
и
Z
Z
бозонов
бозонов
Имеющие
почти
одинаковые
массы
и
скорости
u
и
d
-
кварки
испытывают
лобовое
столкновение
.
−
W
-
бозон
рождается
в
состоянии
покоя
с
2
c
m
W
≈
80
ГэВ
.
−
W
-
бозон
распадается
на
электрон
и
электронное
антинейтрино
.
Они
летят
в
поперечном
направлениии с
одинаковыми
импульсами
и
практически
одинаковыми
энергиями
E
(
e
)
≈
E
(
е
ν
)
≈
2
2
c
m
W
≈
40
ГэВ
.
Никаких
других
частиц
,
летящих
в
поперечном
направлении
,
при таком
распаде
−
W
-
бозона
не
должно
быть
.
Детектирующая
установка
должна
зарегистрировать
электрон
с
энергией
40
ГэВ
,
летящий
в
поперечном
направлении
.
Антинейтрино не
регистрируется
детектором
.
Доказательством
распада
W
−
-
бозона
является
событие
с
одним
электроном
,
летящим
с
энергией
40
ГэВ
в
поперечном
направлении
и
с
недостающим
поперечным
импульсом
p
⊥
=
( )
e
c
E
ν
≈
40
ГэВ
/
с
в
противоположном
относительно
электрона
направлении
.
Никакой
другой
процесс
,
кроме
распада
−
W
-
бозона
,
не
может
оставить
такой
след
в
экспериментальной
установке
.
Для
идентификации
Z-
бозона
установка
должна
зарегистрировать
электрон
и
позитрон
,
летящие
в
противоположные
стороны
в
поперечном
направлении
с
одинаковыми
энергиями
E
(
е
+
)
≈
E
(
e
−
)
≈
2
2
Z
m c
≈
45
ГэВ
.
Никаких
других
частиц
не
должно
быть
.
Наблюдение
Наблюдение
W
W
и
и
Z
Z
бозонов
бозонов
Сечение
рождения
W
-
бозонов
в
p
p
-
столкновении
33
5 10
−
≈ ⋅
см
2
.
Лишь
примерно
8%
родившихся
W
-
бозонов
распадаются
по
каналу
W
→
e
+
ν
,
который
необходимо
было
обнаружить
.
Рождение
Z
-
бозонов
и
их
распад
по
каналу
Z
e
e
+
−
→
+
происходило
почти
в
10
раз
реже
.
В
30-
дневном
сеансе
в
ноябре
-
декабре
1982
г
.
в
результате
анализа
1
млрд
p
p
-
соударений
было
зафиксировано
6
событий
W
→
e
+
ν
.
Последовательность
выделения
этих
шести
событий
из
10
9
p
p
-
соударений
была
следующей
.
Вначале
было
отобрано
около
10
6
событий
,
в
которых
вылетающие
частицы
имели
большие
(
>
10
ГэВ
/
с
)
импульсы
в
поперечном
направлении
относительно
оси
p
p
-
пучков
.
Далее
были
оставлены
140 000
событий
,
содержавших
электрон
или
позитрон
.
События
идентифицировались
по
характеру
ливня в
электромагнитном
калориметре
.
Из
них
выбрали
28 000
случаев
,
отвечавших
появлению
в
электромагнитном
калориметре
ливня
с
поперечным
импульсом
>
15
ГэВ
/
с
.
Затем
оставили
2125
событий
,
в
которых
ливни
в
электромагнитном
калориметре
являлись
продолжением
чёткого
одиночного
трека
заряженной
частицы
в
центральном
детекторе
с
поперечным
импульсом
>
7
ГэВ
/
с
.
В
результате
применения
ещё
нескольких
критериев
из
этого
числа
было
оставлено
39
самых
надёжных
событий
,
каждое
из
которых
анализировалось
«
индивидуально
».
Конечный
итог
всего
анализа
– 6
событий
образования
и
распада
W
→
e
+
ν
.
В
следующих
экспериментальных
сеансах
(1983
г
.)
было
получено
уже
несколько
десятков
событий
рождения
и
распада
W-
бозонов
.
