Регистрация / Вход
Прислать материал

14.610.21.0003

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.610.21.0003
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Название доклада
Создание сверхбыстродействующих компонентов тяжелоионного супердетектора АЛИСА Большого адронного коллайдера ЦЕРН для экспериментальных исследований кварк-глюонной плазмы в столкновениях тяжелых ионов.
Докладчик
Николаев Сергей Александрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цели и задачи всей ПНИЭР:
Объектами исследования в данной работе являются детекторные устройства (ДУ), предназначенные для экспериментальных исследований свойств кварк-глюонной материи, а также информационные источники, посвященные исследованиям в области кварк-глюонной материи и физики высоких энергий и применяемым для них техническим решениям.
Общей целью работы является создание сверхбыстродействующих компонентов тяжелоионного супердетектора АЛИСА Большого адронного коллайдера ЦЕРН для обеспечения возможностей проведения экспериментальных исследований кварк-глюонной плазмы в столкновениях тяжелых ионов после реконструкции Большого адронного коллайдера в 2018-2019 гг., когда его светимость будет увеличена более чем в 10 раз.
Цели и задачи 4 этапа 2016 г.:
Изготовление лабораторных и экспериментальных образцов детекторных устройств Супердетектора АЛИСА. Обобщение и выводы по результатам ПНИЭР. Разработка рекомендаций по усовершенствованию детекторных устройств Супердетектора АЛИСА.
Цели и задачи 5, заключительного этапа 2016 г.:
Экспериментальные исследования лабораторных образцов детекторных устройств Супердетектора АЛИСА. Разработка технических заданий на изготовление компонентов усовершенствованных детекторных устройств Супердетектора АЛИСА.



Актуальность и новизна исследования

Актуальность темы ПНИЭР состоит в том, что в земных условиях единственный путь к исследованию ядерного вещества при экстремальной плотности энергии, к наблюдению его перехода в состояние кварк-глюонной материи и обратно, к воссозданию условий ранней Вселенной, открывают столкновения ядер сверхвысоких энергий. Это новое направление ядерной физики испытывает стремительное развитие за последние десятилетия. Исследования кварк-глюонной материи представляют новую область ядерной физики, имеющей целью решение фундаментальной научной задачи современной физики – объяснить структуру, происхождение и эволюцию материи Вселенной, которая составляет основу вещества звёзд, планет и живых существ.
Новизна темы ПНИЭР заключается в разработке усовершенствованных детекторных устройств супердетектора АЛИСА, которые, в отличие от существующих, будут специально предназначены для работы в условиях повышенной светимости БАК. Опыта работы в таких условиях пока в мире не имеется. Для различных детекторных устройств будут проведены новые разработки и научные обоснования предложений о модернизации детекторных устройств, а также будут изготовлены модернизированные узлы детекторных устройств супердетектора АЛИСА – ФОС, МЮОН, ВТС, ФИТ, ВИ, АККОРД.
Описание исследования

Супердетектор АЛИСА предназначен для исследования фундаментальных свойств материи при сверхвысоких энергиях на Большом адронном коллайдере  (БАК).

Основные цели экспериментов на АЛИСА – исследование свойств кварк-глюонной материи (КГМ), т.е. ядерной материи, с экстремально высокой плотностью энергии, совершившей фазовый переход в состояние свободных кварков и глюонов. Именно таким первичным морем кварков и глюонов являлась Вселенная в первые мгновения (~10-5 сек) после Большого Взрыва, при этом её температура была ~200 МэВ (~2×1012 °К – в 100 тысяч раз выше температуры ядра Солнца).

В объединении АЛИСА 1500 участников (из них 105 российских), представляющих 154 институтов из 37 стран, в  том числе НИЦ «Курчатовский институт» и  8 российских институтов – соисполнителей по Соглашению. Коллектив исполнителей имеет опыт в решении подобных задач в ЦЕРН с 1993 года. Решение об участии российских институтов в научной программе БАК в ЦЕРН, в том числе, в АЛИСА было принято Правительством РФ.

Планы развития АЛИСА связаны с повышением энергии частиц и светимости БАК, что позволит на порядок увеличить скорость набора экспериментальных данных и, следовательно, сделает возможными исследования редких процессов, недоступных при более низкой светимости. При этом необходима значительная модернизация супердетектора. Российскими специалистами предложен ряд проектов по модернизации  с существенным вкладом отечественных  институтов.

Методический подход к решению задач ПНИЭР состоит в следующем:

В начале ПНИЭР были проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96 и разработка аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и  методической литературы для исследования возможности усовершенствования детекторных устройств супердетектора АЛИСА с целью  обеспечения возможностей проведения экспериментальных исследований на пучках Большого адронного коллайдера после реконструкции коллайдера в 2018-2019 г.г., когда его светимость будет увеличена более чем в 10 раз. На основании этих исследований и аналитического обзора был проведён выбор направления исследований.

