Experiment ALICEALICE logo

ALICE je zkratka pro A Large Ion Collider Experiment (velký experiment na srážeči iontů), jeden z největších experimentů na světě zabývajících se výzkumem fyziky mikrosvěta. Je jeden ze čtyř hlavních experimentů na urychlovači LHC (Large Hadron Collider) v Evropském centru částicové a jaderné fyziky CERN u Ženevy ve Švýcarsku. Projektu se účastní přes 1000 fyziků, techniků a inženýrů spolu s více než dvěma stovkami doktorandů ze 105 institucí ze 30 zemí světa. Projekt ALICE byl schválen 6. února 1997 a první data ze srážek dvou protonů při energii 7 TeV v těžišťové soustavě zaznamenal 30. března 2010 ve 13:06 středoevropského času, což odstartovalo výzkumný program urychlovače LHC. Detektor ALICE je navržen hlavně pro srážky těžkých iontů, dvou jader olova. Významné datum proto experiment jsou první takové těžko-iontové srážky, které byly změřeny a zaznamenány 8. listopadu 2010.

Cíl experimentu

Motivace vědců zapojených do projektu ALICE jsou odpovědi na následující otázky:

  • Co se stane s hmotou zahřátou na 100000 krát vyšší teplotu než je teplota našeho Slunce?
  • Čím to je, že protony a neutrony váží stokrát více, než kvarky, ze kterých jsou složeny? 
  • Mohou kvarky uvězněné v běžně v protonech a neutronech existovat také volně?

Takové podmínky panovaly prvních 10 mikrosekund po Velkém Třesku na počátku vesmíru. Tyto podmínky je v laboratoři velice náročné vytvořit. Nejblíže se jim přiblížíme právě ve srážkách těžkých iontů při vysokých energiích. V současné době nejenergetičtější srážky na světě probíhají právě na urychlovači LHC, kde se čelně srazí dvě olověná jádra při energii 2.76 TeV na nukleonový pár, tj. celkem přes 570 TeV energie stlačené na několik kubických femtometrů (10-15 metru). Věříme, že při takové hustotě kvarky a gluony, do té doby uvězněné v protonech a neutronech nalétávajících olověných jader, budou existovat volně. Nalétávající ionty se rozpustí na kapku extrémně horké a husté hmoty, které říkáme kvark-gluonové plasma. Kapka kvark-gluonového plazmatu se pak rozpíná, chladne a nakonec se rozpadne (vymrzne) v částice, které zaznamenají detektory experimentu ALICE.

Česká účast

Česká účast na experimetnu ALICE zahrnuje návrh a stavbu již nainstalovaného systému křemíkových driftových detektorů (SDD), vnitřního dráhového systému (ITS) a vývoj budoucího dopředného elektromagnetického kalorimetru (FOCAL). Aktivitou mnoha pracovníků je analýza dat z experimentu ALICE, identifikace jednotlivých částic, jejich vlastností a jejich význam pro poznání základních vlastností hmoty.

Více v ALICE Fyzikální skupiny.

Schéma experimentu ALICEPopis experimentu

Experiment ALICE se nachází asi 80 metrů pod povrchem ve velké jeskyni v přístupovém bodě P2 urychlovače LHC. Do velkého magnetu L3 jsou vměstnány válcové detektory s 2π azimutálním pokrytím. Nejblíže srážkové oblasti se nachází vnitřní dráhový systém (Inner Tracking System) složený ze 6 vrstev křemíkových detektorů, první dvě vrstvy pixelových detektorů (SPD), dvě vrstvy driftových detektorů (SDD) a dvě vrstvy křemíkových stripových detektorů (SSD). Hlavním detektorem je válcová časová projekční komora (Time Projection Chamber), která je schopna registrovat tisíce drah, které v ní zanechávají nabité částice vylétávající ze srážky. TPC je naplněna plynem, který je průletem částic ionizován a vzniklé volné elektrony jsou sebrány na obou koncích komory. Posledními dvěma detektory s plným azimutálním pokrytím je Transition Radiation Detector (TRD) a Time Of Flight (TOF), který slouží k měření času letu částic od jejich vzniku ve srážce. V dopředné oblasti se nachází dlouhé mionové rameno, které slouží pro měření těchto velmi pronikavých částic a jehož součástí je velký dipólový magnet. Součástí ALICE jsou ještě další detektory (EMCAL, DCAL, PHOS, HMPID) s omezeným prostorovým pokrytím určené k přesnějšímu měření specifických druhů částic.

Program těžko-iontových srážek je na programu jeden měsíc v roce (srážky protonů zbytek roku), prozatím jsou analyzována data ze dvou úspěšných let, 2010 a 2011. Kolaborace ALICE vydala množství vědeckých publikací o produkci částic a vlastnostech hmoty při dosud největší energii dosažené v laboratoři.

Odkazy

Prihlaseni