46°15′04.8″N 6°01′12.5″E / 46.251333°N 6.020139°E / 46.251333; 6.020139
ALICE ( Experimento de un gran colisionador de iones ) es uno de los nueve experimentos con detectores en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN . Los otros ocho son ATLAS , CMS , TOTEM , LHCb , LHCf , MoEDAL , FASER y SND@LHC .
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ALICE está optimizado para estudiar colisiones de iones pesados ( núcleos Pb-Pb ) en un centro de masa de energía de hasta 5,36 TeV por par de nucleones . La temperatura y la densidad de energía resultantes permiten la exploración del plasma de quarks y gluones , un estado de la materia en el que se liberan quarks y gluones . Se cree que condiciones similares existieron una fracción de segundo después del Big Bang, antes de que los quarks y gluones se unieran para formar hadrones y partículas más pesadas. [1]
ALICE investiga la física de la materia que interactúa fuertemente con densidades de energía extremas. Las propiedades del plasma de quarks-gluones y la comprensión del desconfinamiento de los quarks son cuestiones clave en la cromodinámica cuántica (QCD). Los resultados obtenidos por ALICE corroboran la comprensión del confinamiento del color y la restauración de la simetría quiral . Se espera que recrear el plasma de quarks-gluones y comprender cómo evoluciona arroje luz sobre preguntas sobre cómo se organiza la materia, el mecanismo que confina a los quarks y gluones, y la naturaleza de las interacciones fuertes y cómo generan la mayor parte de la masa de materia ordinaria. .
La cromodinámica cuántica (QCD) predice que a densidades de energía suficientemente altas habrá una transición de fase desde la materia hadrónica convencional, donde los quarks están encerrados dentro de partículas nucleares, a un plasma de quarks y gluones desconfinados llamado plasma de quarks-gluones . Se cree que la transición inversa tuvo lugar cuando el universo tenía sólo 10 −6 s de edad, y es posible que aún hoy desempeñe un papel en los corazones de las estrellas de neutrones u otros objetos astrofísicos que colapsan. [2] [3]
La idea de construir un detector de iones pesados exclusivo para el LHC se planteó por primera vez en la reunión de Evian "Hacia el programa experimental del LHC" en marzo de 1992. A partir de las ideas presentadas allí, se formó la colaboración ALICE y, en 1993, se firmó una carta de intención. fué enviado. [4]
ALICE se propuso por primera vez como detector central en 1993 y luego se complementó con un espectrómetro de muones avanzado adicional diseñado en 1995. En 1997, el Comité del LHC permitió a ALICE continuar con el diseño y la construcción finales. [5]
Los primeros diez años se dedicaron al diseño y a un extenso esfuerzo de I+D. Al igual que con otros experimentos del LHC, quedó claro desde el principio que los desafíos de la física de iones pesados en el LHC no eran alcanzables ni asequibles con la tecnología existente. En algunos casos, sería necesario un avance tecnológico para lograr los diseños iniciales del proyecto. Un esfuerzo de I+D bien organizado, sostenido durante la mayor parte de la década de 1990, condujo a muchos avances en detectores, electrónica e informática .
El diseño de un experimento dedicado a iones pesados a principios de la década de 1990 para su uso en el LHC unos 15 años después planteó algunos desafíos de enormes proporciones. El detector tenía que ser de uso general (capaz de medir la mayoría de las señales de interés potencial, incluso si su relevancia sólo se vuelve evidente más adelante) y flexible, permitiendo adiciones y modificaciones a medida que se abrieran nuevas vías de investigación. En ambos aspectos, a ALICE le fue bastante bien, ya que incluyó una serie de observables en su menú inicial cuya importancia sólo quedó clara más tarde. Se agregaron varios sistemas de detección importantes, desde el espectrómetro de muones en 1995, los detectores de radiación de transición en 1999 hasta un gran calorímetro de chorro agregado en 2007.
ALICE registró datos de las primeras colisiones plomo-plomo en el LHC en 2010. Los conjuntos de datos tomados durante los períodos de iones pesados en 2010 y 2011, así como los datos de protones-plomo de 2013, proporcionaron información sobre la física del plasma de quarks-gluones.
A partir de 2014 [update], después de más de tres años de funcionamiento exitoso, el detector ALICE está a punto de someterse a un importante programa de consolidación y actualización durante el largo cierre [LS1] del complejo de aceleradores del CERN. Se instalará un nuevo subdetector llamado calorímetro dijet (DCAL) y se actualizarán los 18 subdetectores ALICE existentes. También habrá importantes obras de renovación en la infraestructura de ALICE, incluidos los sistemas eléctricos y de refrigeración. La gran cantidad de resultados científicos publicados y el intenso programa de actualización de ALICE han atraído a numerosos institutos y científicos de todo el mundo. Hoy en día, la Colaboración ALICE cuenta con más de 1.800 miembros procedentes de 176 institutos en 41 países [6]
Las búsquedas de plasma de Quark Gluon y una comprensión más profunda del QCD comenzaron en el CERN y Brookhaven con iones más ligeros en la década de 1980. [7] [8] El programa actual en estos laboratorios ha pasado a colisiones ultrarelativistas de iones pesados y apenas está alcanzando el umbral de energía en el que se espera que ocurra la transición de fase. El LHC, con una energía en el centro de masa de alrededor de 5,5 TeV/nucleón , aumentará aún más el alcance de la energía.
Durante las colisiones frontales de iones de plomo en el LHC, cientos de protones y neutrones chocan a energías superiores a unos pocos TeV s. Los iones de plomo se aceleran a más del 99,9999% de la velocidad de la luz. Las colisiones en el LHC son 100 veces más energéticas que las de protones: calientan la materia en el punto de interacción a una temperatura casi 100.000 veces mayor que la temperatura en el núcleo del sol.
Cuando los dos núcleos de plomo chocan, la materia sufre una transición para formar brevemente una gota de plasma de quarks-gluones que se cree que llenó el universo unos pocos microsegundos después del Big Bang.
El plasma de quarks-gluones se forma cuando los protones y neutrones se "funden" en sus constituyentes elementales, los quarks y gluones quedan asintóticamente libres. La gota de QGP se enfría instantáneamente y los quarks y gluones individuales (llamados colectivamente partones ) se recombinan en una mezcla de materia ordinaria que se aleja rápidamente en todas direcciones. [9] Los escombros contienen partículas como piones y kaones , que están hechos de un quark y un antiquark ; protones y neutrones , formados por tres quarks; y numerosos antiprotones y antineutrones , que pueden combinarse para formar núcleos de antiátomos tan pesados como el helio . Se puede aprender mucho estudiando la distribución y la energía de estos desechos.
