توسط 
آشکارسازهای ذرات: نسل بعدی آزمایش‌های فیزیک ذرات بزرگ 0000
نیمه اول بشکه ردیاب داخلی CMS. CMS (سلونوئید فشرده میون) یکی از چهار آزمایش در برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) است که وظیفه شناسایی ذرات جدیدی را دارد که در برخورد پرتو در مرکز آزمایش رخ می دهد. این شامل سه لایه ماژول سیلیکونی است که باید در برابر دوزهای بالای تابش و میدان مغناطیسی 4T بدون آسیب مقاومت کند
آشکارسازهای ذرات: نسل بعدی آزمایش‌های فیزیک ذرات بزرگ 0000
AIDA-2020، پروژه ای که توسط کمیسیون اروپا تامین مالی می شود، پیشرفت زیادی در بهبود عملکرد آشکارسازهای ذرات داشته است.
آشکارسازها و شتاب دهنده‌های ذرات در تحقیقات فیزیک ذرات برای بررسی پرسش‌های بزرگ وجودی مرتبط با منشأ کیهان و اجزای اصلی آن استفاده می‌شوند. منشأ کیهان چه بوده است؟ ما از چه چیزی ساخته شده ایم؟ آیا انواع جدیدی از ماده یا نیروهای جدید طبیعت وجود دارد؟
AIDA-2020، پروژه ای که توسط کمیسیون اروپا تحت حمایت افق 2020 تامین می شود، تلاش های تحقیقاتی زیادی برای بهبود عملکرد آشکارسازهای ذرات در زمینه هایی از نرم افزار، جمع آوری داده ها و میکروالکترونیک، تا برودت، آشکارسازهای گاز و کالریمتر برای نسل بعدی انجام داده است. پروژه های شتاب دهنده AIDA-2020 در آوریل 2020 به پایان رسید، اما پیشرفت‌های فراوان آن برای حمایت از تحقیقات بنیادی و پیشرفت‌های فناوری آینده با کاربردها در حوزه‌های مختلف ادامه خواهد داشت.
علم تشخیص
در شتاب‌دهنده‌های ذره‌ای مانند برخورددهنده بزرگ هادرون 27 کیلومتری (LHC) در سرن، سازمان اروپایی تحقیقات هسته‌ای، پرتوهای ذرات در مرکز آشکارسازهای ذره مانند یک انفجار بزرگ کوچک با هم برخورد می‌کنند و ذرات جدیدی را ایجاد می‌کنند که در همه جهات به بیرون پرواز می‌کنند. سیستم‌های آشکارساز مختلف، که در لایه‌هایی در اطراف نقطه برخورد چیده شده‌اند و سالن‌های آزمایشی را به اندازه کلیساهای جامع پر می‌کنند، اجازه می‌دهند ذرات جداگانه اندازه‌گیری شوند: دستگاه‌های ردیابی مسیر یک ذره را ثبت می‌کنند، کالری‌سنج‌ها انرژی آن را تعیین می‌کنند.
دیگر آشکارسازهای اختصاصی از طیف وسیعی از تکنیک ها برای شناسایی ذرات استفاده می کنند و جریان عظیمی از داده ها را تولید می کنند. سیستم‌ها و الگوریتم‌های جمع‌آوری داده پیچیده برای تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از رویدادهای برخورد، ذخیره و پردازش داده‌های حاصل استفاده می‌شوند.
برای کشف پتانسیل کامل LHC و باز کردن امکان اکتشافات علمی جدید، درخشندگی بالاتر از پرتوهای شدیدتر مورد نیاز است. آنها مستلزم رویدادهای برخورد پیچیده تر و آشکارسازهای تقاضا هستند که قادر به ارائه جزئیات دقیق تر و دقت بالاتر هستند، یعنی داده های بیشتر با سرعت بالاتر. در حالی که مدل استاندارد فیزیک ذرات می تواند تمام اثرات اتمی و زیر اتمی شناخته شده امروزی را توضیح دهد، بسیاری از سوالات بدون پاسخ باقی می مانند و از مشاهدات اخترفیزیکی، ما می دانیم که انواع جدیدی از ماده وجود دارد.
برای جستجوی آنها و مطالعه بیشتر بوزون هیگز کشف شده در CERN، چهار آزمایش LHC شاهد ارتقاء آشکارسازهای خود برای ارائه اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر از همیشه برای پاسخگویی به نیازهای ابزار دقیق 10 برابر درخشندگی LHC یا امکان کاوش عمیق‌تر خواهند بود. ماده با تعامل قوی در چگالی انرژی شدید.
آشکارسازهای ذرات سیستم های پیچیده ای هستند. فلیکس سفکو، هماهنگ کننده پروژه AIDA-2020 توضیح می دهد که اغلب، تحقیق و توسعه در این زمینه طیفی از رشته ها را گرد هم می آورد که باید مکمل یکدیگر باشند تا نیازهای برخورددهنده های آینده را برآورده کنند.
با این حال، همه پیشرفت‌های AIDA-2020 به ارتقای آزمایش‌های LHC مربوط نمی‌شوند. بسیاری برای این منظور مورد استفاده قرار خواهند گرفت، اما AIDA-2020 رویکرد جامع تری داشت. یکی از این نمونه‌ها پشتیبانی از ProtoDUNE، یک نمونه اولیه در مقیاس بزرگ از آشکارساز نوترینویی مبتنی بر آرگون مایع برای همکاری DUNE (آزمایش نوترینو زیرزمینی عمیق) است. نوترینوها، اسرارآمیزترین ذرات ماده در کیهان، ممکن است به پاسخ به یکی از مهم ترین سؤالات فیزیک کمک کنند: چرا ما در جهانی زندگی می کنیم که ماده بر ضد ماده بر آن تسلط دارد.