Затем были проведены теоретические исследования поставленных перед ПНИЭР задач.

Были разработаны рабочие проекты,ТЗ и КД, по которым были изготовлены лабораторные образцы, экспериментальные образцы-компоненты детекторных устройств супердетектора АЛИСА, для чего предварительно были изготовлены специализированное оборудование и испытательные стенды.

Были разработаны программы  и методики и проведены экспериментальные исследования детекторных устройств, экспериментальных образцов  и лабораторных образцов усовершенствованных детекторных устройств  супердетектора АЛИСА: ФОС, МЮОН, ВТС, ФИТ, ВИ, АККОРД.

Затем были проведены обобщение и оценка полученных результатов и разработаны рекомендации по доработке ДУ.

На основе всех выполненных работ, разработаны проекты технических заданий на усовершенствованные детекторные устройства супердетектора АЛИСА.

Привлечение внебюджетных средств и индустриальных партнёров, а также коммерциализация результатов проекта в ПНИЭР не предусмотрены.

Результаты исследования

Основные результаты работ 4 этапа:

Изготовленные лабораторные и экспериментальные образцы ДУ ФОС, ВТС и ФИТ супердетектора АЛИСА, обобщение и оценка проведённых теоретических и экспериментальных исследований ДУ супердетектора АЛИСА, рекомендации по доработке ДУ супердетектора АЛИСА по результатам ПНИЭР.

Основные результаты работ 5 этапа:

Экспериментальные исследования лабораторных образцов детекторных устройств супердетектора АЛИСА. Разработка проектов технических заданий  на изготовление компонентов усовершенствованных детекторных устройств супердетектора АЛИСА.

В ходе выполнения всей ПНИЭР были получены следующие результаты:

1 Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИЭР, содержащие:

1.1 Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР.

1.2 Обоснование выбора и направлений исследований в рамках ПНИЭР.

1.3 Результаты теоретических исследований по оптимизации детекторных устройств (ДУ) супердетектора АЛИСА.

1.4 Результаты теоретического исследования возможностей изучения дальних корреляций  адронов  в  ядерных  взаимодействиях  сверхвысоких  энергий  с  помощью модернизированного супердетектора АЛИСА. 

1.5 Программы и методики экспериментальных исследований детекторных устройств и  образцов усовершенствованных детекторных устройств супердетектора АЛИСА.

1.6 Результаты экспериментальных исследований параметров созданных  образцов усовершенствованных детекторных устройств супердетектора АЛИСА.

1.7 Рекомендации по усовершенствованию детекторных устройств супердетектора АЛИСА для проведения экспериментальных исследований кварк-глюонной материи на пучках   реконструированного   БАК,   в   условиях   увеличенной   светимости коллайдера (до 2⋅1034 см-2с-1).

1.8 Обобщение и выводы по результатам ПНИЭР.

1.9 Проекты технических заданий на разработку и производство экспериментальных образцов усовершенствованных детекторных устройств супердетектора АЛИСА.

 2. Отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ 15.011-96.

 3. Лабораторные  и  экспериментальные  образцы  усовершенствованных  компонентов детекторных устройств супердетектора АЛИСА.

  4. Стенды для проведения испытаний усовершенствованных компонентов детекторных устройств супердетектора АЛИСА.

  5. Специализированное оборудование для изготовления лабораторных и экспериментальных образцов компонентов детекторных устройств для супердетектора АЛИСА.

Научно-технический уровень выполнения ПНИЭР соответствует лучшим мировым достижениям в данной области.

Практическая значимость исследования
Практическая значимость ПНИЭР:
Выполняемая ПНИЭР и её результаты содействуют поддержанию и развитию устойчивых кооперационных связей российских и иностранных научно-исследовательских организаций (ЦЕРН и национальные институты более десятка других стран Европы, Америки и Азии) в период непосредственной подготовки к вступлению России в ассоциированные члены ЦЕРН.
Полученные результаты будут непосредственно использованы в международном объединении АЛИСА на БАК в ЦЕРН, что способствует повышению престижа отечественной науки.
Предусмотрено привлечение молодых ученых и специалистов к проведению исследовательских работ, в том числе в кооперации с научно-исследовательскими организациями-участниками проектов ЦЕРН.
Эффекты от внедрения результатов проекта:
Развитие методик регистрации в детекторных системах физики высоких энергий.
Потенциальная возможность применения результатов ПНИЭР для дальнейшего развития методик регистрации частиц в ядерной биофизике и медицине (протонная терапия, томография), что будет способствовать повышению эффективности диагностики опасных для человека заболеваний и росту средней продолжительности жизни в стране.