El Gran Colisionador de Hadrones destruyó sus primeros iones de plomo en 2010, el 7 de noviembre alrededor de las 00:30 CET. [10] [11]
Las primeras colisiones en el centro de los detectores ALICE, ATLAS y CMS tuvieron lugar menos de 72 horas después de que el LHC terminara su primera ejecución de protones y cambiara a haces de iones de plomo acelerados. Cada núcleo de plomo contiene 82 protones, y el LHC acelera cada protón a una energía de 3,5 TeV, lo que da como resultado una energía de 287 TeV por haz, o una energía de colisión total de 574 TeV.
En cada colisión se emitieron hasta 3.000 partículas cargadas, que se muestran aquí como líneas que irradian desde el punto de colisión. Los colores de las líneas indican cuánta energía se llevó cada partícula tras la colisión.
En 2013, el LHC hizo colisionar protones con iones de plomo para los primeros haces físicos del LHC de 2013. [12] El experimento se llevó a cabo mediante haces de protones e iones de plomo contrarrotativos , y comenzó con órbitas centradas con diferentes frecuencias de revolución, y luego por separado. acelera hasta alcanzar la máxima energía de colisión del acelerador. [13]
La primera prueba de protones de plomo en el LHC duró un mes y los datos ayudan a los físicos de ALICE a desacoplar los efectos del plasma de los efectos que se derivan de los efectos de la materia nuclear fría y arrojar más luz sobre el estudio del plasma de Quark-Gluon.
En el caso de colisiones plomo-plomo, las configuraciones de los quarks y gluones que forman los protones y neutrones del núcleo de plomo entrante pueden ser algo diferentes de las de los protones entrantes. Con el objetivo de estudiar si parte de los efectos observados al comparar colisiones plomo-plomo y protón-protón se deben a esta diferencia de configuración y no a la formación del plasma. Las colisiones entre protones y plomo son una herramienta ideal para este estudio.
Una consideración clave del diseño de ALICE es la capacidad de estudiar QCD y (des)confinamiento de quarks en estas condiciones extremas. Esto se hace mediante el uso de partículas, creadas dentro del volumen caliente a medida que se expande y se enfría, que viven lo suficiente como para alcanzar las sensibles capas detectoras situadas alrededor de la región de interacción. El programa de física de ALICE se basa en poder identificarlos a todos, es decir, determinar si son electrones , fotones , piones , etc. y determinar su carga. Esto implica aprovechar al máximo las formas (a veces ligeramente) diferentes en que las partículas interactúan con la materia. [14]
En un experimento "tradicional", las partículas se identifican o al menos se asignan a familias ( hadrones cargados o neutros ), mediante las firmas características que dejan en el detector. El experimento se divide en algunos componentes principales y cada componente prueba un conjunto específico de propiedades de las partículas. Estos componentes se apilan en capas y las partículas atraviesan las capas secuencialmente desde el punto de colisión hacia afuera: primero un sistema de seguimiento, luego un calorímetro electromagnético (EM) y hadrónico y finalmente un sistema de muones. Los detectores están incrustados en un campo magnético para doblar las pistas de partículas cargadas para determinar el momento y la carga . Este método de identificación de partículas funciona bien sólo para determinadas partículas y se utiliza, por ejemplo, en los grandes experimentos del LHC ATLAS y CMS . Sin embargo, esta técnica no es adecuada para la identificación de hadrones ya que no permite distinguir los diferentes hadrones cargados que se producen en las colisiones Pb-Pb.
Para identificar todas las partículas que salen del sistema del QGP ALICE está utilizando un conjunto de 18 detectores [15] que dan información sobre la masa, la velocidad y el signo eléctrico de las partículas.
Se utiliza un conjunto de detectores de barril cilíndricos que rodean el punto de interacción nominal para rastrear todas las partículas que salen volando del medio denso y caliente. El sistema de seguimiento interno (ITS) (que consta de tres capas de detectores: detector de píxeles de silicio (SPD), detector de deriva de silicio (SDD), detector de tiras de silicio (SSD)), la cámara de proyección del tiempo (TPC) y el detector de radiación de transición ( TRD) miden en muchos puntos el paso de cada partícula portadora de carga eléctrica y dan información precisa sobre la trayectoria de la partícula. Los detectores de seguimiento de barriles ALICE están inmersos en un campo magnético de 0,5 Tesla producido por un enorme solenoide magnético que dobla las trayectorias de las partículas. De la curvatura de las vías se puede derivar su impulso. El ITS es tan preciso que las partículas que se generan por la desintegración de otras partículas con un tiempo de vida largo (~.1 mm antes de la desintegración) pueden identificarse al ver que no se originan en el punto donde tuvo lugar la interacción (el " vértice " del evento) sino desde un punto a una distancia tan pequeña como una décima de milímetro. Esto nos permite medir, por ejemplo, los quarks inferiores que se desintegran en un mesón B de vida relativamente larga mediante cortes "topológicos".
Las partículas pesadas de vida corta recorren una distancia muy pequeña antes de descomponerse. Este sistema tiene como objetivo identificar estos fenómenos de descomposición midiendo el lugar donde se produce con una precisión de una décima de milímetro. [dieciséis]
El Sistema de Seguimiento Interior (ITS) consta de seis capas cilíndricas de detectores de silicio . Las capas rodean el punto de colisión y miden las propiedades de las partículas que emergen de las colisiones, señalando su posición de paso con una precisión de una fracción de milímetro. [17] Con la ayuda del ITS, las partículas que contienen quarks pesados (encanto y belleza) pueden identificarse reconstruyendo las coordenadas en las que se desintegran.
ITS capas (contando desde el punto de interacción):
El ITS se insertó en el centro del experimento ALICE en marzo de 2007, tras una larga fase de I+D. Utilizando cantidades mínimas del material más ligero, el ITS se ha fabricado lo más ligero y delicado posible. Con casi 5 m 2 de detectores de tiras de silicio de doble cara y más de 1 m 2 de detectores de deriva de silicio, es el sistema más grande que utiliza ambos tipos de detectores de silicio.
ALICE ha presentado recientemente planes para un sistema de seguimiento interno mejorado, basado principalmente en la construcción de un nuevo rastreador de silicio con características muy mejoradas en términos de determinación del parámetro de impacto (d0) en el vértice primario, eficiencia de seguimiento a bajo pT y capacidades de velocidad de lectura. [18] El ITS actualizado abrirá nuevos canales en el estudio del plasma de quarks-gluones formado en el LHC, que son necesarios para comprender la dinámica de esta fase condensada del QCD.
