Ученые всего мира обсуждают будущий новосибирский ускоритель частиц

В коллайдере используют уникальную систему идентификации частиц из Академгородка

30.05.2018 в 11:19, просмотров: 491
Ученые всего мира обсуждают будущий новосибирский ускоритель частиц
Уникальная разработка Академгородка — четырехслойный аэрогель — будет использована в новом передовом новосибирском ускорителе частиц.

На минувших выходных в Новосибирске собралась интернациональная группа экспертов в области ускорителей элементарных частиц. В Институте ядерной физики (ИЯФ) СО РАН состоялось первое совещание международного совета «Супер С-Тау фабрики» — так называется новый ускоритель элементарных частиц, строительство которого началось в Академгородке.

Новый коллайдер входит в число шести российских проектов меганауки (то есть исследовательских установок, которые не по карману отдельным государствам), выбранных правительственной комиссией для реализации. Проект также включили в план реализации Стратегии научно-технологического развития России.

По проекту ускоритель представляет собой подземный научный комплекс: на глубине 10 м проложат туннель протяженностью около 800 м. Задача «Супер С-Тау фабрики» — сталкивать пучки электронов и позитронов и наблюдать за процессами рождения очарованных кварков и тау-лептонов, а также искать признаки физических эффектов, не укладывающихся в стандартную модель.

В проекте будут участвовать две международные и четыре зарубежные организации, кроме того около двух десятков исследовательских организаций и вузов из разных стран хотели бы участвовать в экспериментах на новом новосибирском коллайдере. При этом в совет ускорителя входят эксперты из 10 стран. Стоимость проекта составляет около 40 млрд руб., срок строительства коллайдера — шесть лет, а период сохранения уникальности — не менее 10 лет.

Сибирское ноу-хау

Пресс-служба ИЯФ сообщает, что каждую секунду в коллайдере будет происходить до 300 тысяч событий. Чтобы их регистрировать, необходима современная детектирующая система, позволяющая измерять энергию и направление движения новорожденных частиц. Также исследователям требуется определять тип частиц, а для этого нужна система идентификации. В «Супер С-Тау фабрике» собираются использовать систему идентификации ФАРИЧ, в которой использовано интересное новосибирское ноу-хау — аэрогель.

Аэрогель — это твердое вещество с низкой плотностью на базе оксида кремния, которое на 99,8% состоит из воздуха, а выглядит похожим на стекло. Материал может выдержать нагрузку, которая в 4000 раз превышает его вес. Когда через аэрогель проходит заряженная частица, рожденная в коллайдере, она производит голубую вспышку. Это черенковское излучение — эффект, который используют в ядерной физике для регистрации частиц, определения их скоростей и типов.

Подобные решения используют на ускорителях в Японии и Германии, однако в Новосибирске собираются использовать уникальный четырехслойный фокусирующий аэрогель, который производят лишь в Институте катализа СО РАН.

— Система идентификации для «Супер С-Тау фабрики» должна быть на порядок больше по площади, чем японский и немецкий детекторы, — комментирует кандидат физико-математических наук, научный сотрудник ИЯФ СО РАН Александр Барняков. — А по степени фокусировки черенковского света она должна быть в два раза лучше, чтобы обеспечить требуемое в эксперименте разделение частиц.

В результате в Новосибирске создают систему идентификации площадью около 20 кв. м, оснащенную более чем миллионом каналов быстрой современной электроники, которая будет оцифровывать результаты эксперимента.

— Мы успешно испытали наш прототип, убедились, что он эффективно работает, — сообщил директор ИЯФ СО РАН, академик РАН Павел Логачев. — Но разработка на этом не заканчивается — продолжаются тестирование, выбор конкретных технических решений, оптимальной электроники и фотонных детекторов. На рабочем совещании 26-27 мая мы представили коллегам из ведущих научных центров вариант системы идентификации на основе ФАРИЧ, а также разработки по другим элементам детектора. Нам очень важно верифицировать наши предложения в среде авторитетных экспертов, услышать их предложения, активнее вовлечь их в работу над проектом «Супер С-Тау фабрики».

По оценкам мировых ученых

Проект новосибирской «Супер С-Тау фабрики» обогатит мировые исследования в области ядерной физики, считает эксперт, член Совета «Супер С-Тау фабрики» доктор Люси Линссен (ЦЕРН, Европа):

— Физику кварков и тау-лептонов изучают в нескольких научных центрах — в Италии, Китае, Швейцарии, Японии. Эксперименты, которые там проводят, имеют разные физические цели и проектные параметры. Поэтому информация, полученная на этих установках, будет дополнять друг друга, а перекрестная проверка результатов является частью их физических программ. «Супер С-Тау фабрика» в ИЯФ СО РАН хорошо вписывается в эту мозаику.

По мнению ученого, новый новосибирский коллайдер сможет обеспечить богатую программу исследований на долгие годы: физики смогут детально изучить различные резонансные состояния частиц, пронаблюдать с-кварки и чармоний (вид мезона), а также частицы, содержащие очарованные кварки

— Для достижения хорошей точности важно построить коллайдер с использованием новейших технологий, так как это обеспечит высокую производительность и благоприятные условия для проведения эксперимента, — резюмирует Люси Линссен.