Nghiên cứu ảnh hưởng của neutron lên detector CDC trong thí nghiệm Belle II

• Tác giả: Đồng Văn Thanh
• Người hướng dẫn: Ts. Trần Ngọc Tiềm
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của neutron lên detector CDC trong thí nghiệm Belle II
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Mục đích của thí nghiệm Belle II
• 1.2. Vi phạm đối xứng CP và Vật lý B
• 1.2.1. Vi Phạm đối xứng C, P và CP
• 1.2.2. Vi phạm đối xứng CP trong hệ Kaon
• 1.2.3. Pha trộn quark và ma trận CKM
• 1.2.4. Vi Phạm CP trong hệ B
• 1.3. Máy gia tốc SuperKEKB
• 1.3.1. Máy gia tốc SuperKEKB
• 1.3.2. Luminosity của máy gia tốc SuperKEKB
• 1.3.3. Detector Belle II
• 2. CHƯƠNG 2: PHÔNG DO CHÙM TIA GÂY RA TRONG THÍ NGHIỆM BELLE II
• 2.1. Các loại phông do chùm tia gây ra
• 2.2. Bức xạ Synchroton
• 2.3. Hiệu ứng Touschek
• 2.4. Tốc độ của hiệu ứng Touschek
• 2.5. Tiết diện tán xạ Bhabha
• 2.6. Tán xạ với không khí
• 2.7. Phát bức xạ hãm
• 2.8. Tốc độ tán xạ chùm tia không khí
• 3. CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA PHÔNG DO CHÙM TIA GÂY RA LÊN DETECTOR CDC
• 3.1. Mô phỏng phông do chùm tia gây ra
• 3.2. Ảnh hưởng của phông lên detector CDC
• 3.2.1. Phông do các hạt tích điện gây ra trong detector
• 3.2.2. Hệ bảng mạch của detector CDC (Front-End Electronics)
• 3.2.2.1. Ảnh hưởng của tia gamma và hạt mang điện
• 3.2.2.2. Ảnh hưởng của neutron
• 4. CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH CÁC VỊ TRÍ SINH NEUTRON VÀ THIẾT KẾ CHE CHẮN
• 4.1. Xác định nguồn gốc của các neutron trên hệ bảng mạch
• 4.2. Che chắn neutron
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về thí nghiệm Belle II và detector CDC

Thí nghiệm Belle II là một trong những dự án nghiên cứu vật lý hạt tiên phong, được nâng cấp từ thí nghiệm Belle. Mục tiêu chính của thí nghiệm này là nghiên cứu vi phạm đối xứng CP và các quá trình vật lý liên quan đến meson B. Detector CDC (Central Drift Chamber) là một phần quan trọng trong hệ thống thí nghiệm, giúp phát hiện và phân tích các hạt sinh ra từ các va chạm năng lượng cao. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của neutron lên detector CDC là rất cần thiết để đảm bảo độ chính xác của các kết quả thu được trong thí nghiệm.

1.1. Mục đích và ý nghĩa của thí nghiệm Belle II

Thí nghiệm Belle II nhằm mục đích khám phá các hiện tượng vật lý mới thông qua việc nghiên cứu các phân rã hiếm của meson B. Việc nâng cấp từ Belle lên Belle II giúp tăng độ sáng (luminosity) lên 40 lần, cho phép thu thập dữ liệu phong phú hơn và chính xác hơn. Điều này có thể giúp xác định các tham số trong mô hình chuẩn và tìm kiếm các lý thuyết mới.

1.2. Giới thiệu về detector CDC trong thí nghiệm Belle II

Detector CDC là một trong những thiết bị chính trong thí nghiệm Belle II, có nhiệm vụ phát hiện các hạt sinh ra từ va chạm. Nó sử dụng công nghệ buồng trôi để theo dõi các hạt mang điện và cung cấp thông tin về quỹ đạo của chúng. Việc hiểu rõ cấu trúc và hoạt động của detector CDC là rất quan trọng để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài như neutron.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu ảnh hưởng của neutron

Trong thí nghiệm Belle II, phông do chùm tia gây ra có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của detector CDC. Neutron, với khả năng tương tác thấp với vật chất, có thể gây ra các hiệu ứng không mong muốn, làm giảm chất lượng dữ liệu thu thập được. Việc xác định và đánh giá ảnh hưởng của neutron là một thách thức lớn trong nghiên cứu này.