Permitirá estudiar el proceso de termalización de quarks pesados en el medio midiendo encantos de sabor pesados y bariones de belleza y ampliando estas mediciones hasta p T muy bajo por primera vez. También permitirá comprender mejor la dependencia de la masa de los quarks con respecto a la pérdida de energía en el medio y ofrecerá una capacidad única para medir los quarks de belleza y, al mismo tiempo, mejorará la reconstrucción del vértice de desintegración de la belleza. Finalmente, el ITS actualizado nos dará la oportunidad de caracterizar la radiación térmica proveniente del QGP y la modificación en el medio de las funciones espectrales hadrónicas en relación con la restauración de la simetría quiral .
El proyecto de actualización requiere un amplio esfuerzo de I+D por parte de nuestros investigadores y colaboradores de todo el mundo en tecnologías de vanguardia: sensores de silicio, electrónica de bajo consumo, tecnologías de interconexión y empaquetado, estructuras mecánicas ultraligeras y unidades de refrigeración.
La cámara de proyección del tiempo (TPC) de ALICE es un gran volumen lleno de un gas como medio de detección y es el principal dispositivo de seguimiento de partículas en ALICE. [19] [20]
Las partículas cargadas que cruzan el gas del TPC ionizan los átomos del gas a lo largo de su camino, liberando electrones que se desplazan hacia las placas finales del detector. Las características del proceso de ionización causado por partículas cargadas rápidamente que pasan a través de un medio se pueden utilizar para la identificación de partículas. La dependencia de la velocidad de la fuerza de ionización está relacionada con la conocida fórmula de Bethe-Bloch , que describe la pérdida media de energía de partículas cargadas a través de colisiones inelásticas de Coulomb con los electrones atómicos del medio.
Como medio de detección se utilizan a menudo contadores proporcionales de varios hilos o contadores de estado sólido, ya que proporcionan señales con alturas de impulso proporcionales a la fuerza de ionización. Un efecto de avalancha en las proximidades de los cables anódicos tendidos en las cámaras de lectura proporciona la amplificación de señal necesaria. Los iones positivos creados en la avalancha inducen una señal de corriente positiva en el plano de la plataforma. La lectura se realiza mediante las almohadillas 557 568 que forman el plano catódico de las cámaras proporcionales de cables múltiples ( MWPC ) ubicadas en las placas finales. Esto da la distancia radial al haz y el acimut. La última coordenada, z a lo largo de la dirección del haz, viene dada por el tiempo de deriva. Dado que las fluctuaciones de la pérdida de energía pueden ser considerables, en general se realizan muchas mediciones de la altura del pulso a lo largo de la pista de partículas para optimizar la resolución de la medición de ionización.
Casi todo el volumen del TPC es sensible a las partículas cargadas que lo atraviesan, pero presenta una cantidad mínima de material. El sencillo reconocimiento de patrones (pistas continuas) convierte a los TPC en la elección perfecta para entornos de alta multiplicidad, como en las colisiones de iones pesados, donde es necesario rastrear miles de partículas simultáneamente. Dentro del ALICE TPC, la fuerza de ionización de todas las pistas se muestrea hasta 159 veces, lo que da como resultado una resolución de la medición de ionización de hasta el 5%.
Los electrones y positrones se pueden discriminar de otras partículas cargadas mediante la emisión de radiación de transición , rayos X emitidos cuando las partículas atraviesan muchas capas de materiales delgados.
La identificación de electrones y positrones se logra mediante un detector de radiación de transición (TRD). [21] De manera similar al espectrómetro de muones, este sistema permite estudios detallados de la producción de resonancias vector-mesón, pero con una cobertura extendida hasta el vector-mesón ligero ρ y en una región de rapidez diferente. Por debajo de 1 GeV/c, los electrones se pueden identificar mediante una combinación de mediciones del detector de identificación de partículas (PID) en el TPC y el tiempo de vuelo (TOF). En el rango de impulso de 1 a 10 GeV/c, se puede aprovechar el hecho de que los electrones pueden crear TR cuando viajan a través de un "radiador" dedicado. Dentro de un radiador de este tipo, las partículas cargadas rápidamente cruzan los límites entre materiales con diferentes constantes dieléctricas, lo que puede provocar la emisión de fotones TR con energías en el rango de los rayos X. El efecto es pequeño y el radiador tiene que proporcionar muchos cientos de límites materiales para lograr una probabilidad suficientemente alta de producir al menos un fotón. En ALICE TRD, los fotones TR se detectan justo detrás del radiador utilizando MWPC llenos de una mezcla de gas a base de xenón, donde depositan su energía encima de las señales de ionización de la trayectoria de la partícula.
ALICE TRD fue diseñado para generar un disparador rápido para partículas cargadas con alto impulso y puede mejorar significativamente los rendimientos registrados de mesones vectoriales. Para ello, se instalan 250.000 CPU directamente en el detector para identificar candidatos a pistas de alto momento y analizar la deposición de energía asociada a ellas lo más rápido posible (mientras las señales aún se están creando en el detector). Esta información se envía a una unidad de seguimiento global, que combina toda la información para buscar pares de seguimiento electrón-positrón en tan solo 6 μs.
Para desarrollar un detector de radiación de transición (TRD) de este tipo para ALICE se probaron muchos prototipos de detector en haces mixtos de piones y electrones.
ALICIA también quiere saber la identidad de cada partícula, ya sea un electrón, un protón, un kaón o un pión.
Los hadrones cargados (de hecho, todas las partículas cargadas estables) se identifican inequívocamente si se determinan su masa y carga. La masa se puede deducir de las mediciones del momento y de la velocidad. El momento y el signo de la carga se obtienen midiendo la curvatura de la trayectoria de la partícula en un campo magnético. Para obtener la velocidad de las partículas existen cuatro métodos basados en mediciones del tiempo de vuelo y de ionización, y en la detección de radiación de transición y radiación de Cherenkov. Cada uno de estos métodos funciona bien en diferentes rangos de momento o para tipos específicos de partículas. En ALICE se pueden combinar todos estos métodos para medir, por ejemplo, espectros de partículas.
Además de la información proporcionada por ITS y TPC, se necesitan detectores más especializados: el TOF mide, con una precisión superior a una décima de milmillonésima de segundo, el tiempo que tarda cada partícula en viajar desde el vértice para llegar a él, para poder medir su velocidad. El detector de identificación de partículas de alto impulso (HMPID) mide los patrones de luz tenue generados por partículas rápidas y el TRD mide la radiación especial que emiten las partículas muy rápidas al cruzar diferentes materiales, permitiendo así identificar electrones. Los muones se miden aprovechando el hecho de que penetran la materia más fácilmente que la mayoría de las otras partículas: en la región delantera, un absorbente muy grueso y complejo detiene todas las demás partículas y los muones se miden mediante un conjunto exclusivo de detectores: el espectrómetro de muones.
