Hızlandırıcı Fiziğine ine Giriş



Benzer belgeler
Theory Tajik (Tajikistan)

Hızlandırıcılar ve Çarpıştırıcılar

FZM443 PARÇACIK HIZLANDIRICILARI. Prof. Dr. Ömer Yavaş

MADX-Emittans Hesabı. ZAFER NERGİZ Niğde Üniversitesi

ENİNE DEMET DİNAMİĞİ. Prof. Dr. Abbas Kenan Çiftçi. Ankara Üniversitesi

Hızlandırıcı Fiziği-2. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

3. DOĞRUSAL HIZLANDIRICILAR: TEMEL İLKELER

TURKFAB Tesisinin Araş0rma Potansiyeli, Kullanıcı Profili ve Üreteceği Katma Değer

TR RARE B -> VVY DECAY AND NEW PHYSICS EFFECTS

The Physics of Particle Accelerators - Klaus Wille ( )

Fiz 1012 Ders 6 Manyetik Alanlar.

Alfalar: M Q. . -e F x Q. 12. Hafta. Yüklü parçacıkların ve fotonların madde ile etkileşimi

Doç. Dr. Orhan ÇAKIR Ankara Üniversitesi, Ankara

Bugün Evreni oluşturan tüm enerji toplu iğne ucu büyüklüğünden LHC. Zaman, uzay ve madde Büyük Patlama sırasında ortaya çıktı.

Hızlandırıcı Fiziği-1. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

Hızlandırıcı Fiziği-1. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

CAIN ile Işınlık Hesabı

Hızlandırıcı Fiziği-2. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

GUINEA-PIG PROGRAMI ile DEMET-DEMET SĐMÜLASYONU

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

LOGO CALYPSO. Ankara Üniversitesi. Hızlandırıcı ve Parçacık Fiziğinde Bilgisayar Uygulamaları, Ocak 2009, Ç.Ü., Adana

CALYPSO. İlkay TÜRK ÇAKIR Türkiye Atom Enerjisi Kurumu. Sarayköy Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi V. UPHDYO

Işınım Kaynakları İçin Benzetim Programları I: SPECTRA

DAİRESEL HIZLANDIRICILAR

Hızlandırıcı Fiziği. Enine Demet Dinamiği II. Dr. Öznur METE University of Manchester The Cockcroft Institute of Accelerator Science and Technology

Manyetik Alanlar. Benzer bir durum hareketli yükler içinde geçerli olup bu yüklerin etrafını elektrik alana ek olarak bir manyetik alan sarmaktadır.

İletken Düzlemler Üstüne Yerleştirilmiş Antenler

Yıldızlara gidemeyiz; sadece onlardan gelen ışınımı teleskopların yardımıyla gözleyebilir ve çözümleyebiliriz.

Işınım Kaynakları Hakkında Temel Bilgiler. Yrd. Doç. Dr. Zafer Nergiz Niğde Üniversitesi

8.04 Kuantum Fiziği Ders VI

Uluslararası Lineer Çarpıştırıcı'da (ILC) Ayar Aracı Bozonları ile Süpersimetri Kırılması

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Termodinamik ve Isı Tekniği Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Radyasyon (Işınım) Isı Transferi Deneyi Çalışma Notu

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

Gamma Bozunumu

TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ SERBEST ELEKTRON LAZERİ PROJESİ

IV. ULUSAL PARÇACIK HIZLANDIRICILARI ve DEDEKTÖRLERİ YAZOKULU

MANYETİK ALAN KAYNAKLARI Biot Savart Yasası

Serbest Elektron Lazeri

Hızlandırıcı Fiziği. İleri Hızlandırma Yöntemleri. Plazma Dalgası ile Hızlandırma

Parçacık Hızlandırıcılar

Bölüm 1 Maddenin Yapısı ve Radyasyon. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

ESM 309-Nükleer Mühendislik

IceCube Deneyinde Gözlemlenen PeV Enerjili Olayların Renk Sekizlisi Nötrino Yorumu

Fizik Terimler Sözlüğü - 2. Yönetici tarafından yazıldı Pazar, 08 Şubat :34 - Son Güncelleme Pazar, 08 Şubat :47 - K

RADYASYON ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ DERS. Prof. Dr. Haluk YÜCEL RADYASYON DEDEKSİYON VERİMİ, ÖLÜ ZAMAN, PULS YIĞILMASI ÖZELLİKLERİ

