大学物理学家，工程师升级大型强子对撞机传感器

莱斯大学将获得300万美元用于大型强子对撞机(LHC)下一轮升级的直接工作，但它将承担更多的责任。

莱斯大学的物理学家卡尔·埃克伦德将负责美国国家科学基金会7700万美元资金的大约一半，这些资金将用于帮助建造粒子加速器，它以发现希格斯玻色子而闻名，能够更好地发现关于基本物质的更深的真理。

Ecklund和他的Rice同事长期以来一直参与紧凑介子螺线管(CMS)，这是大型强子对撞机的两个主要实验之一，一个埋在法国和瑞士边境土地下的17英里环。

CMS探测质子碰撞后喷射出的粒子的速度和路径，并能存活几分之一秒。这些探测器记录并传输数据，科学家随后分析这些数据，以寻找独特或未知粒子的证据，从而提供有关宇宙的新知识。

CMS只是与对撞机本身相比比较紧凑;装有传感器的同心管阵列重达13000吨，拆卸升级是一项艰巨的任务。这就是为什么大型强子对撞机会周期性地关闭几年。

“这些碰撞被探测器包围着，就像俄罗斯娃娃一样嵌套着，”Ecklund说，他正在协调升级CMS的内部跟踪器及其最内部的组件——像素探测器。“一层又一层的探测器。埋在里面的电子设备不完全像摄像头传感器，但也很接近。

“我们正在探测器内部建造一个相当于数据中心的东西，”他解释说，组成探测器的4352个传感器，大约有两个火柴盒那么大，每个传感器相当于一个20亿像素的相机，大约有20亿像素，每秒拍摄4000万帧。Rice负责光纤接口，收集并将数据传输到大约100米外的存储单元。

Ecklund说，内部和外部CMS传感器的新组件的设计、建造和测试已经开始。内部传感器正在升级，传输的数据量是当前版本的10倍。

这应该跟得上对撞机本身。由欧洲核子研究组织(CERN)运营的大型强子对撞机目前正在关闭进行升级，为计划于2021年5月开始的第三轮实验做准备。新的资金将用于2027年的第4次运行，这是更强大的高亮度LHC的第一次运行。

Ecklund和他的团队并不是唯一致力于CMS升级的莱斯大学科学家。物理学家保罗·帕德利(Paul Padley)参与了传感器外圈的设计和建造。“我们在GEMs(气体电子倍增器)上所做的与卡尔在像素上所做的非常相似，”帕德利说。“我们正在为这些信号构建电子接口。”

紧凑介子螺线管(CMS)的图解，它是大型强子对撞机的一部分。CMS探测质子碰撞释放出的粒子的速度和路径。这些探测器记录并传输数据，科学家随后分析这些数据，以寻找独特或未知粒子的证据，从而提供有关宇宙的新知识。欧洲核子研究中心/莱斯大学提供[/说明]

他说:“大型强子对撞机的目的是发现希格斯玻色子，但真正的目的是制造大量的希格斯玻色子，并将它们用作发现的工具。”

“我们认为希格斯粒子是一个入口，是一种超越标准模型的物理方法，”Ecklund说。

莱斯大学

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-副主编Chris Vavra编辑控制工程、CFE媒体与技术、cvavra@cfemedia.com。

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