Las partículas cargadas se identifican en ALICE mediante el tiempo de vuelo (TOF). Las mediciones de TOF producen la velocidad de una partícula cargada midiendo el tiempo de vuelo a lo largo de una distancia determinada a lo largo de la trayectoria de la pista. [22] [23] Utilizando la información de seguimiento de otros detectores, se identifica cada pista que activa un sensor. Siempre que se conozca también el momento, a partir de estas mediciones se puede derivar la masa de la partícula. El detector ALICE TOF es un detector de área grande basado en cámaras de placas resistivas de espacios múltiples (MRPC) que cubren una superficie cilíndrica de 141 m 2 , con un radio interior de 3,7 metros (12 pies). Hay aproximadamente 160.000 pads MRPC con una resolución temporal de unos 100 ps distribuidos en una gran superficie de 150 m 2 .
Los MRPC son detectores de placas paralelas construidos con láminas delgadas de vidrio de ventana estándar para crear espacios de gas estrechos con campos eléctricos elevados. Estas placas se separan mediante hilos de pescar para proporcionar el espacio deseado; Se necesitan 10 espacios de gas por MRPC para llegar a una eficiencia de detección cercana al 100%.
La simplicidad de la construcción permite construir un sistema grande con una resolución TOF general de 80 ps a un costo relativamente bajo (CERN Courier noviembre de 2011 p8). Esta actuación permite la separación de kaones, piones y protones hasta momentos de unos pocos GeV/c. La combinación de dicha medición con la información PID del ALICE TPC ha resultado útil para mejorar la separación entre los diferentes tipos de partículas, como muestra la figura 3 para un rango de momento particular.
El detector de identificación de partículas de alto momento (HMPID) es un detector RICH para determinar la velocidad de partículas más allá del rango de momento disponible a través de la pérdida de energía (en ITS y TPC, p = 600 MeV) y mediante mediciones de tiempo de vuelo (en TOF, p = 1,2–1,4 GeV).
La radiación de Cherenkov es una onda de choque resultante de partículas cargadas que se mueven a través de un material más rápido que la velocidad de la luz en ese material. La radiación se propaga con un ángulo característico con respecto a la trayectoria de las partículas, que depende de la velocidad de las partículas. Los detectores Cherenkov aprovechan este efecto y en general constan de dos elementos principales: un radiador en el que se produce la radiación Cherenkov y un detector de fotones. Los detectores de imágenes de anillo Cherenkov (RICH) resuelven la imagen en forma de anillo de la radiación de Cherenkov enfocada, lo que permite medir el ángulo de Cherenkov y, por tanto, la velocidad de las partículas. Esto a su vez es suficiente para determinar la masa de la partícula cargada.
Si se utiliza un medio denso (gran índice de refracción), sólo se necesita una fina capa radiadora del orden de unos pocos centímetros para emitir una cantidad suficiente de fotones Cherenkov. El detector de fotones se sitúa entonces a cierta distancia (normalmente unos 10 cm) detrás del radiador, permitiendo que el cono de luz se expanda y forme la característica imagen en forma de anillo. Un RICH de enfoque de proximidad de este tipo se instala en el experimento ALICE.
El rango de impulso de ALICE HMPID es de hasta 3 GeV para discriminación de piones/ kaones y de hasta 5 GeV para discriminación de kaones/ protones . Es el detector RICH de yoduro de cesio más grande del mundo , con un área activa de 11 m 2 . En 1997 se probó con éxito un prototipo en el CERN y actualmente toma datos en el Colisionador Relativista de Iones Pesados del Laboratorio Nacional Brookhaven en Estados Unidos.
Los calorímetros miden la energía de las partículas y determinan si tienen interacciones electromagnéticas o hadrónicas. La identificación de partículas en un calorímetro es una medida destructiva. Todas las partículas, excepto los muones y los neutrinos, depositan toda su energía en el sistema calorimétrico mediante la producción de lluvias electromagnéticas o hadrónicas. Los fotones, electrones y positrones depositan toda su energía en un calorímetro electromagnético. Sus lluvias son indistinguibles, pero se puede identificar un fotón por la inexistencia de una pista en el sistema de seguimiento asociado a la lluvia.
Los fotones (partículas de luz), al igual que la luz emitida por un objeto caliente, nos informan sobre la temperatura del sistema. Para medirlos se necesitan detectores especiales: los cristales del PHOS, que son tan densos como el plomo y tan transparentes como el vidrio, los medirán con fantástica precisión en una región limitada, mientras que el PMD y, en particular, el EMCal los medirán a lo largo de un área muy amplia. El EMCal también medirá grupos de partículas cercanas (llamadas "chorros") que tienen memoria de las primeras fases del evento.
PHOS es un calorímetro electromagnético de alta resolución instalado en ALICE [24] para proporcionar datos para probar las propiedades térmicas y dinámicas de la fase inicial de la colisión. Esto se hace midiendo los fotones que emergen directamente de la colisión. PHOS cubre un dominio de aceptación limitado en rapidez central. Está hecho de cristales de tungstato de plomo , [25] similares a los utilizados por CMS, leídos mediante fotodiodos de avalancha (APD).
Cuando los fotones de alta energía chocan con el tungstato de plomo, lo hacen brillar o centellear, y este brillo se puede medir. El tungstato de plomo es extremadamente denso (más denso que el hierro), lo que detiene la mayoría de los fotones que lo alcanzan. Los cristales se mantienen a una temperatura de 248 K, lo que ayuda a minimizar el deterioro de la resolución energética debido al ruido y a optimizar la respuesta para bajas energías.
El EMCal es un calorímetro de muestreo con centelleador de plomo que comprende casi 13.000 torres individuales agrupadas en diez supermódulos. Las torres se leen mediante fibras ópticas que cambian la longitud de onda en una geometría shashlik acopladas a un fotodiodo de avalancha. El EMCal completo contendrá 100.000 placas centelleadoras individuales y 185 kilómetros de fibra óptica, con un peso total de unas 100 toneladas.
El EMCal cubre casi toda la longitud de la cámara de proyección de tiempo de ALICE y el detector central, y un tercio de su azimut está colocado espalda con espalda con el espectrómetro de fotones ALICE, un calorímetro de tungstato de plomo más pequeño y altamente granular.
