ALICE: Un acercamiento a la máquina y sus partes Juan Pablo Sánchez Grupo 1-31 Fundamentos de Física Moderna Universidad Nacional de Colombia

Introducción ALICE, conocido por sus siglas en inglés como A Large Ion Collider Experiment, es uno de los cuatro experimentos del LHC (Large Hadrons Collider) localizado en el CERN, Ginebra, Suiza. Es un detector multipropósito de iones pesados, diseñado principalmente para estudiar el fenómeno físico presente en las interacciones de gran energía de la materia, como las dadas, específicamente, para alcanzar una nueva fase de la matería conocida como QGP (Quark Gluon Plasma). El nivel de energía alcanzado por la colisión de estos iones es de aproximadamente 5.5 TeV/nucleon (5.5 electronvoltios por nucleon). Figura 1: Esquema con las partes del ALICE (izquierda) y una fotografía de la maquinaria (derecha).

¿Qué partes componen el ALICE? El sistema de rastreo de ALICE viene dado por dos regiones características. La primera esta compuesta por los siguientes elementos: Un sistema interno de rastreo de detectores de silicio de alta resolución (ITS), un TPC cilíndrico, tres matrices de identificación de partículas de “tiempo de vuelo” (TOF), radiación de transición (TRD), contadores Cerenkov (HMPID) y un calorímetro electromagnético (PHOS). La siguiente región incluye un espectrómetro de muones que está compuesto por un arreglo de receptores, un gran dipolo magnético y una serie de cámaras de activación sucesiva. Adicional a este, aparecen varios detectores pequeños, como el ZDC, PMD, FMD, T0 y V0. Estos últimos están localizados a ángulos pequeños. Figura 2: Detectores de silicio (SDD) utilizados en el ALICE. 1. Drift region 2. Guard regions

En esta zona, la nube de electrones es forzada a moverse desde el plano medio del detector hasta el lado n, pasando a través del arreglo de ánodos. El campo eléctrico que ejecuta dicho desplazamiento se consigue polarizando los pocos cátodos que se encuentran en las proximidades de los ánodos. El óxido, por ejemplo, presente en la superficie puede “encerrar” la señal de electrones, alterando los resultados de la simulación. Zona de recolección (“colection zone”) Figura 3: Bosquejo de la zona de recolección (izquierda) y estructura utilizada para la simulación de la zona de recolección.

La distribución potencial de electrones mostrada en la figura 3 (izquierda) da una idea clara del principio básico de operación de una cámara de silicio de desplazamiento (“silicon drift chamber”). Particularmente, se puede apreciar como la zona de recolección interrumpe el desplazamiento paralelo de los electrones sobre la superficie y obliga a los electrones a moverse hacia el ánodo. Figura 3: Resultados de la simulación de la zona de recolección. En esta figura se muestra la distribución potencial de los electrones en movimiento. Continuación

Referencias Referencia 1: Device simulation of the ALICE silicon drift detector Claudio Piemontea, Alexander Rashevskyb, Andrea Vacchi. Referencia 2: The Alice Experiment at the CERN LHC P. Kuijer a for The Alice collaboration a NIKHEF. Referencia 3: Results of ALICE experiment for the cosmic ray physics Martin A. Subieta Vasquez.