Регистрация / Вход
Прислать материал

14.610.21.0002

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.610.21.0002
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Институт Теоретической и Экспериментальной Физики"
Название доклада
Создание сверхвысокочувствительных компонентов супердетектора БАК-би Большого адронного коллайдера ЦЕРН для экспериментальных исследований асимметрии материи и антиматерии в протон-протонных столкновениях
Докладчик
Егорычев Виктор Юрьевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Создание, испытания и лабораторный запуск компонентов детекторных устройств, предназначенных для использования в составе модернизируемых детекторных установок (супердетекторов) Большого адронного коллайдера (БАК), в интересах обеспечения возможности проведения физических экспериментов при максимальных уровнях светимости коллайдера в рамках реализации сотрудничества Российской Федерации с Европейской организацией по ядерным исследованиям (ЦЕРН). Анализ и практическая реализация существующих экспериментальных методик и технологический в рамках плана модернизации супердетектора БАК-би, реализация детальных исследований характеристик создаваемых систем позволят
повысить качество и надежность работы БАК-би в планируемых научных сеансах. Проведенные исследования режимов работы создаваемых систем управления, новые электронные компоненты, технологические разработки могут найти практическое применение на аналогичных установках.
Актуальность и новизна исследования
В основе современной физики элементарных частиц лежит теория, которая называется Стандартная модель (СМ). Эта теория описывает все известные частицы и взаимодействия между ними. Большинство аспектов СМ исследованы и проверены в многчисленных экспериментах. И главной задачей экспериментов Большого адронного коллайдера (БАК) является ответ на непростой вопрос - насколько полно и точно эта теория описывает наблюдаемый микромир.

Эксперименты последних десятилетий в основном подтвердили правильность предсказаний, выполненых на основе СМ. Однако, накопилось и определенное количество экспериментальных фактов, указывающих на неполноту СМ. После ввода в эксплуатацию БАК актуальные проблемы физики элементарных частиц передвинулся в область энергий, достигающих значений в несколько тераэлектронвольт. Такие рекордные значения энергий сталкивающихся пучков позволяют изучать свойства пространства на все меньших масштабах. Имеются серьезные основания надеяться на то, что эксперименты БАК способны ответить на самые актуальные вопросы современной физики высоких энергий. Точная проверка предсказаний СМ и поиск проявлений физики вне ее пределов являются главными и приоритетными задачами экспериментов БАК.

В ближайшие годы ключевой задачей супердетектора БАК-би будет являться не только получение новых знаний и продолжение набора статистики, но и улучшение технических характеристик спектрометра. Прогресс в изучении редких процессов невозможен без развития новых методов точного восстановления траекторий частиц в условиях высокой светимости. Наиболее перспективной в этом отношении является технология детекторов на основе новых сцинтилляционных материалов.
Описание исследования

Основной целью супердетектора БАК-би является получение новых данных о свойствах вещества и антиматерии, проверка основных положений Стандартной модели, изучение сильных и электрослабых взаимодействий элементарных частиц, поиск новых частиц и явлений за рамками Стандартной модели.
Российские ученые принимают участие в супердетекторе БАК-би с первых дней создания международного сотрудничества и внесли решающий вклад в создание этой уникальной мегаустановки, не имеющей аналогов в мире. Естественным продолжением деятельности участников сотрудничества БАК-би является участие в модификации установки. К работам по предстоящей модификации элементов детекторов БАК предлагается подключить те институты и предприятия, которые участвовали в его создании.

Одним из наиболее важных вопросов в модернизации супердетекторе БАК-би является замена трековой системы. Планируется сильно расширить зону внутреннего трекера и сделать его на основе модулей, собранных из длинных сцинтилляционных волокон диаметром 250 микрон. Сигнал с волокон будет считываться кремниевыми фотоумножителями. Подобная технология, ранее не применявшаяся, имеет ряд преимуществ, к числу которых относятся высокая точность определения траектории частицы, большая площадь детектора при минимуме посторонних элементов в аксептансе, приемлемые ценовые параметры.
Возможные применения этой технологии выходят за рамки физики высоких энергий.

Результаты исследования

В рамках ПНИЭР создаются следующие компоненты детекторные устройства супердетектора БАК-би:

  • компоненты прецизионный трекер на основе сцинтиллирующих волокон;
  • мюонные камеры повышенной гранулярности и повышенной надежности для мюонной системы;
  • модули калориметрической системы;
  • интерфейс медленного контроля вершинного детектора,

а также специальное программное обеспечение, способное обеспечить возможность проведения экспериментальных исследований на пучках БАК после реконструкции коллайдера, когда его светимость будет увеличена более чем в 10 раз.

На этапе №3 были выполнены следующие работы:
- произведено обоснование требований экспериментальных исследований лабораторных образцов компонентов усовершенствованных детекторных устройств супер детектора БАК-би
- создан стендовый комплекс контроля качества и мониторирования параметров производства компонентов трекера, включая стенд изучения пространственного разрешения и однородности субмодуля прецизионного трекера на сцинтиллирующихволокнах (ПТСВ)
- создан стенд контроля однородности газового усиления с использованием радиоактивных источников и вторичного космического излучения и стенд измерения рабочих характеристик лабораторных образцов мюонных камер с помощью протонных пучков, получаемых в канале синхроциклотрона
- модернизировано программное обеспечения мониторной системы калориметрической системы
- выполнено исследование прототипа тестовых стендов интерфейса медленного контроля.

На этапе №4 были выполнены следующие работы:
- произведено обобщение и проведена оценка проведенных теоретических и экспериментальных исследований по оптимизации детекторных устройств супердетектора БАК-би;
- разработана техническая документация на изготовление экспериментальных образцов элементов оптико-волоконного трекера;
- разработана техническая документация на изготовление экспериментальных образцов элементов мюонной системы;
- разработана техническая документация для экспериментальных образцов элементов калориметрической системы и созданы рекомендации по калибровке калориметрической системы;
- проведены испытания и подготовлены протоколы испытаний модулей интерфейса медленного контроля.

Практическая значимость исследования
Исследование редких процессов на Большом адронном коллайдере путём экспериментального анализа, в частности, распадов адронов, содержащих тяжёлые кварки, а также в разработке новых экспериментальных методик детектирования продуктов этих распадов имеют широкие перспективы внедрения результатов. Результаты могут быть использованы для организации взаимовыгодного научно-технического обмена информацией между организациями-участниками проекта; формирования, с учетом международного опыта, конкурентоспособных российских научных коллективов, повышение
репутации российской науки и образования; подготовка и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров в области физики высоких энергий и ядерной физики.