Los supermódulos se insertan en un marco de soporte independiente situado dentro del imán ALICE, entre los contadores de tiempo de vuelo y la bobina magnética. El marco de soporte en sí es una estructura compleja: pesa 20 toneladas y debe soportar cinco veces su propio peso, con una deflexión máxima entre estar vacío y estar completamente cargado de sólo un par de centímetros. La instalación de los supermódulos de ocho toneladas requiere un sistema de rieles con un sofisticado dispositivo de inserción para cruzar hasta la estructura de soporte.
El calorímetro electromagnético (EM-Cal) contribuirá en gran medida a las capacidades de medición de partículas de alto momento de ALICE. [26] Ampliará el alcance de ALICE para estudiar chorros y otros procesos duros.
El detector de multiplicidad de fotones (PMD) es un detector de lluvia de partículas que mide la multiplicidad y distribución espacial de los fotones producidos en las colisiones. [27] Utiliza como primera capa un detector de veto para rechazar partículas cargadas. Por otro lado, los fotones pasan a través de un convertidor, iniciando una lluvia electromagnética en una segunda capa detectora donde producen grandes señales en varias células de su volumen sensible. Por otro lado, los hadrones normalmente afectan sólo a una célula y producen una señal que representa partículas mínimamente ionizantes.
El detector de multiplicidad directa (FMD) extiende la cobertura de la multiplicidad de partículas de carga a las regiones delanteras, lo que brinda a ALICE la cobertura más amplia de los 4 experimentos del LHC para estas mediciones. [28]
El FMD consta de 5 grandes discos de silicio con 10.240 canales detectores individuales cada uno para medir las partículas cargadas emitidas en ángulos pequeños con respecto al haz. FMD proporciona una medición independiente de la orientación de las colisiones en el plano vertical, que se puede utilizar con mediciones del detector de barril para investigar flujos, chorros, etc.
El espectrómetro de muones directo ALICE estudia el espectro completo de quarkonia pesada (J/Ψ, Ψ′, ϒ, ϒ′, ϒ′′) a través de su desintegración en el canal μ+μ–. Los estados pesados de quarkonio proporcionan una herramienta esencial para estudiar la etapa temprana y caliente de las colisiones de iones pesados. [29] En particular, se espera que sean sensibles a la formación de plasma de quarks-gluones. En presencia de un medio desconfinado (es decir, QGP) con una densidad de energía suficientemente alta, los estados de quarkonio se disocian debido a la detección de color. Esto conduce a una supresión de sus tasas de producción. Con la alta energía de colisión del LHC, se pueden estudiar tanto los estados de charmonium (J/Ψ y Ψ′) como los estados de bottomonium (ϒ, ϒ′ y ϒ′′). El espectrómetro Dimuon está optimizado para la detección de estas fuertes resonancias de quarks.
Los muones pueden identificarse utilizando la técnica que acabamos de describir, aprovechando el hecho de que son las únicas partículas cargadas capaces de atravesar casi sin perturbaciones cualquier material. Este comportamiento está relacionado con el hecho de que los muones con momentos inferiores a unos pocos cientos de GeV/c no sufren pérdidas de energía radiativa y, por tanto, no producen lluvias electromagnéticas. Además, al ser leptones, no están sujetos a interacciones fuertes con los núcleos del material que atraviesan. Este comportamiento se aprovecha en los espectrómetros de muones en experimentos de física de alta energía instalando detectores de muones detrás de los sistemas calorimétricos o detrás de materiales absorbentes gruesos. Todas las partículas cargadas, excepto los muones, se detienen por completo, produciendo lluvias electromagnéticas (y hadrónicas).
El espectrómetro de muones en la región anterior de ALICE cuenta con un absorbente frontal muy grueso y complejo y un filtro de muones adicional que consiste en una pared de hierro de 1,2 m de espesor. Los candidatos a muones seleccionados de las pistas que penetran en estos absorbentes se miden con precisión en un conjunto exclusivo de detectores de seguimiento. Se utilizan pares de muones para recopilar el espectro de resonancias de mesones vectoriales de quarks pesados (J/Psi). Sus tasas de producción se pueden analizar en función del momento transversal y la centralidad de la colisión para investigar la disociación debida a la detección del color. La aceptación del espectrómetro de muones ALICE cubre el intervalo de pseudorapidez 2,5 ≤ η ≤ 4 y las resonancias se pueden detectar hasta un momento transversal cero.
Finalmente, necesitamos saber qué tan poderosa fue la colisión: esto se hace midiendo los restos de los núcleos en colisión en detectores hechos de materiales de alta densidad ubicados a unos 110 metros a ambos lados de ALICE (las ZDC) y midiendo con el FMD, V0 y T0 el número de partículas producidas en la colisión y su distribución espacial. T0 también mide con alta precisión el momento en que tiene lugar el evento.
Los ZDC son calorímetros que detectan la energía de los nucleones del espectador para determinar la zona de superposición de los dos núcleos en colisión. Está compuesto por cuatro calorímetros, dos para detectar protones (ZP) y dos para detectar neutrones (ZN). Están situados a 115 metros del punto de interacción a ambos lados, exactamente a lo largo de la línea del haz. El ZN se coloca a cero grados con respecto al eje del haz del LHC, entre los dos tubos del haz. Por eso los llamamos calorímetros de cero grados (ZDC). El ZP se coloca externamente al tubo de salida de la viga. Los protones espectadores se separan de los haces de iones mediante el imán dipolo D1.
Los ZDC son "calorímetros de espagueti", formados por una pila de placas de metal pesado ranuradas para asignar una matriz de fibras de cuarzo. Su principio de funcionamiento se basa en la detección de la luz de Cherenkov producida por las partículas cargadas de la lluvia en las fibras.
V0 está formado por dos conjuntos de contadores de centelleo colocados a ambos lados del punto de interacción ALICE, y se denominan V0-A y V0-C. El contador V0-C está ubicado aguas arriba del amortiguador del brazo dimuon y cubre la aceptación del espectrómetro, mientras que el contador V0-A estará ubicado a unos 3,5 m del vértice de colisión, en el otro lado.
Se utiliza para estimar la centralidad de la colisión sumando la energía depositada en los dos discos de V0. Este observable escala directamente con el número de partículas primarias generadas en la colisión y, por lo tanto, con la centralidad.
V0 también se utiliza como referencia en los escaneos de Van Der Meer que dan el tamaño y la forma de los haces en colisión y, por lo tanto, la luminosidad entregada al experimento.
