Estrutura e funcionamento do Detector ATLAS
Aqui você irá conhecer a estrutura do Detector ATLAS e como é que as partículas interagem com o material do detector para poderem ser detectadas. Pode aprender este tópico através de pequenos vídeos ou lendo textos.


Os produtos das colisões protão-protão são detectados pelo detector ATLAS (que significa "A Toroidal LHC ApparatuS" ou um aparelho toroidal para LHC). Dois pacotes de partículas, cada um com cerca de 100 mil milhões de protões, colidem frontalmente depois de terem sido acelerados em direcções opostas no LHC. Contudo não é possível prever que partes de um protão irão colidir com que partes do outro protão, ou que protões é que irão colidir frontalmente. Ocasionalmente, os protões são apenas desviados (dispersão) quando se cruzam os pacotes. Quando há uma colisão frontal entre protões, formam-se novas partículas. A partir dos dados, os físicos conseguem reconstruir os processos que terão ocorrido na colisão. Mas isto só é possível depois de compreenderem muito bem o funcionamento do detector. Assim, iremos agora prestar atenção a este ponto.

ATLAS em pequenos vídeos



ATLAS em textos e imagens
Na galeria de imagens que se seguem, poderá encontrar uma breve descrição da estrutura e funcionamento de cada parte do Detector ATLAS.
  • O Detector ATLAS é um detector abrangente. Está instalado em LHC para procurar novas pistas de como o universo foi formado e quais os seus constituintes elementares. Com a ajuda do Detector ATLAS, os físicos procuram detectar as partículas formadas nas colisões protão-protão e caracterizar as suas propriedades, como por exemplo o momento linear/quantidade de movimento, a carga eléctrica, e a energia. Para este fim foi construído um detector com um tamanho colossal, aproximadamente cilíndrico com um diâmetro de 25 metros e um comprimento de 44 metros! O detector é constituído por vários sub-detectores, cada um com uma tarefa específica, arranjados numa estrutura tipo camadas-de-cebola em redor do tubo de feixe (o tubo do LHC onde circulam os protões).
  • Os detectores de traços detectam partículas com carga eléctrica, e medem as suas posições em função do tempo. Como os detectores de traços estão envolvidos por um campo magnético homogéneo, as trajectórias são deflectidas pela acção deste campo. Com a reconstrução da curvatura da trajectória, pode-se calcular o momento linear da partícula e determinar a sua carga eléctrica. A interacção entre as partículas produzidas na colisão e o material dos detectores de traços é muito pequena, as partículas depositam nestes detectores apenas um bocadinho da sua energia.
  • No calorímetro electromagnético ("LAr electromagnetic barrel") são detectadas as partículas e antipartículas que interagem com a matéria maioritariamente através da interacção electromagnética (principalmente, fotões, electrões e positrões). Quase toda a energia destas partículas e antipartículas é absorvida pelo calorímetro elecromagnético e transformada num sinal eléctrico. A intensidade do sinal é uma medida da energia da partícula que é assim destruída.
  • No calorímetro hadrónico ("Tile barrel") são detectadas partículas que interagem maioritariamente através da interacção forte, como as partículas constituídas por quarks e/ou antiquarks, por exemplo os protões e neutrões. O método de detecção é similar ao do calorímetro electromagnético, mas para absorver toda a energia é necessário muito mais matéria, e assim este calorímetro também é maior do que o calorímetro electromagnético.
  • Os muões depositam apenas uma pequena fracção da sua energia nos calorímetros, e são, conjuntamente com os neutrinos que não são detectados, as únicas partículas que atravessam todas as camadas do Detector ATLAS. Assim, estão colocadas uns detectores de partículas carregadas na camada exterior de ATLAS, para detectar a passagem destes muões. São chamadas as Câmaras de Muões. Em ATLAS, as Câmaras de Muões estão envolvidas num campo magnético adicional para medir o momento linear com uma grande precisão. Este campo magnético adicional é provocado por grandes magnetes toroidais (daí o "T" no nome ATLAS). As Câmaras de Muões são constituídas por milhares de longos tubos cheios de gás, com um fio longitudinal no centro de cada tubo. Um muão que passe através do tubo, ionisa o gás libertando electrões e criando iões positivos, que se deslocam para o fio e para a parede do tubo devido a uma grande diferença de potencial eléctrico entre o tubo e o fio, criando assim um sinal eléctrico mensurável.