REGaRD: Gáztöltésű részecskedetektor fejlesztés ELTE – Wigner FK – CERN RD51

együttműködésben

● Gáztöltésű részecskedetektorok jelene, létjogosultsága

● A CERN RD51 kollaborációja és a REGARD csoport

● Mikrostruktúrás gáztöltésű detektorok

● TGEM Cserenkov-detektor, nagy felbontású diagnosztika

● Közelkatódos MWPC technológia

● Talaj-tomográfia kozmikus müonokkal

● Kis impulzusú részecskedetektor az NA61-nél

Varga Dezső, ELTE KRFT az RD51 / REGARD képviseletében

Részecskepálya mérése: a legfontosabb információ

● Pontosság● Gyorsaság● Ésszerű ár

● Kis anyagmennyiség

● Sugárzásállóság

● Nagy össz informá-ciótartalom

● ...

CMS detektor: a világ legnagyobb félvezető-alapú tracking detektora

● Közel 80M egyedi detektorelem, kb 20 m3

● Rendkívül pontos, gyors és drága

ALICE TPC: gáztöltésű pályamérő detektor● ,,Elemi” mérések száma közel 800M, 80 m3

Mi adja a gáztöltésű detektorok létjogosultságát?

● Aránylag pontos és gyors nagy méretnél ● Ésszerű költségek, kis anyagmennyiség● Pályamérés, részecskeazonosítás

● Innováció, technológiai fejlődés

Az LHC korszakában is gyakran

ez az optimális választás!

Innovatív technológiák

● Mikrostruktúrás detektorok (MPGD), jellemző méretek a 10-100 mikron skálán

Gas Electron Multiplier (GEM, F. Sauli)

● Erővonalak a lyukba fókuszálnak: a fólia mint jelerősítő működik, alul elektronokat kapunk!

● Thick GEM: kb 10-szer nagyobb minden méret

CERN RD51 kollaboráció

● Mikrostruktúrás gáztöltésű detektorok fejlesztése, kutatások koordinálása

● Az ELTE és a Wigner FK intézetként teljes jogú alapító tagok (2009 óta)

● 25 ország, 75 intézet, kb 400 tag

● ELTE résztvevők

Bagoly Zsolt, Horváth Ákos, Kiss Gábor, Mátyás Miklós, Oláh László, Papp Gábor, Surányi Gergely

● Wigner FK résztvevők

Bencze György, Bencédi Gyula, Barnaföldi Gergely Gábor, Dénes Ervin, Fodor Zoltán, Hamar Gergő, Kovács Levente, Lévai Péter, László András, Márton Krisztina, Zalán Péter

● BME: Melegh Hunor Gergely● Együttműködések: CERN NA61, CERN ALICE VHMPID, CERN

RD51. Támogatás: OTKA-KTIA (NKTH) 2009 – 2013

REGARD: Wigner – ELTE konzorcium

● ELTE résztvevők

● Wigner FK résztvevők

● Együttműködések: CERN NA61, CERN ALICE VHMPID, CERN RD51. Támogatás: OTKA-KTIA (NKTH) 2009 – 2013

ALICE VHMPID (tervezett): TGEM alapú részecskeazonosítás Cherenkov-fotonokkal

● UV hatására fotoelektronok keltése majd erősítése

● Gyűrű-leképezéses részecskeazonosítás 3-15 GeV között

(csak néhány foton!), gazdaságos megvalósítás

Detektor összeállítása, Detektor összeállítása, nyalábtesztnyalábteszt

Készíthető-e térkép az érzékenységről?

● UV LED impulzusok, fókuszáltan

● Egyedi elektronok detektálása!

Fotoelektron-érzékenység térkép

● Lyukak pereme érzékeny, közöttük jól mérhető ,,kritikus pontok”

TGEM elektron-sokszorozás erősségének térképe

● Az egyes lyukaknak egyedi erősítése van!

Nucl. Inst. and Meth. A 694C, 16 (2012)

Közelkatódos sokszálas kamra(Close Cathode Chamber)

● MPGD analógia: Az elektromos tér bezáródik a struktúra belsejébe

Nucl. Inst. and Meth. A 648, 163 (2011) Nucl. Inst. and Meth. A-00540 (2012)

… végülis a méret a lényeg...