Кроме
того
,
были
обнаружены
первые
13
случаев
рождения
и
распада
Z
-
бозонов
.
Данные
этих
экспериментов
позволили
определить
массы
W
-
и
Z
-
бозонов
:
2
2
(81 2)
ГэВ
,
(93 2)
ГэВ
W
Z
m c
m c
=
±
=
±
,
которые
практически
совпали
с
предсказаниями
электрослабой
теории
.
Установка
Установка
UA1
UA1
Пучки
протонов
и
антипротонов
влетают
в
детектор
с
диаметрально
противоположных
сторон
(
справа
и
слева
)
и
,
двигаясь
навстречу
вдоль
оси
ваккумной
трубы
,
сталкиваются
в
середине
центрального
детектора
Установка
Установка
UA1
UA1
UA1
является
системой
детекторов
различного
типа
с
общими
размерами
10
×
5
×
10
м
3
и
массой
2000
тонн
..
Управление
работой
детектора
и
обработка
информации
с
него
осуществлялась
24-
мя
ЭВМ
.
Пучки
протонов
и
антипротонов
попадали
в
детектор
с
двух
противоположных
сторон
и
сталкивались
в
его
центре
.
Точка
соударения
p
p
-
пучков
находилась
внутри
центрального
детектора
,
имевшего
форму
цилиндра
длиной
5.8
м
и
диаметром
2.3
м
.
В
центральной
части
детектора
располагались
большие
дрейфовые
камеры
,
помещённые
в
магнитное
поле
.
Общее
число
проволочек
в
этих
камерах
было
равно
23 000.
Магнитное
поле
0.7
Тл
создавалось
в
объёме
7
×
3.5
×
3.5
м
3
.
Центральный
детектор
позволял
восстановить
траектории
частиц
,
рождавшихся
при
p
p
-
столкновениях
,
определять
их
импульсы
и
ионизационную
способность
.
Центральный
детектор
окружён
электромагнитным
калориметром
,
состоявшим
из
чередующихся
слоёв
свинца
и
сцинтиллятора
.
В
калориметре
поглощались
электроны
,
позитроны
и
фотоны
,
и
измерялась
их
энергия
.
Электромагнитный
калориметр
в
сочетании
с
центральным
детектором
позволял
различить
электроны
,
позитроны
и
адроны
.
Энергичные
адроны
проходили
через
электромагнитный
калориметр
и
попадали
в
адронный
калориметр
,
которым
служило
железное
ярмо
магнита
,
проложенное
слоями
сцинтилляторов
.
Информация
с
адронного
и
электромагнитного
калориметров
позволяла
определить
энергию
и
направление
движения
частиц
.
За
пределы
адронного
калориметра
из
заряженных
частиц
могли
выйти
только
мюоны
(
±
μ
).
Для
их
регистрации
предназначался
мюонный
детектор
,
который
являлся
внешней
детектирующей
оболочкой
UA1.
Мюонный
детектор
представлял
собой
несколько
слоёв
дрейфовых
камер
.
Детектор
UA1
регистрировал
и
идентифицировал
все
частицы
(
кроме
нейтрино
и
антинейтрино
),
вылетавшие
во
всех
направлениях
,
кроме
тех
,
которые
образуют
углы
≤
0.2
о
относительно
оси
сталкивающихся
p
p
-
пучков
.
Уникальные
возможности
UA1
позволяли
регистрировать
и
реконструировать
картину
всех
событий
взаимодействия
протонов
и
антипротонов
.
Carlo Rubbia
Simon
van
der
Meer
1983
г
. —
Карло
Руббиа
и
Симон
ван
дер
Меер
(Carlo
Rubbia, Simon
van
der
Meer)
с
колаборацией
CERN UA-1
открыли
векторные
W-
и
Z-
бозоны
.
Нобелевская
премия
по
физике
1984
г
.
-
К
.
Руббиа
и
С
.
ван
дер
Меер
За
решающий
вклад
в
большой
проект
,
который
привёл
к
открытию
полевых
частиц
,
переносчиков
слабого
взаимодействия
.