p Você pode ter observado passageiros de aviões acompanhados de animais de estimação ou mesmo instrumentos musicais em voos. Mas você já se sentou ao lado de um detector de partículas? p Por mais de um ano, uma pequena equipe do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia dos EUA (Berkeley Lab) está trabalhando para montar, teste, e transportar peças de detector para uma atualização do conjunto de detectores ALICE (A Large Ion Collider Experiment) no laboratório CERN na Europa.

p Os painéis detectores funcionam como 'passageiros'

p A solução da equipe do Berkeley Lab para garantir que cada um deles cuidadosamente montado, peças delicadas vão do ponto A ao ponto B intactas:trate-os como companheiros de viagem.

p ALICE, um experimento de física nuclear, foi projetado para colidir íons de chumbo de alta energia uns com os outros e com prótons para explorar um estado exótico de matéria superquente conhecido como plasma de quark-gluon, que se acredita ter existido no início do universo.

p O Berkeley Lab é um dos cinco locais ao redor do mundo que está construindo painéis de detecção (chamados de "aduelas") para o projeto de atualização, que irá melhorar o desempenho do sistema de rastreamento interno do detector ALICE - incluindo sua resolução para tirar instantâneos de colisões de partículas, sua durabilidade, e velocidade de coleta de dados.

p Os pesquisadores de física nuclear do Berkeley Lab se revezam no transporte de quatro longas aduelas de detectores de cada vez em um contêiner transparente feito sob encomenda equipado com uma alça de ombro. Quando carregado, o contêiner de um metro de comprimento pesa cerca de 25 libras. As aduelas são empilhadas com sequências de chips de silício e circuitos relacionados e componentes de energia.

p Cada estaca pela qual a equipe do Berkeley Lab é responsável tem oito módulos de sensores, e cada módulo é equipado com 14 sensores, para um total de 112 sensores por bastão.

p Este assento está ocupado

p "Acabamos comprando assentos em voos comerciais para eles porque não há outra maneira confiável de levá-los até lá, "disse Leo Greiner, um cientista da equipe da Divisão de Ciência Nuclear do Berkeley Lab que lidera a equipe que trabalha nos componentes de atualização do detector ALICE.

p A equipe usou modelos mecânicos dos módulos detectores para ver como eles se comportariam no compartimento de carga de um avião, e eles não se saíram bem:as unidades estavam visivelmente danificadas, com algumas partes quebrando.

p "Ficou bastante claro que o transporte não poderia acontecer da maneira que imaginamos originalmente, "Greiner disse. Então ele pesquisou a melhor maneira de colocar as aduelas dentro da cabine - um ambiente mais protegido. As regras para comprar um assento para as aduelas são semelhantes às dos instrumentos musicais caros que os músicos querem carregar manualmente para o avião , ele disse.

p O claro, A mala de transporte construída pelo Berkeley Lab foi projetada para facilitar as inspeções de segurança em aeroportos, e as varreduras de raio-X em aeroportos não são um problema, pois os componentes do detector são projetados para resistir a uma radiação muito mais intensa.

p Uma vez a bordo do avião, os pesquisadores solicitam uma extensão do cinto de segurança para afivelar com segurança a maleta de transporte no assento adjacente. A rota usual é voar para Newark ou Washington, D.C., da área da baía de São Francisco, e, em seguida, conectar-se a um voo internacional para Genebra, Suíça. A viagem de ida e volta geralmente envolve dois dias inteiros de viagem e dois dias no CERN para verificar se há danos aos componentes.

p Os membros da equipe do Berkeley Lab realizaram cerca de 14 dessas viagens no ano passado, com a última viagem marcada para meados de outubro.

p Divulgação científica facilitada

p As bagagens incomuns são um bom começo de conversa, Disse Greiner.

p "É a divulgação mais fantástica que já fiz, "ele disse." Todo mundo tem perguntas. "

p Nikki Apadula, um cientista do projeto na Divisão de Ciência Nuclear e um membro da equipe ALICE que participou das excursões do detector, disse, "Passei uma viagem inteira a Newark usando as costas do assento para explicar o que as partículas fazem no detector."

p Apadula disse que os grandes contêineres de viagem podem ser pesados ​​às vezes. "O fato de essas coisas terem um metro de comprimento - é simplesmente estranho. É quase tão alto quanto eu."

p Outros membros da equipe de atualização do detector ALICE do Berkeley Lab, incluindo assistentes de pesquisa Erica Zhang e Winston DeGraw, que começaram a trabalhar no projeto na graduação, têm sido os passageiros mais frequentes nas viagens do detector.

p Montagem das aduelas

p A equipe do Berkeley Lab está contribuindo com 60 aduelas de detectores para as camadas intermediárias do detector de barril externo atualizado de ALICE - a maior contribuição de um laboratório dos EUA.

p O detector completo terá sete camadas concêntricas que conterão um total de 24, 000 sensores de silício para detectar interações de partículas. A instalação está prevista para março de 2020, e estará operacional no início de 2021.

p A montagem do detector no Berkeley Lab foi conduzida em um ambiente de sala limpa com paredes de plástico especialmente construído. Os pesquisadores mediram e colaram cuidadosamente oito módulos de detectores em cada aduela, com precisão normalmente medida em dezenas de mícrons, ou dezenas de milionésimos de um metro.

p As aduelas apresentam tubos que permitem que a água fria circule ao longo de seu comprimento e evitam o superaquecimento, e todos os materiais - até a cola que fixa os módulos do detector - devem ser testados para garantir que possam suportar o ambiente do detector.

p Cada estaca apresenta um suporte de fibra de carbono em forma de cunha ao longo de seu comprimento, e componentes elétricos de alumínio em vez de cobre para fornecer melhor resolução de rastreamento para capturar as interações das partículas, ao mesmo tempo em que suportam a barreira de radiação produzida nas colisões de partículas. Nos estágios iniciais do projeto, a equipe do Berkeley Lab usou poderosos feixes de partículas carregadas no ciclotron de 88 "do Berkeley Lab para testar a durabilidade dos materiais do detector, Greiner observou.

p Design de detector de última geração

p Os detectores na atualização são baseados em uma tecnologia de detector de pixel monolítico - uma geração anterior desse tipo de detector foi usada para o detector STAR (Solenoidal Tracker at RHIC) no colisor Relativistic Heavy Ion (RHIC) do Laboratório Nacional Brookhaven. O Berkeley Lab tem experiência particular neste tipo de detector, Greiner observou, e contribuiu para P&D inicial.

p Os detectores de atualização ALICE são projetados para uma vida útil mais longa, pode processar sinais cerca de 10 vezes mais rápido do que os detectores anteriores, e têm um tamanho de pixel individual de cerca de 30 mícrons. A resolução melhorada permitirá que os pesquisadores diferenciem melhor as partículas produzidas nas colisões iniciais de núcleos principais daquelas que se ramificam dos decaimentos de partículas que seguem essas interações iniciais.

p "A tecnologia realmente amadureceu, ", Disse Greiner." Eles podem coletar dados mais rapidamente, não morra tão rapidamente, e dissipar menos energia. "

p Outros locais de montagem para os novos detectores estão na China, Inglaterra, França, Itália, Os Países Baixos, e Coréia. O número de colaboração ALICE é cerca de 1, 500 cientistas de mais de 100 institutos de física em 30 nações. A participação do Berkeley Lab no ALICE é apoiada pelo Escritório de Física Nuclear do Departamento de Ciências dos EUA.