ALICE T0 sirve como detector de inicio, disparador y luminosidad para ALICE. El tiempo de interacción preciso (START) sirve como señal de referencia para el detector de tiempo de vuelo que se utiliza para la identificación de partículas. T0 suministra cinco señales de disparo diferentes al procesador de disparo central. El más importante de ellos es el vértice T0, que proporciona una confirmación rápida y precisa de la ubicación del punto de interacción principal a lo largo del eje del haz dentro de los límites establecidos. El detector también se utiliza para monitorear la luminosidad en línea y proporciona información rápida al equipo del acelerador.
El detector T0 consta de dos conjuntos de contadores Cherenkov (T0-C y T0-A) colocados en lados opuestos del punto de interacción (IP). Cada conjunto cuenta con 12 contadores cilíndricos equipados con un radiador de cuarzo y un tubo fotomultiplicador.
La caverna ALICE proporciona un lugar ideal para la detección de muones atmosféricos de alta energía procedentes de lluvias de rayos cósmicos. ACORDE detecta lluvias de rayos cósmicos provocando la llegada de muones a la parte superior del imán ALICE.
El disparador de rayos cósmicos ALICE está formado por 60 módulos centelleadores distribuidos en las 3 caras superiores del yugo magnético ALICE. La matriz se puede configurar para que se active en eventos de uno o varios muones, desde coincidencias dobles hasta la matriz completa, si se desea. La alta luminosidad de ACORDE permite registrar eventos cósmicos con una multiplicidad muy alta de huellas de muones paralelas, los llamados haces de muones.
Con ACORDE, el Experimento ALICE ha podido detectar haces de muones con la mayor multiplicidad jamás registrada, así como medir indirectamente rayos cósmicos primarios de muy alta energía. [ cita necesaria ]
ALICE tuvo que diseñar un sistema de adquisición de datos que funcionara eficientemente en dos modos de ejecución muy diferentes: los eventos muy frecuentes pero pequeños, con pocas partículas producidas durante las colisiones protón-protón y los eventos relativamente raros, pero extremadamente grandes, con decenas de miles de nuevas partículas producidas en colisiones plomo-plomo en el LHC (L = 10 27 cm −2 s −1 en Pb-Pb con cruces de racimos de 100 ns y L = 10 30 -10 31 cm −2 s −1 en pp con 25 ns cruces de racimos). [30]
El sistema de adquisición de datos ALICE necesita equilibrar su capacidad para registrar el flujo constante de eventos muy grandes resultantes de colisiones centrales, con la capacidad de seleccionar y registrar procesos transversales poco comunes. Estos requisitos dan como resultado un ancho de banda agregado para eventos de hasta 2,5 GB/s y una capacidad de almacenamiento de hasta 1,25 GB/s, lo que da un total de más de 1 PByte de datos cada año. Como se muestra en la figura, ALICE necesita una capacidad de almacenamiento de datos que supera con creces la de la generación actual de experimentos. Esta velocidad de datos equivale a seis veces el contenido de la Encyclopædia Britannica por segundo.
El hardware del sistema ALICE DAQ [31] se basa en gran medida en componentes básicos: PC que ejecutan Linux y conmutadores Ethernet estándar para la red de creación de eventos. Las prestaciones requeridas se logran mediante la interconexión de cientos de estos PC en una estructura DAQ de gran tamaño. El marco de software de ALICE DAQ se llama DATE (ALICE Data Acquisition and Test Environment). DATE ya está en uso hoy, durante la fase de construcción y prueba del experimento, mientras evoluciona gradualmente hacia el sistema de producción final. Además, AFFAIR (A Flexible Fabric and Application Information Recorder) es el software de seguimiento del rendimiento desarrollado por el proyecto ALICE Data Acquisition. AFFAIR se basa en gran medida en código fuente abierto y se compone de los siguientes componentes: recopilación de datos, comunicación entre nodos empleando DIM, almacenamiento rápido y temporal de bases de datos por turnos, y almacenamiento permanente y generación de gráficos utilizando ROOT.
Finalmente. El sistema de almacenamiento masivo (MSS) del experimento ALICE combina un ancho de banda muy alto (1,25 GB/s) y cada año almacena enormes cantidades de datos, más de 1 Pbyte. El sistema de almacenamiento masivo está compuesto por: a) Global Data Storage (GDS) que realiza el almacenamiento temporal de datos en el pozo experimental; b) Almacenamiento permanente de datos (PDS) para el archivo de datos a largo plazo en el Centro de Computación del CERN y, finalmente, desde el software The Mass Storage System que gestiona la creación, el acceso y el archivo de datos.
El programa de física de ALICE incluye los siguientes temas principales: i) el estudio de la termalización de partones en el QGP con especial atención a los encantadores quarks de belleza masivos y la comprensión del comportamiento de estos quarks pesados en relación con el medio fuertemente acoplado de QGP, ii ) el estudio de los mecanismos de pérdida de energía que ocurren en el medio y las dependencias de la pérdida de energía de las especies parton, iii) la disociación de los estados de quarkonio que puede ser una prueba de desconfinamiento y de la temperatura del medio y finalmente la producción de fotones térmicos y dileptones de baja masa emitidos por el QGP que trata de evaluar la temperatura inicial y los grados de libertad de los sistemas, así como la naturaleza quiral de la transición de fase.
La colaboración ALICE presentó sus primeros resultados de colisiones de protones del LHC en un centro de masa de energía de 7 TeV en marzo de 2010. [32] Los resultados confirmaron que la multiplicidad de partículas cargadas está aumentando con energía más rápido de lo esperado, mientras que la forma de la La distribución de multiplicidad no se reproduce bien en las simulaciones estándar. Los resultados se basaron en el análisis de una muestra de 300.000 colisiones protón-protón que el experimento ALICE recopiló durante las primeras pruebas del LHC con haces estables con una energía de centro de masa, √s, de 7 TeV.
En 2011, la Colaboración ALICE midió el tamaño del sistema creado en colisiones Pb-Pb con una energía del centro de masa de 2,76 TeV por par de nucleones. [33] ALICE confirmó que la materia QCD creada en las colisiones Pb-Pb se comporta como un fluido, con fuertes movimientos colectivos que están bien descritos mediante ecuaciones hidrodinámicas. La bola de fuego formada en las colisiones nucleares en el LHC es más caliente, vive más tiempo y se expande a un tamaño mayor que el medio que se formó en las colisiones de iones pesados en el RHIC. Las mediciones de multiplicidad realizadas por el experimento ALICE muestran que el sistema inicialmente tiene una densidad de energía mucho mayor y es al menos un 30% más caliente que en RHIC, lo que da como resultado aproximadamente el doble de multiplicidad de partículas para cada par de nucleones en colisión (Aamodt et al. 2010a). Análisis adicionales, que incluyan en particular la dependencia total de estos observables de la centralidad, proporcionarán más información sobre las propiedades del sistema (como las velocidades iniciales, la ecuación de estado y la viscosidad del fluido) y limitarán fuertemente el modelado teórico de iones pesados. colisiones.
