Time projection chamber
இயற்பியலில், டைம் ப்ரொஜெக்ஷன் சேம்பர் (டி. பி. சி) என்பது ஒரு வகை துகள் கண்டறிதலாகும், இது ஒரு துகள் பாதை அல்லது தொடர்புகளின் முப்பரிமாண புனரமைப்பைச் செய்ய ஒரு உணர்திறன் கொண்ட அளவு வாயு அல்லது திரவத்துடன் மின்சார புலங்கள் மற்றும் காந்தப்புலங்களின் கலவையைப் பயன்படுத்துகிறது. அசல் டி. பி. சி 1970 களின் பிற்பகுதியில் லாரன்ஸ் பெர்க்லி ஆய்வகத்தில் அமெரிக்க இயற்பியலாளரான டேவிட் ஆர். நிக்ரென் என்பவரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. அதன் முதல் பெரிய பயன்பாடு PEP-4 டிடெக்டரில் இருந்தது, இது SLAC இல் PEP சேமிப்பு வளையத்தில் 29 GEV எலக்ட்ரான்-பாசிட்ரான் மோதல்களை ஆய்வு செய்தது. ஒரு நேரத் திட்ட அறை ஒரு நிலை-உணர்திறன் எலக்ட்ரான் சேகரிப்பு அமைப்புடன் ஒரு மின்சார புலத்தில் வாயு நிரப்பப்பட்ட கண்டறிதல் அளவைக் கொண்டுள்ளது. அசல் வடிவமைப்பு (மற்றும் மிகவும் பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் ஒன்று) பல கம்பி விகிதாசார அறைகள் (எம். டபிள்யூ. பி. சி) இறுதி தட்டுகளாக ஒரு உருளை அறை ஆகும். அதன் நீளத்துடன், அறை ஒரு மைய உயர் மின்னழுத்த மின்முனை வட்டு மூலம் பகுதிகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது, இது மையத்திற்கும் இறுதி தட்டுகளுக்கும் இடையில் ஒரு மின்சார புலத்தை நிறுவுகிறது. மேலும், வாயுவின் அயனியாக்கத்திலிருந்து வரும் எலக்ட்ரான்களின் பரவலைக் குறைப்பதற்காக, மின்சார புலத்திற்கு இணையாக, சிலிண்டரின் நீளத்தில் ஒரு காந்தப்புலம் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. டிடெக்டர் வாயு வழியாகச் செல்லும்போது, ஒரு துகள் அதன் பாதையில் முதன்மை அயனியாக்கத்தை உருவாக்கும். அயனியாக்கம் நிகழ்விலிருந்து இறுதியில் எம். டபிள்யூ. பி. சி. க்கு நகரும் நேரத்தை அளவிடுவதன் மூலம் z ஒருங்கிணைப்பு (சிலிண்டர் அச்சில்) தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இது ஒரு சறுக்கல் அறையின் வழக்கமான நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படுகிறது. இறுதியில் உள்ள எம். டபிள்யூ. பி. சி அசிமுத்தல் திசையில் உள்ள அனோட் கம்பிகளுடன் ஏற்பாடு செய்யப்பட்டுள்ளது, இது ரேடியல் ஒருங்கிணைப்பு பற்றிய தகவல்களை வழங்குகிறது, r. அசிமுத்தல் திசையைப் பெற, ஒவ்வொரு கேத்தோடு தளமும் ரேடியல் திசையில் கீற்றுகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில் நிலை-உணர்திறன் எலக்ட்ரான் பெருக்கம் மற்றும் கண்டறிதல் ஆகியவற்றின் பிற வழிகள் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, குறிப்பாக அணு இயற்பியலில் நேரத் திட்ட அறைகளின் அதிகரித்த பயன்பாட்டுடன் இணைந்து. இவை வழக்கமாக ஒரு பிரிக்கப்பட்ட அனோட் பிளேட்டை ஒரு ஃபிரிஸ்ச் கிரிட் அல்லது வாயு எலக்ட்ரான் பெருக்கி போன்ற செயலில் உள்ள எலக்ட்ரான்-பெருக்க உறுப்புடன் இணைக்கின்றன. இந்த புதிய டி. பி. சி. க்கள் ஒரு