Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание сверхвысокочувствительных радиационно-стойких компонентов мюонного супердетектора КМС Большого адронного коллайдера ЦЕРН для экспериментальных исследований высокоэнергетичных столкновений протонов

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
большой адронный коллайдер, супердетектор кмс, торцевая мюонная система, мюонный триггер, адронная калориметрическая система, удаленный центр мониторинга, кремниевый фотоумножитель, электромагнитный калориметр, радиационная защита, специальное программное обеспечение

Цель проекта:
Создание, испытания и лабораторный запуск компонентов детекторных устройств, предназначенных для использования в составе модернизируемых детекторных установок (супердетектора КМС) Большого адронного коллайдера, в интересах приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и обеспечения возможности проведения физических экспериментов при повышенных уровнях светимости коллайдера, в рамках реализации сотрудничества Российской Федерации с Европейской организацией по ядерным исследованиям (ЦЕРН).

Основные планируемые результаты проекта:
Научно-технические результаты ПНИЭР предназначены для создания усовершенствованных компонентов детекторных устройств супердетектора КМС Большого адронного коллайдера ЦЕРН для работы на пучках БАК при номинальной светимости:
− торцевая мюонная система, включающая мюнные станции на основе прецизионных газовых катодно-стриповых камер;
− мюонный триггер – системы запуска регистрации мюонов первого уровня;
− адронная калориметрическая система, включающая цилиндрические калориметры, торцевые калориметры, передние калориметры, малоугловые калориметры и радиационные мониторы передних калориметров;
− протонные спектрометры высокого разрешения, включающие прецизионные детекторы времени пролета и трековые станции;
− удаленные центры мониторинга, анализа и сертификации данных.
В ходе выполнения проекта также должны быть получены научно-технические результаты в обеспечение создания усовершенствованных компонентов детекторных устройств супердетектора КМС Большого адронного коллайдера ЦЕРН для работы на пучках БАК при высокой светимости:
− радиационно-стойкие активные элементы торцевых адронных калориметров на основе стриповых сцинтилляторов и радиационно-стойких кремниевых фотоумножителей, а также на основе газовых детекторов «микромегас»;
− радиационно-стойкие торцевые электромагнитные калориметры;
− триггерные детекторы для запуска регистрации мюонов в торцевой части на основе газовых камер с газовым электронным умножением, включая систему высоковольтного питания;
− радиационную защиту супердетектора КМС и интерфейса между ускорителем и супердетектором КМС,
а также специальное программное обеспечение для моделирования, обработки и анализа данных, моделирования радиационных полей и остаточной радиоактивности.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В соответствии с Техническим заданием разработан и изготовлен стенд проверки мюонного триггера на основе нового стандарта электроники с микроархитектурой для телекоммуникационных вычислений, разработано и изготовлено 10 лабораторных образцов линеек радиационно-стойких кремниевых фотоумножителей, разработано и изготовлено 25 лабораторных образцов стриповых сцинтилляторов для проведения испытаний, разработано и изготовлено 3 лабораторных образца активных элементов торцевых адронных калориметров (АЭТАК) на основе газовых детекторов «микромегас», разработаны лабораторные образцы радиационно-стойких АЭТАК на основе стриповых сцинтилляторов, кремниевых фотоумножителей, газовых детекторов «микромегас», радиационно-стойких торцевых электромагнитных калориметров, системы высоковольтного питания триггерных детекторов запуска регистрации мюонов в торцевой части на основе газовых камер с газовым электронным умножением, разработаны проекты технических заданий на усовершенствованные компоненты детекторных устройств супердетектора КМС: торцевой мюонной системы, включающей мюнные станции на основе прецизионных газовых катодно-стриповых камер; мюонного триггера - системы запуска регистрации мюонов первого уровня; адронной калориметрической системы, включающей цилиндрические калориметры, торцевые калориметры, передние калориметры, малоугловые калориметры и радиационные мониторы передних калориметров; протонных спектрометров высокого разрешения, включающих прецизионные детекторы времени пролета и трековые станции; радиационно-стойких торцевых электромагнитных калориметров; триггерных детекторов для запуска регистрации мюонов в торцевой части на основе газовых камер с газовым электронным умножением, включая систему высоковольтного питания; радиационной защиты супердетектора КМС и интерфейса между ускорителем и супердетектором КМС; разработано и изготовлено 3 лабораторных образца радиационно-стойких торцевых электромагнитных калориметров и 3 лабораторных образца несущей конструкции, разработано и изготовлено 3 лабораторных образцов системы высоковольтного питания для триггерных детекторов запуска регистрации мюонов в торцевой части на основе газовых камер с газовым электронным умножением, разработан эскизный проект удаленного центра мониторинга (УЦМ), выполнены тестирование и отладка оборудования для УЦМ, создано специализированное программное обеспечение (СПО), включающее модернизированную систему автоматизированного запуска заданий в Грид, которая должна обеспечивать обработку всех заданий и доступ пользователей, разработаны и усовершенствованы программы моделирования и реконструкции физических объектов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Анализ и практическая реализация существующих технологических и экспериментальных методик в рамках модернизации мюонной системы супердетектора КМС, реализация детальных исследований характеристик создаваемых усовершенствованных компонентов детекторных устройств позволят повысить качество и надежность работы КМС при работе на пучках БАК при номинальной светимости 1х10**34 см-2с-1. Реализация программы исследования возможности создания усовершенствованных компонентов детекторных устройств супердетектора КМС для работы на пучках БАК при высокой светимости 5х10**34 см-2с-1 должна привести к созданию новых компонентов детекторных устройств для следующей фазы работы БАК. Проведенные исследования, новые электронные компоненты, технологические разработки могут найти практическое применение на аналогичных установках.
Работа выполняется в рамках модернизации супердетектора КМС на Большом адеонном коллайдере ЦЕРН. Экспериментальные исследования фундаментальных свойств материи на базе супердетектора КМС, как и других супердетекторов на БАК (АТЛАС, АЛИСА, БАК-би) – это крупномасштабный международный проект, представляющий передовой научно-технический уровень современной физики высоких энергий. Экстремальные условия эксплуатации оборудования на супердетекторах БАК, в том числе на КМС, не имеют аналогов в современной экспериментальной физике высоких энергий. Это, в свою очередь, накладывает требования, реализация которых в рамках данного проекта позволяет говорить о создании уникальной научной аппаратуры и методических разработок.