Las colisiones nucleares descentradas, con un parámetro de impacto finito, crean una bola de fuego "en forma de almendra" fuertemente asimétrica. Sin embargo, los experimentos no pueden medir las dimensiones espaciales de la interacción (excepto en casos especiales, por ejemplo en la producción de piones, ver [34] ). En cambio, miden las distribuciones de momento de las partículas emitidas. Una correlación entre la distribución del momento azimutal medida de las partículas emitidas por la bola de fuego en descomposición y la asimetría espacial inicial sólo puede surgir de múltiples interacciones entre los constituyentes de la materia creada; en otras palabras nos habla de cómo fluye la materia, lo cual está relacionado con su ecuación de estado y sus propiedades de transporte termodinámico. [35]
La distribución azimutal medida de partículas en el espacio de momento se puede descomponer en coeficientes de Fourier. El segundo coeficiente de Fourier (v2), llamado flujo elíptico, es particularmente sensible a la fricción interna o viscosidad del fluido, o más precisamente, η/s, la relación entre la viscosidad de corte (η) y la entropía (s) del sistema. . Para un buen fluido como el agua, la relación η/s es pequeña. Un líquido "espeso", como la miel, tiene valores grandes de η/s.
En las colisiones de iones pesados en el LHC, la colaboración ALICE descubrió que la materia caliente creada en la colisión se comporta como un fluido con poca fricción, con η/s cerca de su límite inferior (viscosidad casi nula). Con estas mediciones, ALICE acaba de comenzar a explorar la dependencia de la temperatura de η/s y anticipamos muchas más mediciones relacionadas con el flujo en profundidad en el LHC que limitarán aún más las características hidrodinámicas del QGP.
En agosto de 2012, los científicos de ALICE anunciaron que sus experimentos produjeron plasma de quarks y gluones con una temperatura de alrededor de 5,5 billones de Kelvin , la masa con temperatura más alta alcanzada en cualquier experimento físico hasta el momento. [36] Esta temperatura es aproximadamente un 38% más alta que el récord anterior de aproximadamente 4 billones de grados Kelvin, logrado en los experimentos de 2010 en el Laboratorio Nacional Brookhaven . [37]
Los resultados de ALICE se anunciaron en la conferencia Quark Matter 2012 del 13 de agosto en Washington, DC. El plasma de quarks y gluones producido por estos experimentos se aproxima a las condiciones en el universo que existían microsegundos después del Big Bang , antes de que la materia se fusionara en átomos . [38]
Un proceso básico en QCD es la pérdida de energía de una partón rápida en un medio compuesto de cargas de color. Este fenómeno, "enfriamiento del chorro", es especialmente útil en el estudio del QGP, utilizando los productos naturales (chorros) de la fuerte dispersión de quarks y gluones de los núcleos entrantes. Un partón altamente energético (una carga de color) explora el medio coloreado de la misma manera que los rayos X exploran la materia ordinaria. La producción de estas sondas partónicas en colisiones hadrónicas se comprende bien dentro de la QCD perturbativa. La teoría también muestra que un parton que atraviese el medio perderá una fracción de su energía al emitir muchos gluones blandos (de baja energía). La cantidad de energía irradiada es proporcional a la densidad del medio y al cuadrado de la longitud del camino recorrido por la partícula en el medio. La teoría también predice que la pérdida de energía depende del sabor del partón.
El enfriamiento del chorro se observó por primera vez en el RHIC midiendo la producción de hadrones con alto momento transversal. Estas partículas se producen mediante la fragmentación de partículas energéticas. Se descubrió que los rendimientos de estas partículas con alto pT en las colisiones entre núcleos centrales eran cinco veces menores de lo esperado a partir de las mediciones en reacciones protón-protón. ALICE ha publicado recientemente la medición de partículas cargadas en colisiones centrales de iones pesados en el LHC. Al igual que en el RHIC, la producción de hadrones con alto pT en el LHC está fuertemente suprimida. Sin embargo, las observaciones del LHC muestran características cualitativamente nuevas. La observación de ALICE es consistente con los informes de las colaboraciones ATLAS y CMS sobre evidencia directa de pérdida de energía de partón dentro de colisiones de iones pesados utilizando chorros de partículas consecutivos completamente reconstruidos asociados con dispersiones de partón duro. [39] Los dos últimos experimentos han demostrado un fuerte desequilibrio energético entre el avión y su compañero en retroceso (G Aad et al. 2010 y colaboración CMS 2011). Se cree que este desequilibrio surge porque uno de los chorros atravesó la materia densa y caliente, transfiriendo una fracción sustancial de su energía al medio de una manera que no se recupera mediante la reconstrucción de los chorros.
Los quarkonia son estados unidos de quarks de sabor intenso (charm o bottom) y sus antiquarks. Se han estudiado ampliamente dos tipos de quarkonia: la charmonia, que consta de un quark charm y un anti-chark, y la bottomonia, formada por un quark bottom y un anti-bottom. Los quarks charm y anticharm en presencia del plasma de quarks gluones, en el que hay muchas cargas de color libres, ya no pueden verse entre sí y, por tanto, no pueden formar estados ligados. La "fusión" de quarkonia en QGP se manifiesta en la supresión de los rendimientos de quarkonia en comparación con la producción sin la presencia de QGP. La búsqueda de la supresión de las quarkonias como firma QGP comenzó hace 25 años. Los primeros resultados de ALICE para hadrones charm en colisiones PbPb en un centro de energía de masa √sNN = 2,76 TeV indican una fuerte pérdida de energía en el medio para los quarks charm y extraños, lo que es una indicación de la formación del medio caliente de QGP. [40]
A medida que aumenta la temperatura, también lo hace la detección de color, lo que da como resultado una mayor supresión de los estados de quarkonio, ya que es más difícil para el encanto – antiencanto o fondo – antifondo formar nuevos estados unidos. A temperaturas muy altas no se espera que sobrevivan estados de quarkonio; se derriten en el QGP. Por lo tanto, la supresión secuencial de Quarkonium se considera un termómetro QGP, ya que los estados con diferentes masas tienen diferentes tamaños y se espera que sean examinados y disociados a diferentes temperaturas. Sin embargo, a medida que aumenta la energía de colisión, también aumenta el número de quarks charm-anticharm que pueden formar estados ligados, y puede aparecer un mecanismo equilibrador de recombinación de quarkonia a medida que avanzamos hacia energías superiores.
