Оптимизирована «ловушка» элементарных частиц
Новое устройство, выполняющее роль абсорбера элементарных частиц, гораздо более устойчиво к высокой радиации, излучаемой работающим детектором. Это позволит увеличить поток элементарных частиц, и в перспективе получить новые явления при экспериментах с мезонами. LHCb – крупный детектор элементарных частиц в CERN, созданный для изучения распадов B-мезонов, то есть частиц, содержащих b-кварк. В них сильнее всего проявляется очень важное, но до сих пор плохо изученное физическое явление – нарушение CP-симметрии. Это явление приводит к тому, что картина распадов частиц и античастиц слегка различается и «тёмная материя» куда-то исчезает.
Именно её поисками и занимаются учёные в рамках проекта LHCb. Нарушение CP-симметрии играет важную роль в теориях космологии, которые пытаются объяснить превосходство материи над антиматерией в нашей Вселенной. Группа материаловедов и инженеров московского НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из швейцарского CERN разработала прототип нового абсорбера частиц. Его роль – поглощать в определённых режимах разогнанные до высокой скорости частицы и фиксировать так называемую электронную лавину, которая образуется от столкновения частиц с веществом абсорбера.
Сейчас эта часть детектора представляет собой ряд параллельно расположенных пластин из свинца, а между ними – люминисцирующие «прослойки». Новая схема предполагает принципиально иной подход. В созданном прототипе «сэндвич» из панелей заменяется на «соты». Стенки состоят из вольфрама, а ячейки составляют почти прозрачные кристаллы граната. Такая структура позволяет выдержать еще более высокие радиационные нагрузки. Основа абсорбера произведена методом электроэрозионной резки вольфрамовых пластин, что довольно сложно, учитывая твёрдость и хрупкость вольфрама.
Гранатовые кристаллы тяжело поддаются резке и не проводят электричество, поэтому к ним невозможно применить те же методы. Созданный прототип в ноябре был протестирован на ускорителе в центре DESY в Германии. Предварительные результаты показали возможность использования технологии в модернизированном детекторе LHCb. Оптимизация адсорбера – лишь один из ряда совместных проектов НИТУ «МИСиС» и Европейской организации по ядерным исследованиям.