2.1. Các nguồn phát neutron trong thí nghiệm

Neutron có thể phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau trong thí nghiệm, bao gồm các va chạm hạt và bức xạ từ các thiết bị xung quanh. Việc xác định chính xác nguồn gốc của neutron là rất quan trọng để thiết kế các biện pháp che chắn hiệu quả.

2.2. Tác động của neutron lên detector CDC

Neutron có thể gây ra các hư hại trong hệ thống điện tử của detector CDC, ảnh hưởng đến khả năng phát hiện và phân tích tín hiệu. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng neutron có thể làm tăng tỷ lệ lỗi trong việc ghi nhận các sự kiện, dẫn đến việc giảm độ chính xác của các kết quả thu thập được.

III. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của neutron lên detector CDC

Để nghiên cứu ảnh hưởng của neutron lên detector CDC, các phương pháp mô phỏng và thực nghiệm đã được áp dụng. Việc sử dụng các mô hình toán học để mô phỏng tương tác của neutron với vật liệu detector giúp hiểu rõ hơn về các hiệu ứng xảy ra. Đồng thời, các thí nghiệm thực tế cũng được thực hiện để thu thập dữ liệu và kiểm chứng các mô hình.

3.1. Mô phỏng tương tác của neutron với detector

Các mô hình mô phỏng cho phép nghiên cứu chi tiết về cách neutron tương tác với các thành phần của detector CDC. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng giúp dự đoán các hiệu ứng có thể xảy ra và đánh giá mức độ ảnh hưởng của chúng đến kết quả thí nghiệm.

3.2. Thí nghiệm thực tế để kiểm chứng mô hình

Các thí nghiệm thực tế được thực hiện để thu thập dữ liệu về ảnh hưởng của neutron lên detector CDC. Dữ liệu thu thập được sẽ được so sánh với các kết quả mô phỏng để xác định độ chính xác của các mô hình và điều chỉnh nếu cần thiết.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng neutron có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của detector CDC. Việc xác định chính xác các nguồn phát neutron và thiết kế các biện pháp che chắn hiệu quả là rất cần thiết để nâng cao độ chính xác của thí nghiệm. Các kết quả này không chỉ có giá trị trong thí nghiệm Belle II mà còn có thể áp dụng cho các thí nghiệm vật lý hạt khác.

4.1. Kết quả thu được từ nghiên cứu ảnh hưởng của neutron

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng neutron có thể làm tăng tỷ lệ lỗi trong việc phát hiện các sự kiện, ảnh hưởng đến độ chính xác của các kết quả thu thập được. Các số liệu thu thập được từ thí nghiệm cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp che chắn hiệu quả.

4.2. Ứng dụng của kết quả nghiên cứu trong các thí nghiệm khác

Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của neutron lên detector CDC có thể được áp dụng cho các thí nghiệm vật lý hạt khác, giúp cải thiện độ chính xác và độ tin cậy của các thiết bị phát hiện. Điều này có thể mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu trong lĩnh vực vật lý hạt cơ bản.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của neutron lên detector CDC trong thí nghiệm Belle II đã chỉ ra những thách thức và cơ hội trong việc cải thiện độ chính xác của các kết quả thu thập được. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các biện pháp che chắn hiệu quả sẽ là một phần quan trọng trong các thí nghiệm vật lý hạt trong tương lai.

5.1. Tóm tắt các phát hiện chính

Nghiên cứu đã xác định được các nguồn phát neutron và ảnh hưởng của chúng đến hoạt động của detector CDC. Các kết quả thu thập được cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp che chắn hiệu quả để nâng cao độ chính xác của thí nghiệm.

5.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Triển vọng nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới để giảm thiểu ảnh hưởng của neutron và cải thiện độ chính xác của các thiết bị phát hiện. Điều này sẽ góp phần quan trọng vào việc khám phá các hiện tượng vật lý mới trong lĩnh vực vật lý hạt.