Разработка и создание детекторов заряженных и нейтральных частиц для изучения редких распадов каонов

• Автор: Ершов, Николай Викторович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

1 Введение
2 Теоретическое обоснование и обзор экспериментальной ситуации
2.1 СРТ-инвариантность и СР-нарушение в физике элементарных частиц
2.1.1 СР-нарушение в системе нейтральных каонов и В-мезонов
2.2 Кварковое смешивание и матрица СКМ.
СР-нарушение в Стандартной Модели
2.2.1 Распад —> ж°ий в Стандартной Модели
2.2.2 Распад К+ —> ж~¥vv в Стандартной Модели
2.3 СР-нарушение вне рамок Стандартной Модели
3 Эксперименты по измерению редких распадов каонов
3.1 Измерение распада К+ —* ж+иО
3.2 Эксперименты по измерению распада К+ —» ж+ий
3.2.1 Детектор Е949
3.3 Поиск редкого распада К” —* ж°ий
3.4 Эксперимент КОРЮ
3.4.1 Детектор
4 Конструкция пластических сцинтилляционных детекторов со спектросмещающими волокнами
4.1 Описание \71.3-метода светосбора
4.2 Экструдированные счётчики на основе полистирола
4.3 Испытания отдельных пластин
5 Детекторы заряженных и нейтральных частиц для эксперимента
Е949
5.1 Триггерные счётчики в эксперименте Е949
5.1.1 Технология изготовления счётчика
5.1.2 Фотоумножители

5.1.3 Параметры Т-счётчиков
5.1.4 Эффективность Т-счётчиков
5.1.5 Параметры Т-счётчиков в эксперименте
5.2 Фланцевый фотонный детектор в эксперименте Е949
5.2.1 Конструкция фланцевого детектора
5.2.2 Технология сборки ФД
5.2.3 Параметры фланцевого детектора
Анализ экспериментальных данных Е949
6.1 Поиск распада К+ —*
6.2 Идентификация сигнала от распада К+ —» 7г+цр и подавление основных фонов
6.3 Новое значение вероятности распада К+ —* тт+ий
Модули вето-системы КОРЮ
7.1 Конструкция модуля
7.2 Прототипы вето-модулей
7.3 Изготовленные детекторы
7.4 Световыход длинных модулей
7.5 Временное разрешение
7.6 Модуль С-типа
7.6.1 Световыход
7.6.2 Временное разрешение
7.7 Основные параметры вето-модулей
Заключение
Литература

Глава

Актуальность темы исследования
Детекторы заряженных и нейтральных частиц, разработанные в данной работе, предназначены для изучения фундаментальной проблемы СР-нарушения в кварковом секторе.
Современная теория физического строения мира, называемая “Стандартной Моделью”, наиболее полно описывает картину современного мира путём описания состояния вещества и процессов взаимодействия между его составляющими. Свойства всех наблюдаемых частиц, таким образом, обуславливаются этими шестью составляющими компонентами, называемыми кварками и лептонами. К лептонам относятся: электрон (е), мюон (д) и т-лептон (г). С тремя поколениями лептонов ассоциируется три типа нейтрино: г/е, и ит. Различают 3 поколения фундаментальных частиц: первое поколение включает в себя и- и ^-кварки, е и г/е; второе поколение состоит из с- и з-кварков, д и и}, третье поколение — I- и &-кварки, т-лептоны и т-лептонное нейтрино. В рамках Стандартной Модели частицы связаны между собой с помощью 3-х основных взаимодействий: сильного, слабого и электромагнитного. Электромагнитные и слабые взаимодействия могут быть объединены одной теорией электрослабого взаимодействия — моделью Глэшоу-Вайнберга-Салама [1-3].
Ассиметрня между частицами и античастицами носит название СР-нарушения. В 1964 году было впервые открыто небольшое (~ 1СГ3) СР-нарушение в системе нейтральных каонов К0 — К0 [4]. СР-нарушение в Стандарной Модели вводится через единственную фазу матрицы смешивания кварковых ароматов (матрицы Кабиббо-Кобаяши-Маскава, или СКМ) [5,6]. В 1999-2001 г.г. появились подтверждения прямого СР-нарушения в системе нейтральных каонов [7-9]. С другой стороны, в 2001 г. было практически одновременно обнаружено СР-нарушение в системе более тяжёлых Р-мезонов, предсказанное Стандартной Моделью, на двух экспериментальных

сти травления. Преимущество химического отражателя заключается в идеальном оптическом и механическом контакте с сцинтиллятором. Более того, поверхность, подвергаемая травлению, не требует шлифовки, благодаря чему значительно снижается трудоемкость обработки геометрически сложных поверхностей. Травление происходит по всей поверхности, включая поверхности внутри канавок. После фиксации диффузного слоя, отражатель удаляется с поверхности канавок с помощью резака, имеющего полукруглую форму режущей кромки. Затем внутренняя поверхность канавок полируется мелкозернистой шлифовальной пастой.
Для съёма сигнала используются двухслойные волокна ВСБ99-29АА (ЕМсгоп) диаметром 1 мм. Параметры волокон приведены в таб. 4.1. Вклеивание волокон в канавки осуществляется в два этапа. Вначале, канавки заполняются эпоксидным клеем ВС-600 (В1сгоп) и волокна длиной 4.8 м вставляются в канавки. После фиксации клей опять наносится поверх волокон, чтобы полностью заполнить остающиеся зазоры между канавкой и волокном. Вклеенные волокна покрываются листом диффузной
Рис. 5.2: Внешний вид собранного Т-счётчика.
бумаги Тууек, и счётчик обёртывается в алюминиевую фольгу для механической защиты и оптической изоляции (рис. 5.2). Волокна вне сцинтиллятора сжаты в пучок, закрытый светоизолирующим рукавом. На обоих концах пучок вклеен в пластмассовые разъёмы, которые служат механическим интерфейсом для соединения с ФЭУ. Концы волокон отшлифованы по краю разъёмов.