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

HIZLANDIRICILARA DAYALI IŞINIM KAYNAKLARI

LHC VE VLHC BAZINDA LEPTON-HADRON ÇARPIŞTIRICILARI: E-LİNAK İLE E-HALKA KARŞILAŞTIRILMASI. Hande KARADENİZ DOKTORA TEZİ

CERN VE HİGGS HİGGS PARÇACIĞI NEDİR? Tuba KÖYLÜ Bilişim Teknolojileri Öğretmeni Şanlıurfa İl Milli Eğitim Müdürlüğü 27 Haziran 2017

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)

Parçacık Fiziğine Giriş ve Simulasyonlar

Yeni bir radyoterapi yöntemi: Hadron terapi

Fizik bilimi nedir? Fizik Bilimi nedir? Fizik biliminin uğraşı alanları nelerdir? On5yirmi5.com. Fizik Bilimi nedir?

Parçacık Hızlandırıcılarının Tipleri ve Fiziği-II DAĐRESEL HIZLANDIRICILAR. Prof. Dr. Ömer Yavaş Ankara Üniversitesi

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

BÖLÜM 1: Matematiğe Genel Bakış 1. BÖLÜM:2 Fizik ve Ölçme 13. BÖLÜM 3: Bir Boyutta Hareket 20. BÖLÜM 4: Düzlemde Hareket 35

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

CAIN PROGRAMI ile DEMET-DEMET SĐMÜLASYONU

ALGIÇ BENZETİMİ. V. ERKCAN ÖZCAN, University College London

12. SINIF KONU ANLATIMLI

Nötronlar kinetik enerjilerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar

İÇİNDEKİLER xiii İÇİNDEKİLER LİSTESİ BÖLÜM 1 ÖLÇME VE BİRİM SİSTEMLERİ

RADYOTERAPİ CİHAZLARINDAKİ GELİŞMELER. Hatice Bilge

DİNAMİK - 7. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Higgs ve Higgs Buluşu. Sezen Sekmen CERN Türk Öğretmenler Çalıştayı 26 Haziran 1 Temmuz 2016

Bölüm 5. Tıbbi Görüntüleme Yöntemlerinin Temel İlkeleri. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Manyetizma. Manyetik alan çizgileri, çizim. Manyetik malzeme türleri. Manyetik alanlar. BÖLÜM 29 Manyetik alanlar

TAC PROTON HIZLANDIRICISININ LINAC ALTERNATİFİ İÇİN DTL SİMÜLASYONU. Abdullatif ÇALIŞKAN, Metin YILMAZ

CERN Evren & Büyük Patlama

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

Hızlandırıcı Fiziği-1. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Statik Manyetik Alan

Mekanik İp dalgalarının faz hızı. Dinamik. İhtiyacınız Olanlar:

Elektromanyetik Alan Kaynakları (1)

12. SINIF KONU ANLATIMLI

DOĞRUSAL ve DAİRESEL HIZLANDIRICILAR TTP8/CERN

8.04 Kuantum Fiziği Ders XII

Parçacık Fiziğinde Korunum Yasaları

İÇİNDEKİLER -BÖLÜM / 1- -BÖLÜM / 2- -BÖLÜM / 3- GİRİŞ... 1 ÖZEL GÖRELİLİK KUANTUM FİZİĞİ ÖNSÖZ... iii ŞEKİLLERİN LİSTESİ...

CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ve LCG (LHC Computing Grid) Projesi

Parmela Proje Soruları Çözümleri. 9 Nisan Esin Çavlan & Ece Aşılar

RADYASYON ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ

Parçacık Fiziği Söyleşisi

Newton un ikinci yasası: Bir cisim ivmesi cisim üzerine etki eden toplam kuvvet ile doğru orantılı cismin kütlesi ile ters orantılıdır.

YAZILI 3 8. SINIF EĞİTİM ÖĞRETİM YILI EKİM AYI MATEMATİK AÇIK UÇLU YAZILI SINAVLARI

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

Toplam

Büyük Patlama ve Evrenin Oluşumu. Test 1 in Çözümleri

7.DENEY RAPORU AKIM GEÇEN TELE ETKİYEN MANYETİK KUVVETLERİN ÖLÇÜMÜ

PARÇACIK HIZLANDIRICILARININ BİLİME KATKILARI

Bölüm 1: Lagrange Kuramı... 1

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Transkript:

LOGO Hızlandırıcı Fiziğine ine Giriş Orhan Çakır Ankara Üniversitesi Hızlandırıcı ve Parçacık Fiziğinde Bilgisayar Uygulamaları, 6-30 Ocak 009, Ç.Ü., Adana

