ZEUS era un detector de partículas del acelerador de partículas HERA ( Hadron Elektron Ring Anlage ) del laboratorio nacional alemán DESY en Hamburgo . Comenzó a tomar datos en 1992 y estuvo en funcionamiento hasta que HERA fue desmantelado en junio de 2007. La colaboración científica detrás de ZEUS consistió en alrededor de 400 físicos y técnicos de 56 institutos en 17 países . [1]
El detector ZEUS comprendía muchos componentes detectores diferentes, incluido un calorímetro de centelleo de plástico de uranio empobrecido , un detector de seguimiento central (que era una cámara de alambre ), un detector de microvértices de silicio y cámaras de muones. Además, un solenoide proporcionaba una Campo magnético de 1,43 T. El detector ZEUS medía 12 m × 11 m × 20 m y pesaba 3600 toneladas. [2]
Al igual que su experimento asociado H1 , el experimento ZEUS estudió la estructura interna del protón a través de mediciones de dispersión inelástica profunda por colisión de leptones ( electrones o positrones ) con protones en el punto de interacción de ZEUS. Estas mediciones también se utilizaron para probar y estudiar el Modelo Estándar de física de partículas , así como para buscar partículas más allá del Modelo Estándar, sentando las bases de gran parte de la ciencia que se realiza en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el laboratorio de física de partículas del CERN en la actualidad. [3]
El laboratorio nacional alemán DESY fue fundado en 1959 y comenzó a operar su primer acelerador de partículas en 1964. Desde entonces, ha sido un centro de gran prestigio para la física de partículas , la ciencia de los fotones , la física de astropartículas y el desarrollo, la construcción y el funcionamiento de aceleradores de partículas. El esfuerzo de diseño de ZEUS se remonta a 1982. [4] Se presentó una carta de intenciones en 1985. [5] El detector ZEUS estuvo operativo con las primeras colisiones del colisionador HERA en 1992. Las últimas colisiones electrón-protón en ZEUS se registraron el 30 de junio de 2007. [6] El otro experimento multipropósito en el colisionador HERA fue el experimento competidor H1 . Desde mayo de 2012, la antigua sala del detector ZEUS se ha utilizado como espacio de laboratorio para el proyecto internacional europeo XFEL . [7]
Los componentes principales del detector ZEUS fueron los componentes de seguimiento, el calorímetro y los detectores de muones. [8] El propósito del detector ZEUS era recolectar datos para permitir la reconstrucción de eventos físicos de manera consistente para que puedan ser analizados.
El calorímetro ZEUS era un calorímetro de muestreo basado en centelleadores de uranio y estaba dividido en tres secciones principales: el BCAL (calorímetro de barril), el FCAL (calorímetro delantero) y el RCAL (calorímetro trasero). Cada sección se subdividía transversalmente en torres y longitudinalmente en EMC (calorímetro electromagnético) o HAC (calorímetro hadrónico). La subdivisión más pequeña del calorímetro se denominaba celda. Cada celda era leída por dos tubos fotomultiplicadores (PMT), que ayudaban a garantizar que no hubiera agujeros en la cobertura si uno de los dos PMT fallaba.
Se eligió el uranio como absorbente para que el calorímetro fuera compensador. [5] Los electrones y los fotones depositan energía de manera diferente a los hadrones , pero en un calorímetro compensador la respuesta ( e ) para una cascada electromagnética es igual a la respuesta ( h ) para una cascada hadrónica de la misma energía (es decir, e / h = 1 ). [9] En el calorímetro ZEUS, los piones neutros interactuaron con los átomos de uranio para producir neutrones de movimiento lento que fueron capturados por el centelleador y aumentaron la señal hadrónica. Otra ventaja de usar uranio como absorbente fue que la radiactividad natural permitió que la sensibilidad del calorímetro se monitoreara convenientemente.
53°34′29″N 9°53′44″E / 53.574603, -9.89555