Mirror, mirror on the wall
Authors/Creators
Description
RICH 2, one of the two Ring Imaging Cherenkov detectors of the LHCb experiment, is being prepared to join the other detector elements ready for the first proton-proton collisions at LHC.
The mirrors of the RICH2 detector are meticulously assembled in a clean room.
In a large dark room, men in white move around an immense structure some 7 metres high, 10 metres wide and nearly 2.5 metres deep. Apparently effortlessly, they are installing the two large high-precision spherical mirrors. These mirrors will focus Cherenkov light, created by the charged particles that will traverse this detector, onto the photon detectors.
Each spherical mirror wall is made up of facets like a fly's eye. Twenty-eight individual thin glass mirrors will all point to the same point in space to within a few micro-radians. The development of these mirrors has been technically demanding : Ideally they should be massless, sturdy, precise and have high reflectivity. In practice, though not massless, they are made from a mere 6 mm thin glass substrate covered with multilayer dielectric coatings of nanometre precision. A support structure, holds the mirrors without deforming them and enables high-precision alignment.
Once flat mirrors have also been installed, the detector will be closed and transported to pit 8 at the end of August. Transporting this 30-tonne beast safely, equipped as it is with precise and fragile optical components, will be another technical challenge of the kind routinely undertaken by the CERN transport services.
In the LHCb experiment, the RICH 2 detector is similar to its upstream partner, RICH 1. RICH 1 is currently in construction and will sport even thinner spherical mirrors made from beryllium with a flash of glass. The two detectors together will enable positive kaon identification up to a momentum of 100 GeV/c over the full acceptance of the experiment.
| Cherenkov light is emitted when a charged particle traverses a medium with a speed larger than the speed of light in that medium. It is an effect that arises when the messenger travels faster than the message, and can be compared to the bow wave from a boat on water or to the sonic shock wave created when a plane is breaking the sound barrier. The Cherenkov light is emitted in a circular cone with an opening angle defined by the speed of the particle and the refractive index of the medium. The spherical mirrors focus this light as a ring onto the photon detector plane. The precise measurement of this ring gives the velocity of the particle. | ||
Other (French)
RICH 2, l'un des deux détecteurs de rayonnement Chérenkov à focalisation annulaire de l'expérience LHCb, va bientôt rejoindre les autres éléments de l'expérience dans l'attente des premières collisions proton-proton au LHC.
Les miroirs du détecteur RICH2 sont assemblés en chambre propre avec minutie.
Dans une grande salle obscure, des hommes en blanc s'activent autour d'une immense structure d'environ 7 m de hauteur, 10 m de largeur et près de 2,5 m de profondeur. Sans effort apparent, ils installent les deux grands miroirs sphériques de haute précision. Ces miroirs vont focaliser sur les détecteurs de photons le rayonnement Chérenkov créé par les particules chargées qui traverseront RICH 2.
Chaque miroir sphérique est constitué de facettes, comme l'oeil d'une mouche. Vingt-huit miroirs distincts en verre mince seront orientés vers un même point de l'espace, à quelques microradians près. La mise au point de ce dispositif a été délicate du point de vue technique : idéalement, ces miroirs seraient dépourvus de masse, robustes, précis et parfaitement réfléchissants. En pratique, s'ils ont bien une masse, ils ne sont constitués que d'un simple substrat de verre de seulement 6 mm d'épaisseur couvert de revêtements diélectriques multicouches avec une précision de l'ordre du nanomètre. Une structure supporte les miroirs sans les déformer et permet un alignement extrêmement précis.
Une fois les miroirs plats installés, le détecteur sera fermé puis transporté au point 8 à la fin août. Déplacer en toute sécurité ce mastodonte de 30 tonnes, équipé de ses fragiles composants optiques de précision, constituera l'un de ces exploits techniques dont les spécialistes du transport du CERN sont coutumiers.
Dans l'expérience LHCb, le détecteur RICH 2 fait pendant à un dispositif semblable placé en amont, RICH 1. RICH 1, en cours de construction, sera muni de miroirs sphériques encore plus fins, en béryllium revêtu de verre. Ensemble, les deux détecteurs permettront d'identifier les kaons avec certitude, jusqu'à une impulsion de 100 GeV/c et sur la totalité de l'ouverture angulaire de l'expérience.
| Le rayonnement Chérenkov se produit lorsqu'une particule chargée traverse un milieu à une vitesse supérieure à celle de la lumière dans ce milieu. Le messager avance alors plus vite que le message ; on peut faire l'analogie avec la vague d'étrave d'un bateau ou encore l'onde de choc créée lorsqu'un avion franchit le mur du son. L'émission Cherenkov se fait sur un cône circulaire dont l'angle d'ouverture dépend de la vitesse de la particule et de l'indice de réfraction du milieu. Les miroirs sphériques focalisent cette lumière sous la forme d'un anneau dans le plan du détecteur de photons. La mesure précise de cet anneau donne la vitesse de la particule. | ||
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Additional details
Identifiers
- CDS
- 856206
- CDS Report Number
- BUL-NA-2005-087
- Aleph number
- 000037351MMD
Related works
- References
- Other: 000035194 (Other)