İçerik 1 Hızlandırıcılar Tasarım ve Simulasyon 3 Çarpışma Bölgesi 4 Spektrumlar O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009

İlk HızlandH zlandırıcı! Ernest Lawrence, NP1939 E. Lawrence ve M.S.Livingston tarafından yapılan ilk siklotronun diyagramı, D ~13 cm çapındadır. O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 3

Nereden Nereye? Televizyonlardaki elektron tabancaları veya x-ışını makineleri gibi düşük enerjili olanlardan yeraltında kurulmuş, kilometrelerce uzunlukta olanlara kadar yüksek enerjili hızlandırıcılar bulunmaktadır. O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 4

Anti-Par Parçacık k (pozitron) Üretimi e - bu yönde hedef e + e e - e - e - e + e + bu yönde Fotonlar Magnetler kullanılarak, elektronlar (-e) bir yönde, pozitronlar (+e) ise diğer yönde saptırılır, bu şekilde pozitronlar ayrıldıktan sonra odaklanabilir ve hızlandırılabilir. O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 5

Hızlandırıcılarlar Elektron, proton gibi yüklü parçacıkları elektrik alan kullanarak yüksek hızlara çıkaran ve manyetik alan kullanarak demet halinde bir arada tutan makinelere hızlandırıcı adı verilir. Yüksek enerjilerdeki hızlandırıcılar maddenin yapısını ve temel etkileşmeleri araştırmak için kullanılan araçlardır. Günümüzde: kararlı parçacıkların (& anti-parçacıklar) hızlandırılması Protonlar ve elektronlar (pion, nötrino vb. ikincil demetler) Genelde dairesel hızlandırıcılar demetleri uzun süre kullanabilmek için) Proton: halkada dipol magnetlerin bükme gücü ile sınırlanmaktadır. Güçlü magnetler (superiletken) yüksek enerjilere ulaşılabilir, LHC, 14 TeV. Elektron: sinkrotron ışınımı (=dairesel yolda enerji kayıpları) ile sınırlanmaktadır. Tur başına kayıp ~ 88.5 E 4 /R KeV (E (GeV), R(m)) LEP = 7.5 km çevresi Max 100 GeV demetler Leptonlar için gelecekte Linear hızlandırıcılar demetler ~ 3 TeV e kadar Muon hızlandırıcılar? Tur başına enerji kaybı (m e /m μ ) 4 daha küçük! O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 6

Hızlandırıcılar lar ve CERN Hızlandırıcılar ve algıçlar (dedektör) gelişmiş ve uç teknolojiler gerektirmektedir. Bunun için CERN, endüstri ile yakın işbirliği içindedir. İlişkili teknolojik yan ürünler ise hızla günlük kullanıma girmektedir. Medikal ve endüstriyel görüntüleme, radyasyon işleme, elektronik, ölçü aletleri, yeni üretim süreçleri ve materyalleri, WWW gibi birçok teknolojiler CERN de parçacık fiziği araştırmaları sırasında geliştirilmiştir. O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 7

Lineer HızlandH zlandırıcı Lineer hızlandırıcılarda parçacıklar düz bir yol boyunca elektrostatik alanlar veya titreşen RF alanları ile hızlandırılırlar. Maxwell denklemlerinden de bilindiği üzere değişen magnetik akı onu çevreleyen bir elektrik alanı oluşturur. Yüklü parçacığa etkiyen elektriksel kuvvet dmcβγ F = ee = dt Δp = mc γβ γ 0 β ) = e Edt ( 0 Buradan enerji Δ E kin = r r e E ds Linak uzunluğu Gradyent O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 8

Dairesel HızlandH zlandırıcı Dairesel hareketin kinematiği, Relativistik dinamik, r p r F Lorentz kuvvetinin magnetik kısmı d d γ v << γ v dt dt d d F = p = m γv dt r dt dv v F = mγ = mγ dt ρ = r mγv d dt Boyuna ivme<<enine ivme varsayımı O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 9 r p d v r = dt d = m dt v ρ = ( γv ) 1 r F B = r qv r B r γ = 1 F = evb d mγ dt v p eb = mγ = p = ebρ ρ ρ ( ) v v c

