Eksperimentalna fizika jedra in osnovnih delcev

Vpis v letnik

SPLOŠNI DEL
1. Prehod nabitih delcev in fotonov skozi snov. Poprečna izguba energije težkih nabitih delcev (Bethe-Blochova formula). Doseg. Sevanje Čerenkova. Prehod elektronov skozi snov. Večkratno coulombsko sipanje. Energijsko stresanje (debeli in tanki absorberji, porazdelitev Landaua). Interakcije fotonov (koherentno sipanje, fotoefekt, comptonski efekt, tvorba parov).
2. Identifikacija delcev: Meritev dE/dx pri nizkih energijah. Meritev časa preleta. Večkratno merjenje specifične ionizacije. Števci Čerenkova (pragovni detektor, Ring Imaging Čerenkov Counter – RICH). Prehodno sevanje (transition radiation). Detekcija nevtronov in nevtrinov.
3. Merjenje energij: Nizkoenergijske metode za določevanje energij nabitih delcev, fotonov in nevtronov. Fano faktor. Elektromagnetni kalorimetri. Hadronski kalorimetri. Umerjanje in kontrola kalorimetrov. Atmosfera kot kalorimeter.
POSEBNI DEL
1. Polvodniški detektorji: Osnovne značilnosti polvodniških detektorjev. Čisti (intrinsic) in kompenzirani polvodniki. Dioda kot detektor sevanja. Pozicijsko-občutljivi silicijevi detektorji (konstrukcija in uporaba).
2. Scintilacijski detektorji: Osnovne značilnosti. Organski scintilatorji (kristali, tekočine, plastiki). Anorganski kristali. Plini in stekla. Izkoristek za različne vrste sevanja. Linearnost.
3. Ionizacijski detektorji: Mehanizem ionizacije in transport ionov in elektronov v plinih. Cilindrični proporcionalni števec. Mnogožični proporcionalni števci, načini odčitavanja signala, izkoristek. Drift komore. Time projection chamber (TPC). Tekočinski ionizacijski detektorji.
4. Elektronska obdelava signalov: Ojačevalna stopnja s transistorji. Diskriminator. Predojačevalci (napetostno, tokovno in nabojno občutljivi; izvedbe povratnih zvez). Linearni ojačevalnik s povratno zvezo. Oblikovanje sunkov (z RC, z zakasnilno linijo). Pomen izravnave pol-ničla. Obnavljanje osnovnega nivoja. Izvori šuma ter vpliv oblikovanja sunkov na razmerje signal-šum.
5. Elementi transporta žarkov nabitih delcev: Kvadrupolne leče (linearna transformacija, dublet, efektivna dolžina). Invarianca faznega prostora. Sektorski magnet s homogenim poljem. Popis transporta snopa z žarkovno elipsko (matrike in funkcija envelope).

• W.R. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag, Berlin 1986.
• T. Ferbel (editor), Experimental Techniques in High-Energy Nuclear and Particle Physics, 2nd Edition, World Scientific 1991.
• F. Sauli (editor), Instrumentation in High Energy Physics, World Scientific 1992.
• K. Kleinknecht, Detectors for Particle Radiation, Cambridge University Press 1987.
• H. Wiedermann, Particle Accelerator Physics, Springer-Verlag 1993.
• G.F. Knoll, Radiation Detection and Measurement, J. Wiley, New York 1979 (tudi novejša izdaja).
• K.G. Steffen, High Energy Beam Optics, Interscience Publishers 1996.

Študent spozna osnovne metode eksperimentiranja na področju fizike jedra in osnovnih delcev.
Predmetno specifične kompetence: Poznavanje in razumevanje interakcij osnovnih delcev z materiali, nastanka in zaznavanja električnih signalov, njihove obdelave in zajemanja. Poznavanje metod merjenja energije in določanja identitete. Sposobnost načrtovanja eksperimentalnih aparatur in dela z njimi.

Znanje in razumevanje:
Pridobitev praktičnega znanja na različnih področjih eksperimentalne fizike jedra in osnovnih delcev in astrofizike
Uporaba:
Sposobnost dela s kompleksnimi aparaturami. Razumevanje kritičnih parametrov pri poskusih na področju eksperimentalne fizike jedra in osnovnih delcev in astrofizike, sposobnost načrtovanja meritev.
Refleksija:
Kritično ovrednotenje parametrov eksperimentalnih aparatur, njihove natančnosti in zanesljivosti.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet:
Sposobnost dela na kompleksnih aparaturah, zajemanja podatkov in njihovega zbiranja ter analize. Sposobnost določanja natančnosti meritve.

Predavanja, vaje, domače naloge, konzultacije.

2 kolokvija namesto izpita iz vaj, domača naloga, izpit iz vaj
Izpit iz teorije
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

1. I. Adachi et al. [Belle Collaboration], Measurement of B- tau- nu with a Hadronic Tagging Method Using the Full Data Sample of Belle, Phys. Rev. Lett. 110 (2013) 131801
2. I. Adachi et al., Precise measurement of the CP violation parameter sin2phi_1 in B0 c c K0 decays, Phys. Rev. Lett. 108 (2012) 171802
3. P. Križan, Overview of particle identification techniques, Nucl. Instrum. Meth. A706 (2013) 48.