დეტექტორი ALICE თავის აღნაგობას ხისტი გამა-სხივებით ხედავს

 ელემენტრული ნაწილაკების დეტექტორების საინტერესო განსაკუთრებულობა ”თვითდიაგნოსტიკის” უნარშია.   ნაწილაკების მახასიათებელთა აკურატული გაზომვებით, რომლებიც პროტონთა შეჯახებებით ჩნდებიან და დეტექტორის რამდენიმე ფენაში მიმდევრობით გადიან, იმ ნივთიერებათა გადანაწილებისა და სიმკვრივის დანახვა შეიძლება, რომლებისგანაც დეტექტორის ესა თუ ის ფენა შედგება. თავისებური, სამგანზომილებიანი ”რენტგენის სურათი” გამოდის, რომელიც თვითონ დეტექტორმა გადაიღო, ოღონდ არა რენტგენის სხივებით, არამედ მეტი ენერგიის ნაწილაკებით(გამა გამოსხივება – ელექტრომაგნიტური გამოსხივება უკიდურესად მცირე ტალღის სიგრძით – < 5×10⁻³ ნმ. ამის გამო მას ახასიათებს კარგად გამოხატული კორპუსკულარული(ნაწილაკური) და სუსტად გამოხატული ტალღური თვისებები. გამა კვანტები არიან მაღალი ენერგიის ფოტონები, 10⁵ევ–ზე მაღლა, თუმცა მკვეთრი საზღვარი მასა და რენტგენის გამოსხივებას შორის არ არსებობს. 1 – 100 კ.ევ. ენერგიაზე მათ განასხვავებენ წარმომქნელი წყაროების მიხედვით: თუ ის გამოსხივდება ბირთვული გადასვლებისას, მაშინ გამა გამოსხივებაა; თუ ელექტრონების ურთიერთქმედებებისას ან ატომურ ელექტრონულ გარსში გადასვლებისას, მაშინ რენტგენის გამოსხივება. ამ გამოსხივების წყაროებია: ატომური რეაქციები,ანიჰილაცია,ნეიტრალური პიონის დაშლა, მაღალი ენერგიების ელემენტარული ნაწილაკების გადახრა მაგნიტურ და ელექტრულ ველებში(სინქროტრონული გამოსხივება).
 გამა სხივები α და ß სხივებისაგან განსხვავებით არ გადაიხრებიან ელმაგნიტურ ველში და ახასითებთ მაღალი შეღწევადობის უნარი ერთნაირი ენერგიებისა და სხვა თანაბარი პირობების მიუხედავად. გამა კვანტები ახდენენ ნივთიერების იონიზაციას(საშიშია ცოცხალი ორგანიზმებისთვის), ამ დროს ხდება ფოტოეფექტი, კომპტონისეული გაბნევა, ელექტრონ–პოზიტრონული წყვილების გაჩენა, ფოტობირთვული პროცესები).
დეტექტორ ALICE-ს ”თვითდიაგნოსტიკის” ასეთი მაგალითი ჟურნალ CERN Courier-ის ბოლო გამოშვებაში გამოქვეყნდა.
ეს დეტექტორი, პირველ რიგში, ბირთვების შეჯახებათა შესასწავლად არის შექმნილი და განსხვავებული კონსტრუქცია აქვს, ვიდრე უნივრსალურ ATLAS და CMS(დიდი (ჰ)ადრონული კოლაიდერი). მისი ცენტრალური ნაწილი კრისტალებით, მეტალითა და ნახევარგამტარებით არ არის გამოვსებული. ის 88მ³ მოცულობის, გაზით ავსებული დრო-პროექციული კამერისგან შედგება, პლიუს მყარი მასალების მცირე რაოდენობა.
წარმოვიდგინოთ მცირე ენერგიის ფოტონი(ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის თვალსაზრისით), რომელიც პროტონების შეჯახებაში, ცილინდრის ცენტრალურ ნაწილში დაიბადა და რაღაც მიმართულებით გაფრინდა. გზაზე ის, კამერაში არსებული გაზისა და მყარი მასალის შემადგენელ ნივთიერებებს ეჯახება, ელექტრონ-პოზიტრონულ(ანტიმატერია) წყვილად გადაქცევით, შეჯახების მომენტში. რაც უფრო მაღალია ნივთიერების ლოკალური სიმკვრივე, მით მაღალია ასეთი შეჯახების ალბათობა ამ ადგილზე.  დეტექტორის შიგა ნაწილი ფოტონის შესახებ ვერაფერს გაიგებს – ნაწილაკი ნეიტრალურია და არანაირ კვალს არ ტოვებს. თუმცა, ძალიან კარგად დაინახავს ელექტრონსა და პოზიტრონს, რომლებიც იმ წერტილიდან ამოფრინდნენ, სადაც ფოტონი ატომს შეეჯახა. დეტექტორი მათ ტრაექტორიებს ძალიან კარგად აფიქსირებს და ფოტონის ელექტრონ-პოზიტრონულ წყვილად გარდაქმნის წერტილსაც მაღალი სიზუსტით აღადგენს. გამომდინარე იქიდან, რომ ამაჩქარებლის მუშაობის დროს ფოტონების აუარებელი რაოდენობა ჩნდება, ასეთი მოვლენების სტატისტიკის დაგროვებით, დეტექტორი ადგენს, თუ მის რომელ ნაწილში იქცევიან უფრო ხშირად ფოტონები ელექტრონ-პოზიტრონულ წყვილებად.  გამოსახულებაზე ALICE-ს მიერ 2012 წლისთვის მიღებული შედეგებით შექმნილი სურათია წარმოდგენილი, დეტექტორის 4 × 4-ზე მეტრის შიგა ნაწილის განივკვეთი(ანუ პროტონების კონათა მოძრაობის პერპენდიკულარულად). მოვლენათა რიცხვი, რომლებიც გამოსახულების ყოველ პიქსელზე(!) მოდის, იცვლება ერთიდან, გაზით სავსე კამერის პერიფერიაზე, ათეულობით ათასამდე კამერის ცენტრისკენ. ძალიან კარგად ჩანს დეტექტორის შიგნეულობა: რამდენიმე ფენა მის ცენტრში, გაზის კამერის კედლები, კარკასის ღეროები, სითბური იზოლაციის ეკრანი.
ეს ”სურათი” ყველაფრის არა მარტო დეტალურად დანახვის სშუალებას იძლევა, არამედ დამუხტული ნაწილაკების ენერგოდანაკარგების პირდაპირი გამოთვლის საშუალებასაც, როცა ისინი დეტექტორის ცენტრალურ ნაწილს გადიან. ერთია ნაწილაკების გავლის მოდელირება დეტექტორის აწყობამდე, მეორე კი მისი ნაწილების დათვალიერება ადგილზევე, ისეთ მდგომარეობაში, როგორშიც დეტექტორი ამ მომენტში იმყოფება. ამით, თავის მხრივ, ნაწილაკების იმპულსის გაზომვისას ცთომილებათა შემცირება ხდება, ამ მონაცემის ზუსტი გაზომვა დეტექტორ ALICE-ს ერთ-ერთი უმთავრესი თვისებაა.
რა თქმა უნდა, ALICE ერთად-ერთი დეტქტორია არაა, რომელსაც თავისი შიგნეულობის დათვალიერება შეუძლია. თუმცა სურათი ძალიან ლამაზი გამოვიდა!