Enerji, Magnetik Alan ve YörüngeY Momentum-magnetik alan-yörünge yarıçapı bağıntısı, Dörtlü-momentum korunumu E p c = m Ultra-relativistik durumda pc >> c mc 4,, 4 E = m c + E pc p c E = cebρ p = ebρ Pratik birimlerde (c=1): 1 ev=1.60 10-19 J 1 e= 1.60 10-19 C B(Tesla) Demet enerjisi Tasarımda önemli! E[ GeV ] = 0.3 B[ T ] ρ[ m] LHC için örnek: πρ=7 km, E=7000 GeV B 8 Tesla O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 10

Demetlerin Enine Hareketi Enine hareketin denklemleri d x + K ( 1 s) x = 0 ds 1 B y G K 1 = = B ρ x B ρ d y K ( 1 s) y = 0 ds Burada K-terimi dipollerin içinde sıfır, ve FO (kuadrupol) yapısı 00 içinde K 1 = G /Bρ, DO yapısı 150 içinde ise K 1 =- G /Bρ dir. Demet optiği niceliği, hızlandırıcı magnet konfigürasyonu ile belirlenir, halka boyunca salınım yapar, kuadrupollerde minimum ve maksimum a ulaşır. function (m) 100 50 0 E L d = πρ = π 0. 3B Q F Q D Q F Q D Q F Q D 0 50 100 150 00 50 300 Length (m) O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 11 L LHC için örnek: L=50 m, β F =170 m, β D =30 m Betax Betay

Hızlandırıcı Tasarım m Basamakları Temel parametrelerin tanımlanması Hızlandırıcı tasarım şekli ve optiği Yerel ve genel özelliklerin analizi, performans ölçümü Demet kararlılığı Geometri ve kurulum O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 1

Bilgisayar Uygulamalarının n GerekG erekliliği i! Hızlandırıcı elemanlarının tasarımı Kaynak, Magnetler, RF boşlukları, vb. Vakum bileşenleri, cryogenics, vb. Optik hesapları, parametre ayarı, vb. Demet dinamiği çalışmaları Hızlandırıcının tasarım ve simulasyonu Demet izleme Kontrol ve işletim O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 13

Hızlandırıcı Bilgisayara Nasıl l Görünür G r? Sadece böyle değil! Bilgisayar bir hızlandırıcıyı, içindeki parçacığın onu gördüğü gibi görür. Hzlandırıcı çok elemanlı bir makine olarak tanımlanır Karmaşık bir yapı Ortak elemanlar Değişen enerji Eğme ve odaklama Ardışık makine elemanları O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 14

Demetlerin Etkileşme Hesabı Simülasyon Demetler makine elemanları ile etkileşir Artık alanlarla etkileşir Empedanslar Elektron bulutu Kesişen elemanlar bulunur Demetlerin Diğer Demetlerle Etkileşmesi diğer demet lineer olmayan bir lens gibi davranır koherent olmayan demet-demet etkileri koherent demet-demet etkileri (parçacık ( etki topluluğuna Demetlerin Kendileriyle Etkileşmeleri Demet içindeki parçacıklar aynı demetteki diğer parçacıklarla etkileşirler Uzay yükü etkileri Intra-demet saçılması Çoklu-paketçik etkileri O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 15

Hızlandırıcı Simulasyonları Hızlandırıcıda her bir M elemanı demet üzerine belirli bir şekilde etki yapar, bu bir magnet, RF kovuğu, vakum odası vs. olabilir. Elemanlar bilgisayara uygun bir şekilde tanıtılır z 1,z : elemandan önceki ve sonraki nicelikleri (koordinatlar, demet boyutları, vs.) göstersin Bir M elemanı matematiksel bir cisim M bir elemanı tanımlar Genel : z =M o z 1 Ardışık elemanlar kümesi, modellenen parçaları birbirine bağlar ve demet hatlarını (veya halkalarını) oluşturur. Genelde z z 1! M=M 1 o M o M 3 o o M n M bir makine elemanının özelliklerini tanımlar ve, Lineer matris veya dönüşüm Yüksek mertebe integral algoritması Program, altprogram, vb. z 1 den z ye gitmek için herhangi bir tanımlama olabilir. O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 16

Faz Uzayında Parçac acıklar demet emittansı ( ε ) : dxdx' = πε O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 17 elips

