Mark I (detektor)
Mark I , även känd som SLAC - LBL Magnetic Detector , var en partikeldetektor som fungerade vid interaktionspunkten för SPEAR -kollideren från 1973 till 1977. Det var den första 4π-detektorn , dvs. den första detektorn som täckte lika mycket av de 4π steradianerna (enheter av rymdvinkel ) runt interaktionspunkten som möjligt med olika typer av komponentpartikeldetektorer arrangerade i lager. Denna design visade sig vara ganska framgångsrik, och detektorn användes vid upptäckter av
J/ψ
-partikeln och taulepton , vilket båda resulterade i Nobelpriser (för Burton Richter 1976 och Martin Lewis Perl 1995). Denna grundläggande designfilosofi fortsätter att användas i alla moderna kolliderdetektorer.
Detaljer om detektorn
Detektorn var enorm för det tidiga 1970-talet, vägde ~150 ton, med en längd på 12 fot och en höjd av 20 fot. De kolliderande elektron- och positronstrålarna innehölls i en vakuumkammare med en diameter av cirka 6 tum. Balkröret konstruerades av ett mycket tunt (0,008 tum) korrugerat rostfritt stålrör. De två motroterande strålarna kolliderade i mitten av detektorn.
En solenoidspole genererade ett magnetiskt fält ungefär parallellt med strålriktningen, vilket möjliggjorde mätning av den transversella rörelsemängden hos partiklar som kommer ut från kollisionspunkten.
Stålflödesreturen konstruerades av 8 stycken stål arrangerade i en oktagon runt detektorn; och två avtagbara ståländlock, en i vardera änden av detektorn. Konstruktionen av den ursprungliga detektorn, designad av Bill-Davies White, tog ungefär ett år och slutfördes 1973.
Den ursprungliga detektorn bestod av en serie komponenter i cylindriska skikt.
Inre trigger scintillationsräknare
Fyra inre triggerscintillationsräknare var placerade runt strålröret. Laddade partiklar som passerar dessa räknare genererade ljuspulser, detekterade av fotomultiplikatorrör och tillhörande elektronik.
Flertrådiga proportionella kamrar
SLAC-medarbetare utvecklade MWPC-systemet.
Cylindriska trådgnistkammare
Det fanns 4 koncentriska uppsättningar av elektroniska avläsningstrådsgnistkammare. Design och konstruktion av dessa detektorer övervakades av Roy Schwitters från SLAC-samarbetet
Yttre triggerräknare
Mellan den yttersta cylindriska trådkammaren och magnetspolen fanns 48 scintillationsräknare. Återigen detekterades ljuspulser genererade av passage av laddade partiklar som passerar dessa räknare av fotomultiplikatorrör i varje ände och tillhörande elektronik. Tidpunkten för ankomsten av pulsen registrerades också för varje fotomultiplikator.
Magnetspole
En solenoidspole drevs med likström för att producera ett 0,4 T (check) magnetfält för att böja laddade partiklar i planet vinkelrätt mot strålen. Detta gjorde det möjligt att detektera spår i tre dimensioner, och mäta laddade partiklar, för att avgöra om de härrörde från strålrörets interaktionsområde.
Bly-scintillator duschdetektorer
Precis utanför magnetspolen fanns 24 duschdisk. Varje disk var ungefär 4 fot bred och 12 fot lång. 10 plattor med 0,25 tum bly varvades med 10 plastscintillatorer.
Elektroner eller fotoner som passerar genom denna sandwichdetektor producerade elektromagnetiska kaskadduschar.
Ljuspulser från scintillatorplattorna styrdes till ett fotomultiplikatorrör i varje ände med användning av plast (lucite) ljusledare.
Dessa diskar, plus en reserv, designades och konstruerades på LBL och transporterades till SLAC.
Iron Flux Return
Åtta 8 tum (25 cm) järnplåtar plus två ändstycken av stål, fullbordade den magnetiska flödesreturvägen. De åtta järnplåtarna bildar en oktagon.