தட்டையான வடிவியல் அல்லது ரேடியல் புலம் கொண்ட ஒரு சிலிண்டருக்கு ஆதரவாக ஒரு அச்சு புலம் கொண்ட ஒரு சிலிண்டரின் பாரம்பரிய வடிவவியலிலிருந்து விலகிச் செல்கின்றன. துகள் இயற்பியலில் முந்தைய ஆராய்ச்சியாளர்கள் வழக்கமாக CERN NA49 மற்றும் NA35 சோதனைகள் போன்ற கற்றை கோட்டிற்கு மேலே அல்லது கீழே நேரடியாக அமைக்கப்பட்ட மிகவும் எளிமையான பெட்டி வடிவ வடிவ வடிவவியலைப் பயன்படுத்தினர். 1974 ஆம் ஆண்டில், வில்லியம் ஜே. வில்லிஸ் மற்றும் வெல்ஜ்கோ ராடெகா ஆகியோர் திரவ ஆர்கான் டிடெக்டர்களில் மொத்த உறிஞ்சுதல் கலோரிமீட்டர் ஒரு வாயு அயனியாக்கம் டிடெக்டரில் பொதுவாக நிகழும் பெருக்கம் இல்லாமல் சாத்தியமாகும் என்பதை நிரூபித்தனர். இந்த முக்கியமான தொழில்நுட்பம் நிக்ரெனின் அசல் வடிவமைப்பின் அடிப்படையில் ஒரு நேரத் திட்ட அறையின் சாத்தியத்தை செயல்படுத்தியது, ஆனால் திரவ ஆர்கானை வாயுவுக்குப் பதிலாக உணர்திறன் ஊடகமாகப் பயன்படுத்தியது. 1976 ஆம் ஆண்டில், கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகம், இர்வின் மற்றும் கலிபோர்னியா இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜி ஆகியவற்றின் ஒத்துழைப்பாளர்களுடன் ஹெர்பர்ட் எச். சென், நேரத் திட்ட அறையில் (எல்ஆர்டிபிசி) திரவ ஆர்கானின் ஆரம்பகால பயன்பாடுகளில் ஒன்றை முன்மொழிந்தார். அத்தகைய கண்டறிதலுடன் செனின் ஆரம்ப இலக்குகள் நியூட்ரினோ-எலக்ரான் சிதறலைப் படிப்பதாகும், ஆனால் இலக்குகள் சூரிய அல்லது அண்ட நியூட்ரினோக்கள் அல்லது புரோட்டான் சிதைவை அளவிடுவதற்கு உருவானது. 1977 ஆம் ஆண்டில், கார்லோ ரூபியா சுயாதீனமாக, கிட்டத்தட்ட ஒரே நேரத்தில், அரிய நிகழ்வு துகள் இயற்பியல் சோதனைகளுக்காக CERN இல் ஒரு LARTPC ஐ உருவாக்க முன்மொழிந்தார். கண்டறிதல் வடிவமைப்பு மற்றும் பண்புகள் திரவ ஆர்கான் பல காரணங்களுக்காக ஒரு உணர்திறன் ஊடகமாக சாதகமானது. ஆர்கான் ஒரு உன்னதமான உறுப்பு, எனவே மறைந்து வரும் எலக்ட்ரோநெக்டிவிட்டி என்பது அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சால் உற்பத்தி செய்யப்படும் எலக்ட்ரான்கள் டிடெக்டர் ரீட்அவுட்டை நோக்கி நகரும்போது உறிஞ்சப்படாது என்பதாகும். ஒரு ஆற்றல்மிக்க சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் கடந்து செல்லும்போது ஆர்கானும் ஒளிரும், கடந்து செல்லும் துகள் மூலம் ஆர்கானில் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட ஆற்றலுக்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும் பல ஒளிரும் ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகிறது. திரவ ஆர்கான் ஒப்பீட்டளவில் மலிவானது, இது பெரிய அளவிலான திட்டங்களை பொருளாதார ரீதியாக சாத்தியமாக்குகிறது. இருப்பினும், திரவ ஆர்கானை ஒரு உணர்திறன் ஊடகமாகப் பயன்படுத்துவதற்கான முதன்மை உந்துதல்களில் ஒன்று அதன் அடர்த்தி ஆகும். நைக்ரெனின் டி. பி. சி வடிவமைப்பில் பயன்படுத்தப்படும் வாயுவை விட