El Espectrómetro de Pekín III ( BES III ) es un experimento de física de partículas en el Colisionador de Electrones y Positrones de Pekín II (BEPC II) en el Instituto de Física de Altas Energías (IHEP). Está diseñado para estudiar la física de las desintegraciones de los hadrones charm , charmonium y ligero . También realiza estudios del leptón tau , pruebas de QCD y búsquedas de física más allá del Modelo Estándar . [1] El experimento comenzó a recopilar datos en el verano de 2008.
BES III recibe colisiones electrón - positrón de BEPC II: un colisionador circular con una circunferencia de 240 m. BEPC II mantiene una energía de colisión variable entre 2 y 4,63 GeV, con una luminosidad de 10 33 cm −2 ·s −1 . Cada uno de los haces contiene 93 haces de electrones o positrones de 1,5 cm de longitud y una corriente total de 0,91 A. [2]
El detector BES III es un detector cilíndrico simétrico de 6 metros de largo y 7 metros de diámetro que rodea el punto de interacción de 2 anillos de tubos de haz. Tiene 4 capas detectoras principales: una cámara de deriva principal (MDC), un contador de tiempo de vuelo (TOF), un calorímetro electromagnético de yoduro de cesio (CsI EMC) y un contador de muones (Muon Chamber, MC, μC). [3] Las tres capas internas están dentro de un imán solenoide superconductor de 1 Tesla .
La cámara de deriva principal (MDC) es la primera capa detectora interna alrededor del tubo del haz y el punto de colisión. El propósito principal de la MDC es medir el momento y la pérdida de energía por unidad de distancia (dE/dx) de las partículas cargadas. La cámara tiene 2,4 metros de largo y contiene 6796 cables de señal de tungsteno de 25 micrones recubiertos de oro que están dispuestos en 44 capas cilíndricas. [4] La mitad del ancho de las 8 capas internas es de 6 mm y la mitad del ancho de las capas externas es de 8,1 mm. Entre los cables, se mezcla una mezcla de gas helio y propano en una proporción de 60/40, diseñada para minimizar la dispersión múltiple y mantener un dE/dx alto. Los cables de aluminio de 110 micrones están tendidos a lo largo de la cámara para dar forma al campo. A medida que una partícula cargada pasa a través de la cámara, el gas se ioniza a lo largo del camino de la partícula y los iones se desplazan hacia los cables más cercanos. El camino de las partículas será curvado debido al campo magnético que crea el solenoide. La cantidad de curvatura permite calcular el momento de la partícula.
El TOF, el segundo detector interno, realiza mediciones de tiempo que se utilizan para ayudar en la identificación de partículas y como un disparador rápido para rechazar los rayos cósmicos . El detector está hecho de dos capas cilíndricas de 88 barras centelleantes de plástico de 2,4 metros de largo . Hay un tubo fotomultiplicador (PMT) en cada extremo de las barras. Los dos PMT se promedian y se elimina el tiempo de viaje de los fotones. El propósito principal del calorímetro electromagnético es realizar mediciones de energía y posición utilizando cristales centelleantes de yoduro de cesio . La geometría de los cristales es de 44 anillos de 120 cristales a lo largo del eje del cilindro con una inclinación de 1,5 grados. [4] Dos tapas finales que cubren el extremo del cilindro permiten una cobertura total del 93% del espacio. Los fotodetectores se colocan en los extremos de cada cristal. Las energías de fotones y electrones se pueden medir en el rango de 20 MeV a 4,6 GeV. El identificador de muones (MI) está compuesto por nueve capas de absorbedores de hierro y contadores de placas resistivas (RPC). Los RPC están compuestos por dos placas de plástico de baquelita separadas con gas entre ellas y encerradas en una caja de aluminio. Tener MI permite la discriminación entre muones y kaones.
Un componente crucial del detector es el sistema de disparo que selecciona los datos de colisión útiles para almacenarlos para su análisis. Antes del disparo, se detectan 40 millones de eventos de fondo por segundo, lo que se reduce a alrededor de 4 mil colisiones interesantes por segundo. El disparo se basa en hardware y su diseño está predeterminado por simulaciones de Monte Carlo . [2]