Dr. Grzegorz Kalicy és a DIRC technológia jövője
Dr. Grzegorz Kalicy, a Washington DC-i Katolikus Egyetem docense, vezető szerepet játszik a csúcsmodern DIRC (Detection of Internally Reflected Cherenkov light) technológia fejlesztésében, amely a részecskefizika jövőjében kulcsszerepet fog játszani az Electron-Ion Collider (EIC) kísérletek során. A részecskefizika világában elengedhetetlen, hogy a magas energiájú ütközések során keletkező hatalmas részecskeáradatot azonosítani tudjuk, hogy megértsük az Univerzum alapvető szerkezetét és a rá ható erőket.
A DIRC detektor, amely a részecskék áthaladása során kibocsátott gyenge fényt méri, jelentős fejlődésen ment keresztül az első, BaBar kísérletben való alkalmazása óta a Stanford Linear Accelerator Centerben (SLAC). Ma a kihívás az, hogy a technológiát még tovább fejlesszük.
Dr. Kalicy nemcsak a DIRC technológia fejlesztésének élén áll, hanem egy nemzetközi együttműködést is koordinál a következő generációs hpDIRC detektor megalkotásában. Ez a detektor a EIC kísérletekben kritikus szerepet fog játszani, mivel a részecskefizika alapvető szerkezetének feltárására készül.
A DIRC elve: Egyedülálló megoldás a részecskék azonosítására
A DIRC detektorok a Cherenkov fény megfigyelésén alapulnak, amely egyedi tulajdonságokkal rendelkezik, amikor a töltött részecskék egy közegen gyorsabban haladnak át, mint ahogy a fény utazik abban a közegben. A fény a különlegesen tervezett kvarc rudakban rekedt, és belső tükröződések révén irányítva, hasonlóan az optikai szálakhoz, hosszú távolságokon keresztül halad.
Ez a technológia különösen fontos az EIC kísérletek során, ahol minden ütközés során milliók keletkeznek, és a részecskék pontos azonosítása elengedhetetlen a mögöttes fizika megértéséhez. A DIRC technológia szépsége a kompakt méretében és abban rejlik, hogy képes működni a kísérletekben jellemző mágneses mezők között.
A hpDIRC: Egy újabb lépés előre
A hpDIRC egy drámai ugrást jelent az eredeti BaBar DIRC detektorhoz képest, amely 13 évnyi kutatásra és fejlesztésre épül. Dr. Kalicy és Dr. Jochan Schwiening a GSI-től kulcsszerepet játszottak a hpDIRC fejlesztésében, amely számos jelentős újítást hozott a technológia fejlődése szempontjából.
Az egyik legfontosabb áttörés a háromrétegű lencserendszer kifejlesztése volt, amely a Cherenkov fényt példa nélküli pontossággal képes fókuszálni. A hpDIRC detektor tervezése és validálása évekig tartó szimulációkat, prototípusokat és teszteket igényelt, hogy a legmagasabb szintű teljesítményt biztosítsák.
Az EIC és a DIRC technológia jövője
Jelenleg a csapat két fő hardverprojektre összpontosít, mielőtt a hpDIRC készüléket teljes méretű építésre előkészítenék. Az egyik a teljes rendszer prototípusának kifejlesztése, míg a másik a BaBar DIRC detektor régi kvarc rudak újrahasználatát célozza meg. A hpDIRC csapata már a jövőbeli innovációkon is dolgozik, beleértve az eXtreme-performance DIRC (xpDIRC) kifejlesztését, amely még tovább kívánja optimalizálni a részecskeazonosítást.
Érdekesség: A DIRC detektorok működési elve a Cherenkov fényre épül, amelyet először 1934-ben fedeztek fel, és azóta kulcsszerepet játszik a részecskefizika fejlődésében.
Források: Stanford Linear Accelerator Center, GSI, Katolikus Egyetem Washington DC, PANDA Barrel DIRC group, GlueX DIRC group.