திரவ ஆர்கான் சுமார் ஆயிரம் மடங்கு அடர்த்தியானது, இது ஒரு துகள் ஒரு டிடெக்டரில் சுமார் ஆயிரம் காரணி மூலம் தொடர்பு கொள்ளும் வாய்ப்பை அதிகரிக்கிறது. நியூட்ரினோ-நியூக்ளியன் தொடர்பு குறுக்குவெட்டுகள் சிறியதாக இருக்கும் நியூட்ரினோ இயற்பியலில் இந்த அம்சம் குறிப்பாக பயனுள்ளதாக இருக்கும். ஒரு வழக்கமான எல். ஏ. ஆர். டி. பி. சி. யின் உடல் மூன்று பகுதிகளால் ஆனது. டிடெக்டரின் ஒரு பக்கத்தில் உயர் மின்னழுத்த கேத்தோடு தளம் உள்ளது, இது டி. பி. சி முழுவதும் ஒரு சறுக்கல் மின்சார புலத்தை நிறுவ பயன்படுகிறது. இது அமைக்கப்படும் சரியான மின்சார ஆற்றல் டிடெக்டர் வடிவவியலைப் பொறுத்தது என்றாலும், இந்த உயர் மின்னழுத்த கேத்தோடு பொதுவாக டிடெக்டர் முழுவதும் 500 வி/செமீ ஒரு சறுக்கல் புலத்தை உருவாக்குகிறது. கேத்தோடு தளத்தின் எதிர் பக்கத்தில் கேத்தோடு தளத்தை விட மிக அதிக (குறைவான எதிர்மறை) ஆற்றலில் அமைக்கப்பட்ட அனோட் கம்பி தளங்களின் தொகுப்பு உள்ளது. ஒவ்வொரு தளமும் அதன் அண்டை நாடுகளிலிருந்து ஒரு சிறிய இடைவெளியால் பிரிக்கப்படுகிறது, பொதுவாக 1 செமீ வரிசையில். ஒரு தளம் ஒரு சில மில்லிமீட்டர்கள் இடைவெளியில் பல இணையான கடத்தும் கம்பிகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் செங்குத்துடன் ஒப்பிடுகையில் கம்பிகள் சார்ந்திருக்கும் கோணம் தளத்திற்கு தளத்திற்கு மாறுபடும். ஒன்றாக, இந்த விமானங்கள் சறுக்கல் எலக்ட்ரான்களிலிருந்து சமிக்ஞைகளைப் படிக்கின்றன. N அனோட் கம்பி தளங்களைக் கொண்ட ஒரு டிடெக்டரைப் பொறுத்தவரை, உள் N−1 தளங்கள் தூண்டல் தளங்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இவை வெளிப்புற தளத்தை விட குறைந்த (அதிக எதிர்மறை) ஆற்றல்களில் அமைக்கப்படுகின்றன, இது சறுக்கல் எலக்ட்ரான்களை அவற்றின் வழியாக செல்ல அனுமதிக்கிறது, இது நிகழ்வு புனரமைப்புக்கு பயன்படுத்தப்படும் சமிக்ஞைகளைத் தூண்டுகிறது. வெளிப்புற தளம் சேகரிப்பு தளம் என்று அழைக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் இந்த கம்பிகளில் சறுக்கல் எலக்ட்ரான்கள் சேகரிக்கப்பட்டு கூடுதல் சமிக்ஞைகளை உருவாக்குகின்றன. வெவ்வேறு கம்பி நோக்குநிலைகளுடன் பல விமானங்களைக் கொண்டிருப்பது இரு பரிமாண நிகழ்வு புனரமைப்பை அனுமதிக்கிறது, அதே நேரத்தில் மூன்றாவது பரிமாணம் எலக்ட்ரான் சறுக்கல் நேரங்களிலிருந்து காணப்படுகிறது. மூன்றாவது பகுதி கேத்தோடு மற்றும் அனோடுக்கு இடையில் ஒரு புலக் கூண்டு ஆகும். இந்த புலக் கூண்டு கேத்தோடு மற்றும் அனோடுக்கு இடையில் ஒரு சீரான மின்சார புலத்தை பராமரிக்கிறது, இதனால் சறுக்கல் எலக்ட்ரான் பாதைகள் அயனியாக்கம் மற்றும் அனோட் தளத்திற்கு இடையிலான குறுகிய பாதையிலிருந்து முடிந்தவரை குறைவாக விலகிச் செல்கின்றன. நிகழ்வு மறுசீரமைப்பின் போது துகள் பாதை சிதைவடைவதைத் தடுப்பதே இதன் நோக்கம். ஒரு ஒளி-சேகரிப்பு அமைப்பு பெரும்பாலும் அடிப்படை எல். ஏ. ஆர். டி. பி. சி