Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН) передал Томскому политехническому университету образец одного из алмазов, на основе которых создаются детекторы, фиксирующие столкновения элементарных частиц на Большом адронном коллайдере (БАК), сообщили НИА Томск в пресс-службе вуза.

По словам ученых, такие алмазы уникальны, они создаются специально для ЦЕРНа в единичных экземплярах. До января политехники будут исследовать присланный им образец с целью его дальнейшей модернизации. Затем уже готовый алмазный детектор будет отправлен в ЦЕРН, где проработает в течение года. Если результаты исследования будут успешными, то в дальнейшем ученые улучшат с помощью своей технологии качество работы и других алмазных детекторов на БАК.

Научная группа ТПУ участвует в апгрейде Большого андронного коллайдера. Политехники задействованы в проекте Beam Radiation Instrumentation and Luminosity (BRIL, коллаборация CMS) по измерению характеристик пучка элементарных частиц. Молодой ученый ТПУ Виталий Охотников, инженер научно-производственной лаборатории "Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий", курирует в этом проекте работу по повышению надежности системы алмазных детекторов BCML (Beam Condition Monitor Leakage), предназначенной для того, чтобы в случае возникновения неисправностей автоматически отключить ускорители коллайдера. Например, если будет превышен уровень светимости и радиации. Такие неисправности фиксируют алмазные детекторы. В связи с этим важно, чтобы они работали исправно.

Однако ученые отмечают, что детекторы, которые установлены на БАК сейчас, часто ведут себя непредсказуемо, не всегда удается понять причину различия в их рабочих характеристиках. Почему, например, из двух детекторов, созданных в одних условиях и со схожими начальными характеристиками, один быстро выходит из строя, а другой продолжает работать в тех же самых условиях много месяцев. Задача ученых ТПУ- выяснить, какие изменения происходят внутри таких детекторов во время работы коллайдера, чтобы затем сделать их устойчивее в условиях высоких мощностей, на которые ЦЕРН планирует перевести Большой адронный коллайдер в ближайшем будущем.

С этой целью один из алмазных образцов, которые входят в состав детекторов БАК, был недавно доставлен в Томский политех для испытаний.

"У нашего коллектива есть большой опыт в области изучения, выращивания алмазов, анализа и оценки их внутренних изменений. Чтобы такой анализ провести, нам необходим эталон. Образец, который мы получили, как раз им и является. С его помощью мы постараемся понять, что происходит внутри таких кристаллов и как их можно усовершенствовать", - сказал Виталий Охотников.

Сейчас ученые ТПУ исследуют свойства полученного алмаза, отрабатывают на нем различные физические процессы. Первые наблюдения уже показали, что, возможно, алмазные детекторы в ЦЕРНе ведут себя различно в одинаковых условиях из-за металлизации (когда на алмаз наносится тонкий слой металла).

 

Фото: Виталий Охотников курирует в ЦЕРНе проект по изучению алмазных детекторов и проект BRIL по измерению характеристик пучка элементарных частиц.

"Детекторы BCML находятся максимально близко к пучку БАК, чтобы вовремя суметь зафиксировать какие-либо отклонения в его работе. В связи с этим они получают достаточно большую дозу радиации, возникающей при столкновении заряженных частиц. Не каждый материал такую нагрузку выдержит, поэтому в таких детекторах и используют алмаз - один из самых радиационно-прочных материалов в мире. Он устойчиво и долго работает в условиях радиационного облучения, а также не требует охлаждения. Для сбора же заряда, образованного в теле детектора при облучении, по обе стороны от алмаза наносят проводящие обкладки, с которых и снимается сигнал, - пояснил Виталий Охотников. - Создание проводящих обкладок для детектора - это достаточно большая проблема, так как они должны сочетать высокую проводимость и хорошую адгезию (ред. - сцепление) с материалом детектора - это довольно-таки трудно из-за специфики алмаза. На металлизированных детекторах со временем покрытие отслаивается, между ним и алмазом образуются пустоты, это ведет к неравномерности поведения всего тела детектора, что может крайне негативно влиять на его характеристики. Мы считаем, это и есть один из важных факторов, влияющих на возникающие различия в поведении алмазных детекторов с течением работы".

Для решения этой проблемы ученые ТПУ предложили синтезировать на непроводящем теле детектора алмазные слои, но уже с легированным (ред. - внедренным) в них бором.

"По сути, мы выращиваем на алмазе другой алмаз с примесью бора. Алмазные покрытия друг с другом хорошо крепятся, сцепление их поверхностей близко к идеальному. Это устраняет риск появления дефектов между ними, повышается вероятность, что во время своей работы детектор будет вести себя более предсказуемо, - сказал Виталий Охотников. - После детального обследования присланного нам образца мы нанесем на него такое алмазное покрытие и в январе 2018 года установим детектор на основе этого алмаза на коллайдере в специальной исследовательской зоне. Там он будет работать в течение года. В январе 2019-го мы извлечем его и изучим изменения, произошедшие в нем и в детекторах с обычной металлизацией. Если результаты эксперимента окажутся положительными, это позволит нам в будущем модернизировать и другие алмазные детекторы ЦЕРНа".