Los resultados del primer experimento ALICE son bastante sorprendentes, en comparación con las observaciones de energías más bajas. Si bien se observa una supresión similar en las energías del LHC para las colisiones periféricas, cuando se avanza hacia colisiones más frontales (cuantificadas por el creciente número de nucleones en los núcleos principales que participan en la interacción), la supresión ya no aumenta. Por lo tanto, a pesar de las temperaturas más altas alcanzadas en las colisiones nucleares en el LHC, el experimento ALICE detecta más mesones J/ψ en Pb – Pb con respecto a p – p. Es probable que tal efecto esté relacionado con un proceso de regeneración que ocurre en el límite de temperatura entre el QGP y un gas caliente de hadrones.
La supresión de los estados de charmonium también se observó en las colisiones de protones y plomo en el LHC, en las que no se forma plasma de quark-gluon. Esto sugiere que la supresión observada en las colisiones protón-núcleo (pA) se debe a efectos de la materia nuclear fría. Para captar la riqueza de los resultados experimentales es necesario comprender la modificación del medio de la quarkonia y desenredar los efectos de la materia fría y caliente. Hoy en día hay una gran cantidad de datos disponibles del RHIC y el LHC sobre la supresión del charmonium y del bottomonium y ALICE intenta distinguir entre los efectos debidos a la formación del QGP y los efectos de la materia nuclear fría.
El análisis de los datos de las colisiones p-Pb en el LHC reveló una estructura de doble cresta completamente inesperada cuyo origen hasta ahora se desconoce. Las colisiones protón-plomo (pPb) en 2013, dos años después de sus colisiones de iones pesados, abrieron un nuevo capítulo en la exploración de las propiedades del estado desconfinado y quiralmente simétrico del QGP. También se encontró una sorprendente correlación cercana, de largo alcance (alargada en pseudorapidez), que forma una estructura similar a una cresta observada en colisiones de pp de alta multiplicidad, pero con una amplitud mucho mayor ( [41] ). Sin embargo, la mayor sorpresa vino de la observación de que esta cresta del lado cercano está acompañada por una cresta del lado opuesto esencialmente simétrica, opuesta en azimut (CERN Courier March 2013 p6). Esta doble cresta se reveló después de que las correlaciones de corto alcance que surgen de la fragmentación del chorro y las desintegraciones de resonancia fueron suprimidas restando la distribución de correlación medida para eventos de baja multiplicidad de la de eventos de alta multiplicidad.
Se han atribuido estructuras similares de largo alcance en colisiones de iones pesados al flujo colectivo de partículas emitidas por un sistema termalizado que sufre una expansión hidrodinámica colectiva. Esta anisotropía se puede caracterizar mediante los coeficientes vn (n = 2, 3, ...) de una descomposición de Fourier de la distribución azimutal de una sola partícula. Para probar más a fondo la posible presencia de fenómenos colectivos, la colaboración ALICE ha ampliado el análisis de correlación de dos partículas a las partículas identificadas, comprobando un posible ordenamiento de masa de los coeficientes armónicos v2. Este orden de masa se observó en colisiones de iones pesados, donde se interpretó que surgía de un impulso radial común (el llamado flujo radial) acoplado a la anisotropía en el espacio de momento. Continuando con las sorpresas, se ha medido un orden claro entre partículas y masa, similar al observado en colisiones de PbPb en el centro medio (CERN Courier, septiembre de 2013), en colisiones de pPb de alta multiplicidad.
La sorpresa final, hasta ahora, proviene de los estados de charmonium. Mientras que la producción de J/ψ no revela ningún comportamiento inesperado, la producción del estado más pesado y menos ligado (2S) indica una fuerte supresión (0,5–0,7) con respecto a J/ψ, en comparación con las colisiones de pp. ¿Es esto un indicio de los efectos del medio? De hecho, en las colisiones de iones pesados, dicha supresión se ha interpretado como una fusión secuencial de los estados de quarkonia, dependiendo de su energía de enlace y de la temperatura del QGP creado en estas colisiones.
En la primera campaña de medición de pPb, los resultados esperados estuvieron acompañados en gran medida de observaciones imprevistas. Entre los resultados esperados está la confirmación de que las colisiones protón-núcleo proporcionan una herramienta adecuada para estudiar en detalle la estructura partónica de la materia nuclear fría. Las sorpresas provienen de la similitud de varios observables entre las colisiones de pPb y PbPb, que insinúan la existencia de fenómenos colectivos en las colisiones de pPb con alta multiplicidad de partículas y, eventualmente, la formación de QGP. [42]
La principal actividad de mejora en ALICE durante la parada prolongada 1 del LHC fue la instalación del calorímetro dijet (DCAL), una extensión del sistema EMCAL existente que añade 60° de aceptación azimutal frente a los 120° existentes de aceptación del EMCAL. Este nuevo subdetector se instalará en la parte inferior del imán del solenoide, que actualmente alberga tres módulos del espectrómetro de fotones (PHOS). Además, se instalará un sistema ferroviario y una base completamente nuevos para soportar los tres módulos PHOS y los ocho módulos DCAL, que en conjunto pesan más de 100 toneladas. A continuación se instalarán cinco módulos del TRD que completarán este complejo sistema de detección, que consta de 18 unidades,
Además de estas actividades principales de los detectores, los 18 subdetectores ALICE experimentaron mejoras importantes durante LS1 mientras se reemplazan las computadoras y los discos de los sistemas en línea, seguido de actualizaciones de los sistemas operativos y el software en línea.
Todos estos esfuerzos tienen como objetivo garantizar que ALICE esté en buena forma para el período de funcionamiento de tres años del LHC después de LS1, cuando la colaboración espera colisiones de iones pesados en la energía superior del LHC de 5,5 TeV/nucleón con luminosidades superiores a 1027. Hz/ cm2 .
La colaboración ALICE tiene planes para una actualización importante durante el próximo cierre prolongado, LS2, actualmente programado para 2018. Luego, todo el rastreador de silicio será reemplazado por un sistema de seguimiento de píxeles monolíticos construido a partir de chips ALPIDE; la cámara de proyección del tiempo se actualizará con detectores gaseosos multiplicadores de electrones (GEM) para lectura continua y el uso de nueva microelectrónica; y todos los demás subdetectores y sistemas en línea se prepararán para un aumento de 100 veces en el número de eventos escritos en cinta.
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