Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание сверхбыстродействующих радиационно-стойких компонентов супердетектора новых тяжелых частиц АТЛАС Большого адронного коллайдера ЦЕРН для экспериментальных исследований рождения и распада частиц

Номер контракта: 14.610.21.0005

Руководитель: Зайцев Александр Михайлович

Должность руководителя: зам. директора по научной работе

Докладчик: Фахрутдинов Ринат Макаримович, ведущий научный сотрудник - начальник сектора

Организация: федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Институт физики высоких энергий"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
детектор атлас, большой адронный коллайдер, церн, светимость, мюонный детектор, трековый детектор, дрейфовая камера, дрейфовая трубка, тонкозазорная камера, микроячеистая газовая ионизационная камера, сцинтилляционный счетчик, калориметр, радиационная стойкость, калибровка

Цель проекта:
Установка АТЛАС предназначена для исследования фундаментальных свойств материи при сверхвысоких энергиях на Большом адроном коллайдере в Европейском центре ядерных исследований, ЦЕРН, Женева, Швейцария. Основные цели эксперимента АТЛАС – поиск и исследование хиггсовского бозона, суперсимметричных частиц, новых тяжелых векторных бозонов, эффектов за пределами стандартной модели. Задача, на решение которой направлен реализуемый проект: модернизация детекторов и программного обеспечения установки АТЛАС для обеспечения её эффективной работы в условиях планируемой повышенной светимости протон – протонных столкновений на БАК. Цель проекта: Создание, испытания и лабораторный запуск компонентов детекторных устройств, предназначенных для использования в составе модернизируемых детекторных установок (супердетектора АТЛАС) 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:
Перечень основных научных и научно-технических результатов, подлежащих получению при выполнении ПНИЭР:
- Результаты исследований по оптимизации детекторных устройств супердетектора АТЛАС.
- Результаты теоретических расчётов возможностей измерений редких сигналов с помощью модернизированного супердетектора АТЛАС.
- Результаты теоретического исследования возможностей изучения парного образования калибровочных бозонов при взаимодействиях протонов сверхвысоких энергий с помощью модернизированного супердетектора АТЛАС.
- Программы и методики экспериментальных исследований лабораторных образцов усовершенствованных детекторных устройств супердетектора АТЛАС.
- Результаты испытаний, обобщение результатов измерений параметров лабораторных образцов усовершенствованных детекторных устройств супердетектора АТЛАС.
- Результаты обобщения и оценки проведенных теоретических и экспериментальных исследований по оптимизации детекторных устройств супердетектора АТЛАС.
- Технические требования и предложения по разработке, изготовлению и эксплуатации усовершенствованных детекторных устройств супердетектора АТЛАС.
- Рекомендации по усовершенствованию детекторных устройств супердетектора АТЛАС для проведения экспериментальных исследований
взаимодействий протонов на пучках реконструированного БАК (при повышенной светимости).
- Обобщение и выводы по результатам ПНИЭР.
- Отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ15.011-96.
- Лабораторные и экспериментальные образцы компонентов детекторных устройств супердетектора АТЛАС.
- Стенды для проведения испытаний компонентов детекторных устройств супердетектора АТЛАС.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Выполнение проекта существенным образом будет способствовать обеспечению возможности эффективного проведения физических экспериментов на установке АТЛАС при повышенных уровнях светимости БАК.
Уровень новизны научных и технологических решений, применяющихся методик соответствует мировому.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Область применения планируемых результатов - физика высоких энергий. Ряд разрабатываемых технологий и методик найдет применение в смежных областях. Например, разрабатываемые в рамках проекта модернизированные мюонные камеры могут найти свое применение при создании мюонно-томографических установок, использующих мюоны космического происхождения для интроскопии больших закрытых объемов..
Российские институты, среди которых основной исполнитель данного проекта и семь институтов-соисполнителей, являются активными участниками создания установки АТЛАС и исследований на ней практически со дня основания сотрудничества АТЛАС. Выполнение данного проекта будет способствовать дальнейшему развитию международного сотрудничества с ЦЕРН и странами-участниками сотрудничества АТЛАС.

Текущие результаты проекта:
По состоянию на конец 2015г, в соответствии с Техническим заданием проекта выполнено следующее:
- Выполнена разработка технологии, изготовлена оснастка и испытательные стенды для изготовления детекторов новых малых колёс мюонного спектрометра АТЛАС, а именно тонкозазорных и микроячеистых мюонных камер (ПИЯФ, ОИЯИ, МИФИ). Тонкозазорные камеры позволят поднять эффективность триггера, а микроячеистые камеры обеспечат улучшение реконструкции мюонных треков в передней полусфере.
- Выбран рабочий вариант дрейфовой трубки малого диаметра, изготовлены экспериментальные образцы и исследованы их характеристики. Разработана технология сборки из этих трубок камер, размещаемых в зонах опор установки АТЛАС, что улучшит герметичность мюонного спектрометра (ИФВЭ).
- Осуществлён выбор вариантов миникалориметра, удовлетворяющих требованиям эксперимента АТЛАС по энергетическому и временному разрешениям и радиационной стойкости (ИФВЭ). Проведено моделирование отклика выбранных вариантов миникалориметра методом Монте-Карло.
- Изготовлены лабораторные образцы сцинтиллятора для горячих зон размерами 500×250×6 мм3 по технологии, обеспечивающей большую радиационную стойкость в сравнении со стандартными методами. Разработан и изготовлен стенд для исследования характеристик сцинтилляционных пластин (ИФВЭ).
- Для цезиевой системе калибровки сцинтилляционного калориметра выполнена коррекция имеющегося прототипа гаражного модуля, а также изготовление, настройка и проверка работы двух лабораторных образцов модулей. Изготовлены, настроены и проверены 3 типа плат для уровнемера гидравлики системы калибровки калориметра, а также лабораторные образцы модулей управления помпами и клапанами (ИФВЭ)
- Разработаны принципиальные схемы предварительных формирователей сигналов жидкоаргоновых калориметров (ОИЯИ).
- Разработана спецификации на оборудование для проверки кабелей ЖАК и методика тестирования оптических кабелей (ФИАН).
- В ходе работ по модернизации специального программного обеспечения выполнена разработка программного обеспечения для оперативного детектирования «холодных» областей в триггерных каналах ЖАК (БИЯФ), проведен перевод различных компонентов программного обеспечения реконструкции данных внутреннего детектора и других программ на новую, более быструю математическую библиотеку (ФИАН, НИИЯФ МГУ, БИЯФ).
- Оптимизированы критерии отбора событий для поиска новой физики в процессах парного образования калибровочных бозонов (ИФВЭ).
- Модифицированы алгоритмы двухмюонного триггера высокого уровня для приведения их в соответствие с новой моделью хранения трековых данных и обеспечения работы с использованием новой библиотеки линейной алгебры (НИИЯФ МГУ).
- Модернизирован алгоритм поиска тяжёлого бозона Хиггса, проведено моделирование алгоритма методом Монте-Карло (ИТЭФ).