உடன் ஒரு நிகழ்விலிருந்து அதிக தகவல்களை ஒளிரும் ஒளி மூலம் பிரித்தெடுக்கும் வழிமுறையாக உள்ளது. இது தூண்டுதலில் முக்கிய பங்கு வகிக்க முடியும், ஏனெனில் இது துகள் டிடெக்டரின் வழியாகச் சென்ற பிறகு நானோ விநாடிகள் மட்டுமே ஒளிரும் ஒளியை சேகரிக்கிறது. இது ஒப்பீட்டளவில் (1000 மடங்கு வரிசையில்) விடுவிக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் கம்பி தளங்களுக்குச் செல்ல எடுக்கும் நேரத்தை விடக் குறைவு, எனவே ஒரு நிகழ்வுக்கான தூண்டுதல் நேரமாக (t0) சிண்டிலேஷன் ஃபோட்டான்களின் சேகரிப்பு நேரத்தை வரையறுக்க இது பெரும்பாலும் போதுமானது. இந்த தூண்டுதல் நேரத்துடன், எலக்ட்ரான் சறுக்கல் நேரங்களைக் கண்டறியலாம், இது ஒரு நிகழ்வின் முப்பரிமாண புனரமைப்பை செயல்படுத்துகிறது. இத்தகைய அமைப்புகள் ஒரு தூண்டுதல் நேரத்தை அடையாளம் காணும் ஒரே வழி அல்ல என்றாலும், சூப்பர்நோவா மற்றும் புரோட்டான் சிதைவு போன்ற நிகழ்வுகளைப் படிக்க அவை அவசியம், அங்கு சிதைவு அல்லது தொடர்புக்கு உட்படும் துகள்கள் மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட முடுக்கியில் உற்பத்தி செய்யப்படுவதில்லை, எனவே துகள்களின் கற்றை நேரம் தெரியவில்லை. ஒளி பெருக்கக் குழாய்கள், ஒளி வழிகாட்டிகள் மற்றும் சிலிக்கான் ஒளி பெருக்கிகள் ஆகியவை இந்த ஒளியை சேகரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் கருவிகளுக்கு எடுத்துக்காட்டுகளாகும். இவை பொதுவாக சறுக்கல் தொகுதிக்கு வெளியே வைக்கப்படுகின்றன. சிக்னல் ரீட்அவுட் ஒரு வழக்கமான எல். ஏ. ஆர். டி. பி. சி. யில், ஒவ்வொரு அனோட் தளத்திலும் உள்ள ஒவ்வொரு கம்பியும் ஒரு ஆர். சி சுற்றுவட்டத்தின் ஒரு பகுதியாகும், கம்பியே மின்தடைக்கும் மின்தேக்கிக்கும் இடையில் அமைந்துள்ளது. மின்தடையின் மறுமுனை ஒரு சார்பு மின்னழுத்தத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, மின்தேக்கியின் மறுமுனை முன் முனை மின்னணுவியலுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. ஃப்ரண்ட்-எண்ட் எலக்ட்ரானிக்ஸ் சர்க்யூட்டில் மின்னோட்டத்தை பெருக்கி டிஜிட்டல் மயமாக்குகிறது. நேரத்தின் செயல்பாடாக இந்த பெருக்கப்பட்ட மற்றும் டிஜிட்டல் மயமாக்கப்பட்ட மின்னோட்டம் நிகழ்வு புனரமைப்புக்கு அனுப்பப்படும் "சமிக்ஞை" ஆகும். கொடுக்கப்பட்ட அனோட் விமான கம்பிக்கு, உற்பத்தி செய்யப்படும் சமிக்ஞை ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவத்தைக் கொண்டிருக்கும், இது கம்பி ஒரு தூண்டல் விமானத்தில் உள்ளதா அல்லது சேகரிப்பு விமானத்தில் உள்ளதா என்பதைப் பொறுத்தது. ஒரு சறுக்கல் எலக்ட்ரான் ஒரு தூண்டல் தளத்தில் ஒரு கம்பியை நோக்கி நகரும்போது, அது கம்பியில் ஒரு மின்னோட்டத்தைத் தூண்டுகிறது, வெளியீட்டு மின்னோட்டத்தில் ஒரு "பம்ப்" ஐ உருவாக்குகிறது. எலக்ட்ரான் ஒரு கம்பியிலிருந்து விலகிச் செல்லும்போது, அது எதிர் திசையில் ஒரு