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

Похожие новости

  • 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.
    626
  • 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.
    903
  • 25/10/2016

    Томские ученые создадут первый в РФ томограф для изучения сложнейших объектов

    ​Ученые Томского политехнического университета выиграли конкурс Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы".
    742
  • 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.
    867
  • 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.
    328
  • 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.
    1342
  • 24/10/2016

    Лазер томских ученых может служить медикам и «оборонщикам»

    Ученые ФИТ ТГУ создали лазерную систему генератор-усилительна парах стронция с большим набором длин волн и возможностью их селективного выделения. Благодаря этому установка может найти применение в разных областях – от медицины до оборонно-промышленного комплекса.
    554
  • 26/06/2017

    Как ракушка помогла материаловедам

    ​​Морская раковина - удивительно красивое творение природы. Все знают, что если прислонить ее к уху, то услышишь шум прибоя, вспомнишь о мягком песке, теплых летних днях. Но, оказывается, это еще и эталон, достичь которого стремятся ученые-материаловеды из разных стран, работающие над созданием материалов нового поколения! В течение 11 лет Томский ​научный центр Сибирского отделения РАН занимается созданием многослойных металло-интерметаллидных композиционных материалов и моделированием процессов их разрушения.
    341
  • 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.
    799
  • 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.
    664