Текущие результаты проекта:
Исследованы лабораторные образцы усовершенствованных компонентов детекторных устройств супердетектора КМС:
- торцевая мюонная система, включающая мюнные станции на основе прецизионных газовых катодно-стриповых камер;
- адронная калориметрическая система, включающая цилиндрические калориметры, торцевые калориметры, передние калориметры, малоугловые калориметры и радиационные мониторы передних калориметров;
- протонные спектрометры высокого разрешения, включающие прецизионные детекторы времени пролета и трековые станции;
- радиационно-стойкие активные элементы торцевых адронных калориметров на основе стриповых сцинтилляторов и радиационно-стойких кремниевых фотоумножителей, а также на основе газовых детекторов «микромегас»;
- радиационно-стойкие торцевые электромагнитные калориметры;
- триггерные детекторы для запуска регистрации мюонов в торцевой части на основе газовых камер с газовым электронным умножением, включая систему высоковольтного питания;
- радиационная защита супердетектора КМС и интерфейса между ускорителем и супердетектором КМС.
Выполнены настройка, тестирование и отладка оборудования для удаленных центров мониторинга, проведена оптимизация компьютерной инфраструктуры и адаптация программного обеспечения. Создано специализированное программное обеспечение, включающее программно- техническое исполнение новой системы автоматизированного запуска заданий, которое соответствует требованиям основных пользователей системы, допущенных к анализу результатов экспериментов. Разработаны и усовершенствованы программы моделирования и реконструкции физических объектов.