Еще одна задача политехников - создать у себя научную и техническую базу, чтобы уже самим выращивать усовершенствованные алмазные детекторы, более устойчивые к повышенным мощностям, на которые планирует перейти ЦЕРН в ближайшем будущем.

Наталья Граф

Источники

В Томске испытают алмаз для Большого адронного коллайдера
События дня (inforu.news), 14/11/2017
В Томске испытают алмаз для Большого адронного коллайдера
Новости@Rambler.ru, 14/11/2017
В Томске испытают алмаз для Большого адронного коллайдера
Российская газета (rg.ru), 14/11/2017
В Томском политехе проходит испытания алмаз для детектора Большого адронного коллайдера
НИА Томск (niatomsk.ru), 14/11/2017
В Томске проходят испытания алмаза для детектора Большого адронного коллайдера
Новости@Rambler.ru, 14/11/2017
В Томске проходят испытания алмаза для детектора Большого адронного коллайдера
ТАСС, 14/11/2017
В Томском политехе проходит испытания алмаз для детектора Большого адронного коллайдера
ИноТомск (inotomsk.ru), 14/11/2017
Томские ученые тестируют алмаз для детектора Большого адронного коллайдера
Сибирское агентство новостей (tomsk.sibnovosti.ru), 15/11/2017
В Томске проходят испытания алмаза для детектора Большого адронного коллайдера
1nnc.net, 14/11/2017
В Томске проходят испытания алмаза для детектора Большого адронного коллайдера
Margust (gazeta-margust.ru), 14/11/2017
В Томске проходят испытания алмаза для детектора Большого адронного коллайдера
Cokrat.ru, 14/11/2017
В Томском политехе проходит испытания алмаз для детектора Большого адронного коллайдера
Монависта (tomsk.monavista.ru), 14/11/2017
Томские ученые проводят испытания алмаза для детектора Большого адронного коллайдера
123ru.net, 14/11/2017
В Томском политехе проходит испытания алмаз для детектора Большого адронного коллайдера
Томский политехнический университет (tpu.ru), 14/11/2017
Томские физики начали испытание алмазов для адронного коллайдера
Sibnet.ru, 15/11/2017
Томские ученые тестируют алмаз для детектора Большого адронного коллайдера
ИА МАНГАЗЕЯ (mngz.ru), 15/11/2017
Томские политехники работают над повышением надежности детекторов Большого адронного коллайдера
Эксперт-Сибирь (expertsib.ru), 15/11/2017
Томская область: В Томском политехе проходит испытания алмаз для детектора Большого адронного коллайдера
Молодежное информационное агентство (miamir.ru), 15/11/2017
В ТПУ испытывают алмаз для детектора Большого адронного коллайдера
Научная Россия (scientificrussia.ru), 28/11/2017
Сибирские ученые тестируют алмаз для Большого адронного коллайдера
Русская планета (rusplt.ru), 28/11/2017
В Томском политехе проходит испытания алмаз для детектора Большого адронного коллайдера
123ru.net, 28/11/2017
В Томском политехе проходит испытания алмаз для детектора Большого адронного коллайдера
Nanonewsnet.ru, 28/11/2017

Похожие новости

  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1173
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    695
  • 31/05/2016

    До конца 2018 года ТПУ завершит создание Научного парка

    ​Первая очередь Научного парка, открытая к 120-летнему юбилею Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) стала, вероятно, самым весомым и ценным подарком вуза университетской элите, студентам, аспирантам и всем тем, кто не мыслит себя сегодня вне науки.
    1251
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    1373
  • 14/12/2017

    Томские ученые создадут центр анализа данных адронного коллайдера

    ​Ученые Томского государственного университета получат грант, предназначенный для создания центра мирового класса по анализу данных Большого адронного коллайдера. Ожидается, что томские ученые создадут кластер для анализа данных на базе суперкомпьютера СКИФ Cyberia.
    294
  • 19/08/2016

    В МИСиС разработали супермагнит для реализации проектов в Арктике и в космосе

    ​Ученые Национального технологического исследовательского университета МИСиС разработал супермагнит, который сохраняет свои свойства при экстремальных условиях и может использоваться, как в Арктике, так и в космосе.
    880
  • 31/05/2018

    ​Ученые ТПУ улучшат разрешение оптических микроскопов

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Бангорского университета (Великобритания) предложили способ улучшить разрешение оптических микроскопов, работающих в режиме «на отражение», то есть способных визуализировать материалы, не пропускающие свет.
    102
  • 14/02/2017

    Томский ученый Илья Романченко - о физике и разработках

    ​​​Томский физик Илья Романченко получил премию президента в области науки и инноваций для молодых ученых за 2016 год. В интервью РИА Томск он рассказал о том, как его работа может помочь в борьбе против раковых клеток и террористов, почему в физике недостаточно просто выучить формулы, а также на что он собирается потратить 2,5 миллиона рублей.
    2139
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1052
  • 05/03/2018

    ​Ученые ТГУ создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул

    ​Ученые кафедры оптики и спектроскопии физического факультета ТГУ с коллегами из Швеции и Финляндии создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул. Благодаря этому алгоритму можно вычислять оптические, люминесцентные (светимость, квантовый выход флуоресценции) свойства молекул и веществ с использованием высокоточных методов квантовой химии.
    334