Alkalmazás: VHMPID kiegészítő részecskepálya-detektora

CERN teszt,pion nyaláb, 2011 nyara

Nucl. Instr. AndMeth. A-00540(2012)

Talajszerkezet vizsgálata kozmikus

müonokkal

● Tenyerünkön 1 Hz● Behatolási mélység

talajba néhány száz méter

Tomografikus leképezés müonokkal:részecskepálya-mérés

Pilis hegy, Ajándék Barlang

● Egy nagyobb barlangrendszer felső tagja● Mérések 50m mélyen, másfél hónapon át

Fluxus kompatibilis a felszínnel

Nucl. Instr. and Meth. A 689C (2012) p.60

NA61 kísérlet● Hadron spektrométer a CERN-ben● Kiemelkedő magyar részvétel

Kis impulzusú részecskedetektor (LMPD)

● Hatótávolság és ionizáció együttes mérése: részecskeazonosítás (protonok vs pionok)

TPC az NA61 céltárgya köré

Azonosított (megálló) részecskék

Pionok Protonok

Publikációk

● REGaRD Csoport kizárólagos:DV., GH, GK: Asymmetric Multi-wire Proportional Chamber With Reduced Requirements ..., Nucl. Inst. and Meth, A 648, p 163, 2011

HG, VD: Vastag GEM alapú trigger-detektor az LHC ALICE kísérletben, NUCLEON (Az MNT lapja), II. évf. 2. sz. (2009) p.47

HG,VD: High Resolution Surface Scanning of Thick-GEM for Single Photo-Electron Detection, Nucl.Inst. and Meth, A 694, p 16, 2012

GGB, GH, HGM, LO,GS,DV: Portable Cosmic Muon Telescope for Environmental Applications, Nucl. Inst. and Meth, A 689, p 60, 2012

BGy, HG, VD: Close Cathode Chamber: Low material budget MWPC (Nucl. Inst. and Meth. AIM-A-00540, 2012)

● CERN-es együttműködések:A. Di Mauro, Z. Fodor, G. Hamar, D. Varga et al.: Very high momentum particle identification in ALICE at the LHC., NIM A 617 (2010) 424

L. B, A. A, G.G.B, G. B, Z. F, E. F, G. H, L. K, P. L, L. M., D. V: High-p(T) trigger detector... Nucl.Phys.Proc.Suppl.197:296-301,2009

A. Agocs, G. Hamar, Z. Fodor, D. Varga et al (ALICE VHMPID Coll.): VHMPID..., Indian J.Phys.84:1635-1639,2010

NA49 Collaboration: H. G. F, M. M, D. V, Z. F et al: Inclusive production of charged kaons in p+p collisions... Eur.Phys.J.C68 1-73 (2010)

A. Di Mauro, G. Bencze, Z. Fodor, G. Hamar, D. Varga et al: The VHMPID RICH upgrade project for ALICE , NIM A 639, 274 – 277, 2011

B D, A A.G, A R, BGG, B Gy, B L, F E, HG, KL, LP, L Cs, M L, P S, V D for VHMPID collaboration: VHMPID: a new detector for the ALICE experiment at LHC, EPJ Web of Conferences Volume 13, 03004 (HCBM 2010)

M D, B Gy, HG, K L, V D, et al, for the VHMPID Coll.: A Very High Momentum Particle Identification, AIP Conference Proc. 1348, 61, 2011

● Konferencia kiadányok, készülő publikációk:MK, AL, HG, VD: Low Momentum Particle Detector for the NA61 Experiment at CERN (NIMA)

IEEE NSS Conf. Rec. 2009, VHMPID Int. Ws. High pT Phys. at LHC; Fizikai Szemle

Összefoglalás

● CERN RD51: innovatív gáztöltésű detektorok, nagyenergiás és azon kívüli alkalmazásokhoz

● REGARD csoport: ELTE – Wigner FK együttműködés (2009 óta), CERN RD51 tagság

● Kísérleti tapasztalat és technikai háttér; Fiatal kutatói utánpótlás (öt doktorandusz; egyetemi hallgatók)

● Detektorfejlesztés tényleges kísérletekhez, többféle technológia ötvözete, az optimális választás lehetőségével

Támogatók: OTKA-KTIA 77719, 77816, OTKA 778816,NK62044, Bolyai Ösztöndíj

Köszönöma

figyelmet!