Новосибирские физики разработали детектор частиц для будущего электрон-позитронного коллайдера нового поколения

Новосибирск. 24 мая. Ученые Института ядерной физики им.Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали проект системы идентификации частиц для экспериментов на будущем новосибирском коллайдере — «Супер чарм-тау фабрике», сообщает пресс-служба ИЯФ.

Это одна из ключевых систем будущей установки, она позволит с высокой надежностью определять типы рождающихся в эксперименте частиц.

Детектор основан на эффекте черенковского излучения, вызываемого заряженными частицами, проходящими, в данном случае, через фокусирующий аэрогель — прозрачный твердый материал с рекордно низкой плотностью, который состоит из очень маленьких частиц диоксида кремния, соединенных в хаотические цепочки, при этом до 99,8% объема материала составляет воздух.

Фотоны, получающиеся при прохождении заряженной частицы через аэрогель, излучаются под определенным углом к направлению ее движения.

«Зная координаты зарегистрированных фотонов, можно установить скорость частицы, что позволяет определить ее тип», — говорится в сообщении.

Детектор должен иметь площадь 15-20 кв. м с более чем 1 млн каналов современной быстрой оцифровывающей электроники.

Подобная методика широко используется в экспериментах на ускорителях во всем мире, однако уникальность решения, предлагаемого новосибирскими исследователями, в использовании четырехслойного фокусирующего аэрогеля, который умеют производить только в Институте катализа им.Г.К.Борескова (Новосибирск).

При этом система идентификации частиц для «Супер чарм-тау фабрики» должна быть на порядок больше по площади, чем детекторы на ускорителях SuperKEKb в Японии и FAIR в Германии, чтобы обеспечить требуемое в эксперименте разделение частиц.

Пресс-служба также сообщает, что прототип новосибирского детектора был успешно испытан в Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN).

Разработанный в Новосибирске аэрогель использовался в эксперименте на Большом адроном коллайдере, также он применяется на Международной космической станции в универсальном детекторе.

Как сообщалось, ИЯФ к концу 2019 года должен подготовить проект «Супер чарм-тау фабрики» и технико-экономическое обоснование, по которому руководство страны примет решение о финансировании строительства коллайдера.

В настоящее время проект частично финансируется за счет грантов, которые выигрывает институт. Общая стоимость проекта на сегодняшний день — около 40 млрд рублей.

Предполагается, что с помощью «Супер чарм-тау фабрики» ученые смогут узнать, почему Вселенная состоит из материи, и в ней совсем нет антиматерии, хотя известно, что на начальном этапе возникновения Вселенной и той, и другой было поровну.

ИЯФ уже вложил в реализацию проекта около $40 млн из внебюджетных средств института. Проекты зданий и сооружений, которые предполагается построить, подготовлены за счет средств федерального бюджета.

Проект «Супер чарм-тау фабрики» прошел три международные экспертизы, которые признали высокую ценность проекта для развития физики элементарных частиц, 10 зарубежных институтов, в том числе Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН), девять российских институтов готовы войти с ИЯФ в коллаборацию по созданию нового ускорителя.

В 2015 году в ИЯФ был запущен источник электронов (инжекционного комплекса) для первой очереди ускорительного комплекса со встречными электрон-позитронными пучками «Комплекс ВЭПП-5» («Супер чарм-тау фабрика»). В строящемся новом коллайдере предстоит еще, помимо нового оборудования, построить несколько зданий, часть тоннелей для ускорителя уже подготовлена.

Проект «Супер чарм-тау фабрики» в 2011 году вошел в число шести научных мегапроектов, отобранных Минобрнауки РФ.

Светимость, то есть число наблюдаемых за секунду столкновений элементарных частиц в строящемся коллайдере должна быть примерно в тысячу раз больше, чем то, что достигнуто на настоящий момент в институте и даже больше, чем у Большого адронного коллайдера. В случае запуска ускорителя эксперименты, требующие сейчас нескольких лет, можно будет проводить в течение нескольких недель, тем самым повышается вероятность зафиксировать редкие или не предусмотренные современной теорией процессы, и способствовать поиску новой формы материи.

Институт ядерной физики им.Г.И.Будкера является одним из ведущих мировых центров в нескольких важных областях физики высоких энергий, управляемого термоядерного синтеза и прикладной физики. По большинству своих направлений ИЯФ является единственным в России.

Источник: http://interfax-russia.ru/Siberia/news.asp?id=936429&sec=1671

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *