Российские физики представили проект детали для коллайдера Супер С-Тау фабрика
Стандартная модель (СМ) описывает фундаментальные взаимодействия элементарных частиц, но некоторые астрофизические наблюдения указывают на то, что она не полностью объясняет физическую картину мира. Поэтому одна из основных задач физики элементарных частиц на сегодняшний день – проверка существования физики за пределами СМ в прецизионных экспериментах на коллайдерах, в том числе на Супер С-Тау фабрике.
«Дрейфовая камера – ключевая система многих современных детекторов частиц, именно она позволяет увидеть частицы, рожденные при взаимодействии пучков. Это очень деликатная и сложная по конструкции система. Разработка проекта – очень важный шаг по пути к созданию работающей системы. Следующий шаг – создание прототипа и практическая проверка тех возможностей по измерению параметров частиц, которые были заложены в проект. На этом этапе возникнет множество задач не только научных, но и технологических, связанных с созданием уникальных конструкционных материалов, очень прочных и радиационно тонких», — отметил Иван Логашенко, заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН, член секции научно-технического совета НЦФМ «Ядерная и радиационная физика».
Исследования на Супер С-Тау фабрике позволят решить ряд проблем фундаментальной физики, связанных с поиском Новой физики в редких или запрещённых Стандартной моделью распадах очарованных частиц, проверкой СМ в распадах тау-лептонов и другим. Для фиксации продуктов соударений в коллайдере и измерения их различных характеристик с высокой точностью учёные создают детектор с множеством подсистем. Одной из первых в детекторе «включается» в работу дрейфовая камера.
«Детектор коллайдера должен обладать хорошими показателями по измерению координаты, импульса и энергии частиц для их идентификации в условиях высокой светимости. Основная часть трековой системы любого детектора, которая отвечает за эти задачи – дрейфовая камера, – рассказал ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН Корнелий Тодышев. – Дрейфовая камера представляет собой трековый газовый детектор, способный измерять координаты и энергетические потери частиц, а также реконструировать их импульс в магнитном поле. Одним из главных параметров установки является ее пространственное разрешение – чем оно лучше, тем точнее будет происходить восстановление траектории частиц при обработке данных».
«Мы выбрали классический вариант дрейфовой камеры, но нам удалось оптимизировать проволочную структуру так, что электрическое поле в гексагональной ячейке каждого слоя максимально возможно при заданных условиях приближено к полю, соответствующему цилиндрической геометрии ячейки. Это позволяет достичь лучшего пространственного разрешения, – пояснил Корнелий Тодышев. – На прототипе уже достигнуто пространственное разрешение в 90 – 100 микрон. Это отличный результат, который подтверждает наши расчеты и даёт уверенность, что на ДК детектора можно достичь разрешения лучше 100 микрон».
Впервые учёные ИЯФ СО РАН представили эти результаты прошлым летом на I Всероссийской школе НЦФМ по физике высоких энергий. До 10 мая открыта подача заявок на II Всероссийскую школу НЦФМ для студентов и молодых учёных по физике высоких энергий и ускорительной технике. Мероприятие пройдёт 24−29 июля в Сарове при поддержке Госкорпорации «Росатом» и Института ядерной и радиационной физики (ИЯФР) РФЯЦ-ВНИИЭФ в рамках Десятилетия науки и технологий. Участие, проживание, питание бесплатное, проезд компенсируется.
Результаты исследований опубликованы в журналах Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A и «Ученые записки физического факультета Московского университета». Работы велись частично в рамках научной программы Национального центра физики и математики (НЦФМ).