آشکارسازهای ذرات: نسل بعدی آزمایش‌های فیزیک ذرات بزرگ 0000
یک تلاش مشترک
تلاش AIDA-2020 برای عملکرد نهایی آشکارساز ذرات، فناوری‌های نوظهور را فراتر از محدودیت‌های خود سوق داده است و به تقویت پتانسیل فناوری اروپا کمک می‌کند. برخی از نمونه‌ها عبارتند از سنسورهای تصویر پیکسلی و سریع، ادغام میکروالکترونیک با چگالی بالا یا ساختارهای مکانیکی فوق‌العاده سبک و خنک‌کننده میکروسکوپی.
مقیاس تقریباً صنعتی تأسیسات فیزیک ذرات یکی از ریشه‌های تأثیر اقتصادی پیشرفت‌های پژوهش محور در زمینه AIDA-2020 است. نقش صنعت به سرعت در حال افزایش است، زیرا آشکارسازهای فعلی و آینده بزرگتر و پیچیده تر از همیشه هستند. ساخت آنها به فن آوری های پیشرفته و تجهیزات بسیار تخصصی نیاز دارد، به عنوان مثال برای ادغام میکروالکترونیک.
علاوه بر این، با توجه به مقیاس تأسیسات، هزاران یا میلیون ها قطعه نیاز به تولید در مقیاس صنعتی و زیرساخت های کنترل کیفیت دارند. مقادیر زیاد مورد نیاز فراتر از توانایی بخش دانشگاهی به تنهایی است.
هر چرخ کوچک جدید ATLAS شامل 16 بخش است که در مجموع 128 پانل بازخوانی با بردهای بازخوانی چندگانه، بسیار پیچیده و بسیار خاص دارد که بر اساس تحقیقات انجام شده در زمینه AIDA-2020 با شرکت های میکروالکترونیک صنعتی خریداری شده است.
نوآوری با تأثیر اجتماعی
همکاری نزدیک بین شرکای دانشگاهی و صنعتی از دو طریق باعث تقویت انتقال فناوری می شود. کار بر روی چالش‌های بلندپروازانه که نیازمند راه‌حل‌های خلاقانه هستند، شایستگی و رقابت شرکای صنعتی را در سایر بازارها تقویت می‌کند. از سوی دیگر، همکاری مستقیم همچنین به شناسایی، در مراحل اولیه، پتانسیل برای کاربردهای تجاری منشعب از پیشرفت‌های فناوری مبتنی بر علم، با پیامدهای مربوطه بر مزیت‌های رقابتی کمک می‌کند.
برجسته‌ترین کاربردهای شناخته شده فناوری آشکارساز، حسگرهای سریع در تصویربرداری پزشکی، امنیت ملی و صنایع خودروسازی (سیستم‌های کمک راننده و رانندگی خودکار)، یکپارچه‌سازی و خنک‌کننده میکروالکترونیک، و ساختارهای فوق سبک برای کاربردهای هوافضا است.
هدف AIDA-2020 تسهیل این فرآیند در طول پروژه بود. با هدف اساسی حمایت از مراحل بین یک ایده برای یک برنامه تجاری و یک محصول نمونه اولیه، صندوق اثبات مفهوم AIDA-2020 برای حمایت از پروژه های توسعه با پتانسیل رسیدن به کاربرد تجاری راه اندازی شد. سه پروژه به نفع حوزه های رادیوتراپی، مخابرات و پایش محیطی انتخاب شدند.
هر سه پروژه نتایج موفقیت آمیز را گزارش می دهند. دو تن از سازمان‌های میزبان قرارداد مجوزی را با شرکت‌ها برای انتقال فناوری به صنعت امضا کردند و یکی از این پروژه‌ها منجر به ایجاد یک شرکت نوپا BAQ شد که به ایجاد یک دستگاه نوآورانه نظارت بر رادون و خدمات همراه مبتنی بر ابر اختصاص داشت. برای هدایت اقدامات کاهشی بر اساس داده های زمان واقعی.
الساندرو کوریونی، بنیانگذار BAQ می‌گوید: «در پایان، هدف بسیار جاه‌طلبانه، اما معقول ما کاهش دوز رادون رسوب‌شده در ریه‌ها به میزان دو برابر و کاهش تعداد موارد سرطان مرتبط با رادون است».
تحقیق در مورد ساختار بنیادی کیهان نیازمند فناوری‌های نوآورانه برای شتاب‌دهنده‌ها، آشکارسازها و سیستم‌های محاسباتی است که همراه با شرکای مختلف توسعه یافته است. این همکاری‌ها طیفی از اشکال، از بهره‌برداری از فعالیت‌ها و فناوری‌های علمی، تهیه اجزای توسعه‌یافته مشترک با صنعت، تا استفاده از فناوری توسعه‌یافته تحت AIDA-2020 در زمینه‌هایی مانند تصویربرداری پزشکی، زمین‌شناسی و نظارت بر محیط‌زیست را شامل می‌شود.
انجمن AIDA-2020 به کار بر روی فناوری های کلیدی آشکارساز و پیشرفت های استراتژیک برای آشکارسازهای ذرات آینده در شتاب دهنده های آینده ادامه خواهد داد.
نظرات