Hızlandırıcı Tasarım (Kısmi Liste) EGUN (elektron kaynağı tasarım programı) PARMELA (demet dinamiği simulasyon programı olarak da bilinir. Bu program RF problemleri için kullanılan FISH programının veya magnet problemleri için kullanılan POISSON programının alandağılımlarını okumaktadır). MAD (Dairesel hızlandırıcıda FODO yapıları, enjektör tasarımı, betatron fonksiyonu, kararlı çalışma bölgeleri tayininde kullanılır) PLACET (Demet dinamiği simulasyonu yapan, artık alanların (wakefields) bulunduğu linak içinde hızlandırma birimlerinde demet dinamiğinin simulasyonu için kullanılır. Tek ve çoklu paketçik etkilerini araştırmaya imkan sağlar, bununla GUINEA- PIG in okuyacağı formatta demet dosyaları da hazırlanabilir)... O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 18

Bazı Hızlandırıcı Terimleri Bunch/Paketçik: faz uzayında belli bir bölgeye giren bir grup parçacık RF/Radyo Frekans: radyo frekans bölgesine düşen, hızlandırıcı elektrik alanı frekansı. Transverse Emittance/enine yayınım: parçacık demetinin faz uzayında kapladığı alan (mm-mrad) Injection/enjeksiyon: parçacık demetinin hızlandırıcıya konulması Linac/linak: doğrusal hızlandırıcı Beamline/demethattı: parçacık demetini hızlandırıcının bir bölümünden alıp diğerine ileten vakum borusu (pipe) ve magnet sistemi Cavity/kovuk: iletken yüzeylerle kapatılmış hacim, demetin dolaşım frekansına eşit frekansta rezonans yapan hızlandırıcı birimi O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 19

Çarpışma BölgesiB Hızlandırıcıların dedektör içinde kaldığı kısımlar: Çarpışma bölgesinde demet boyutları σ x ve σ y, enine emittans (ε) ve genlik fonksiyonu (β) cinsinden ifade edilebilir, σ~(εβ) 1/. ε (emittans) demet kalite niceliği, paketçik hazırlama sürecini yansıtır, elektron için çoğunlukla sinkrotron ışınımına bağlıdır. Normalize emittans ε /γ ile tanımlanır. β (beta fonksiyonu) demet optiği niceliği, hızlandırıcı magnet konfigürasyonu ile belirlenir. Yüksek ışınlığa ulaşmak için bir paketçikte fazla sayıda parçacık sayısı, düşük emittans ve yüksek çarpışma frekansı gereklidir, bunların optimal değerleri simulasyonla belirlenir. O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 0

Demet Boyutları σ x Δ y Düzgün demetler σ y Δy σ σ σ x y z - Düşey aralık (offset) - x kesit uzunluğu (V) - y kesit uzunluğu (H) - Paketçik uzunluğu σ z Demet Parametreleri Enerji O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 1 XLC 500 GeV Parçacık sayısı 7.5x10 9 σ x σ y σ z 43 nm 3 nm 110 μm

Çarpıştırıcı Parametreleri-1 Dörtlü momentumları p 1 and p olan iki parçacığın çarpışmasında, kütle merkezi sisteminde toplam enerjinin karesi, bir Lorentz değişmezi Mandelstam değişkeni olarak verilir: s = ( p 1 + p ) = ( E 1 + E ) 1 m r r KM çerçevesinde p1 + p r r + m + ( E E p p ) İki parçacık sisteminin kütle merkezi enerjisi aşağıdaki gibi verilir E CM s E E m 1 1 O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 1 r r KM çerçevesinde p1 + p = 0 r sabit hedef çerçevesinde p = 0 Sabit hedef çerçevesinde sistemin kinetik enerjisi T E 1 dir, ve kütle merkezi çerçevesinde T=0 dır. KM çerçevesinde sistemin kinetik enerjisi yoktur, ve demet enerjileri daha yüksek eşik enerjisine ulaşmaya yönelik dönüşür. 1 = 0

Çarpıştırıcı Parametreleri- Bir e + e - çarpışması sürecinde, kütle merkezi enerjisi tamamen fizik üretim eşik enerjisine dönüştürülebilir. Hadronik çarpışmalarda, kütle merkezini enerjisinin sadece belli bir kesri temel bileşenler, kuark ve gluonlar (partonlar), tarafından taşınır. Örneğin, Tevatron ( s TeV) parton seviyesinde birkaç yüz GeV enerjiye ulaşabilir, LHC ( s TeV) ise bunu çoklu-tev bölgesine genişletecektir. Bir çarpıştırıcı için diğer önemli parametre anlık ışınlıktır, bu etkileşme noktasında birim kesit alanından birim zamanda geçen parçacık sayısıdır. Gerçekte parçacık demetleri paketçik (bunch) halindedir. Bir demetteki herbir paketçikte n 1 parçacık, diğer demetteki herbir paketçikte de n sayıda parçacık varsa, bu durumda ışınlık L~fn 1 n /A ile verilir, burada f demet çarpışma frekansı ve A demetlerin enine profil alanıdır (4πσ x σ y ). n1n 4πσ σ O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 3 L = f x y