மின்னோட்டத்தைத் தூண்டுகிறது, முதல் எதிர் அடையாளத்தின் வெளியீடு "பம்ப்" ஐ உருவாக்குகிறது. இதன் விளைவாக ஒரு இருமுனை சமிக்ஞை உள்ளது. இதற்கு மாறாக, எலக்ட்ரான்கள் கம்பியைக் கடந்து செல்வதில்லை, மாறாக அவற்றால் "சேகரிக்கப்படுகின்றன" என்பதால், ஒரு சேகரிப்பு விமான கம்பிக்கான சமிக்ஞைகள் ஒற்றைத் துருவமாக இருக்கும். இந்த இரண்டு வடிவவியல்களுக்கும், ஒரு பெரிய சமிக்ஞை வீச்சு என்பது அதிக சறுக்கல் எலக்ட்ரான்கள் கம்பியைக் கடந்து செல்வதைக் குறிக்கிறது (தூண்டல் விமானங்களுக்கு) அல்லது அதன் மூலம் சேகரிக்கப்பட்டன (சேகரிப்பு தளத்திற்கு). கொடுக்கப்பட்ட அனோட் தளத்தில் உள்ள அனைத்து கம்பிகளின் சமிக்ஞை வாசிப்பு ஒரு துகள் தொடர்புகளின் 2D படமாக ஒழுங்கமைக்கப்படலாம். அத்தகைய படம் என்பது 2டி தளத்தில் 3டி துகள் தொடர்புகளின் ஒரு திட்டமாகும், அதன் இயல்பான திசையன் குறிப்பிட்ட அனோட் தளத்தில் உள்ள கம்பிகளுக்கு இணையாக உள்ளது. 3டி இடைவினையை முழுமையாக மறுகட்டமைக்க ஒவ்வொரு அனோட் தளங்களுடனும் தொடர்புடைய 2டி கணிப்புகள் இணைக்கப்படுகின்றன. இரட்டை-கட்ட டி. பி. சி நுட்பமே முதன்முதலில் 1970 களின் முற்பகுதியில் ஆர்கானைப் பயன்படுத்தி கதிர்வீச்சைக் கண்டறிவதற்காக உருவாக்கப்பட்டது. ZEPLIN திட்டம் WIMP தேடல்களுக்கு இரண்டு கட்ட தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதில் முன்னோடியாக இருந்தது. XENAN மற்றும் LUX தொடர் கண்டறிதல்கள் இயற்பியலில் இந்த கருவியின் அதிநவீன செயல்பாட்டைக் குறிக்கின்றன. டார்க் மேட்டர் டைம் ப்ரொஜெக்ஷன் சேம்பர் என்பது இருண்ட பொருளுக்கு மிகவும் விரும்பப்படும் வேட்பாளர்களில் ஒருவரான பலவீனமாக தொடர்பு கொள்ளும் மாபெரும் துகள்களை (டபிள்யூ. ஐ. எம். பி) நேரடியாகக் கண்டறிவதற்கான ஒரு பரிசோதனையாகும். சாத்தியமான இருண்ட பொருள் நிகழ்வுகளின் அசல் திசையை பிரித்தெடுப்பதற்காக இந்த சோதனை குறைந்த அழுத்த நேர திட்ட அறையைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த ஒத்துழைப்பில் மாசசூசெட்ஸ் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜி (எம்ஐடி), பாஸ்டன் பல்கலைக்கழகம் (பியூ), பிராண்டீஸ் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் லண்டனின் ராயல் ஹாலோவே பல்கலைக்கழகம் ஆகியவற்றின் இயற்பியலாளர்கள் அடங்குவர். பல முன்மாதிரி கண்டறிதல்கள் எம்ஐடி மற்றும் பியுவில் உள்ள ஆய்வகங்களில் கட்டப்பட்டு சோதிக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த ஒத்துழைப்பு அதன் முதல் தரவை 2010 இலையுதிர்காலத்தில் நியூ மெக்ஸிகோவின் கார்ல்ஸ்பாட் அருகே உள்ள வேஸ்ட் ஐசோலேஷன் பைலட் ஆலை (டபிள்யூஐபிபி) தளத்தில் ஒரு நிலத்தடி ஆய்வகத்தில் எடுத்தது. டார்க் மேட்டர் டைம் ப்ரொஜெக்ஷன் சேம்பர் 2010 ஆம் ஆண்டில் ஒரு மேற்பரப்பு ஓட்டத்திலிருந்து முதல் முடிவுகளை வெளியிட்டது, இது ஒரு சுழல் சார்ந்த குறுக்குவெட்டு வரம்பை அமைத்தது. குறிப்புகள் மேலும் வாசிப்பு துகள் கண்டறிதல்கள்