Çarpıştırıcı Parametreleri-3 Reaksiyon hızı (R) -birim zamanda saçılma olayı sayısı- ışınlıkla, tesir kesiti ve algılama verimliliği ile orantılıdır: R=σ.L.ε. Tesir kesitinin birimi fb (1fb=10-39 cm ) cinsinden alınabilir, ve ışınlık da fb -1 /yıl (1fb -1 /yıl=10 3 cm - s -1 ) biriminde alınabilir. Burada 1 barn=10-8 m (uranyum çekirdeğinin kesit alanı). Işınlık, kütle merkezi enerjisinin ( s) pik enerji etrafında bir yayılıma sahiptir ve dl/dτ, τ=ŝ/s olarak yazılabilir. Böylece R(s) dl R(s) = L 0 dτ σ( τs) dτ Burada L 0 anlık pik ışınlıktır. Normalizasyon (dl/dτ)dτ=1 ile verilir. Işınlığın enerji spektrumu, enerji yayılımı δe olan bir Gaussian ile parametrize edilebilir. O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 4

Çarpıştırıcı Parametreleri-4 Çarpıştırıcı (Tipik değerler) erler) s s (TeV) L (cm - s - 1 ) δe/e (%) f (MHz) N (10 ) πr veya L (km) Tevatron (p p) HERA (ep) LHC (pp) 1.96.1 10 3 0.009.5 p:7, p:7.5 6.8 0.314 1.4 10 31 0.1, 0.0 10 e:3, p:7 6.34 14 10 34 0.01 40 10.5 7 ILC (e + e - ) CLIC (e + e - ) 0.5-1.5 10 34 0.1 3 Pol: 60%,80% 0.5-5 10 35 0.35 1500 0.4 Pol: 60%,80% 14-33 33-53 O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 5

KM Enerjisine Bağlı Işınlık k Spektrumu dl/de(cm - s -1 /GeV) 1.e+33 1e+33 8e+3 6e+3 4e+3 ΔE/E=0.01 ΔE/E=0.007 L=.7x10 34 cm - s -1 e+3 0 900 950 1000 1050 1100 E cm (GeV) O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 6

Çarpışma Bölgesi B Simulasyonları (kısmi) GUINEA-PIG (e+e- ve opsiyonların ışınlık/enerji spektrumu, demet ışıması) Demet parametreleri doğrudan girilerek ışınlık spektrumu ve değişken enerjiler alınır Demetlerin özelliklerini içeren girdi dosyaları kullanılarak çarpışma yaptırılır, ışınlık spektrumu ve değişken enerjiler alınır CAIN (e+e- ve e-e-, eγ, γγ opsiyonların ışınlık spektrumu) Demet parametreleri girilerek ışınlık spektrumu alınır CIRCE (demet ışıması spektrumu) Olay üreticiler içinden çağrılarak kullanılabilir, değişken enerji spektrumu sağlar... O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 7

Bu Derste Neler Öğrendik? Hızlandırıcı, elektrik ve magnetik alanda parçacığın hareketi, demet özellikleri Paketçik (bunch), emittans, beta genlik fonksiyonu Etkileşme noktası, kütle merkezi enerjisi, olay üretim hızı, ışınlık İlk durum ışıması (ISR), demet ışıması Enerji yayılımı Spektrum programları O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 8

ÖDEV 1. Bir elektron ve pozitron çarpıştırıcısının demet parametreleri yandaki gibidir, çarpışmada kütle merkezi enerjisini, anlık ışınlık ve yıllık ışınlığını hesaplayınız. Demetlerin enine normalize emittanslarını bulunuz, (zorunlu).. Yükü q ve kütlesi m olan bir parçacığın elektrik ve magnetik alandaki hareketini çözümleyen basit bir program (C/C++) hazırlayınız, (seçmeli). T = 5.9ns O.Çakır HPFBUO, 6-30 Ocak 009 9 E e e e x = 8GeV, y N = 3.3 10, E σ / σ = 110/1.9μm, + : β / β (IP) = 56/ 0.59cm x : β / β (IP) = 59/ 0.65cm x y y 10 e + = 3.5GeV σ = 0.65cm z

LOGO SORULAR?