Ученые Института ядерной физики им Г.И. Будкера СО РАН разработали проект системы идентификации частиц для экспериментов на будущем новосибирском коллайдере - Супер С-Тау фабрике.

Это одна из ключевых систем планируемой установки, она позволит с высокой надежностью определять типы рождающихся в эксперименте частиц. Эта и другие перспективные разработки для нового коллайдера будут обсуждаться международными экспертами 26 и 27 мая 2018 года в ИЯФ СО РАН на первом совещании международного Совета Супер С-тау фабрики.

Проект Супер С-тау фабрики нацелен на проведение экспериментов в области энергии, где в результате столкновения пучков электронов и позитронов рождаются с-кварки и тау-лептоны. Светимость коллайдера (величина, определяющая число рождений частиц, происходящих в единицу времени) будет составлять 1035см-2с-1. Ожидается, что при таких параметрах будет происходить до 300 тысяч событий в секунду. Чтобы их зарегистрировать, нужен современный детектор - это сложное устройство, позволяющее измерять энергию, направление движения рождающихся в эксперименте частиц, определять их тип. Для решения последней задачи необходима система идентификации.

Перспективным способом идентификации частиц является метод ФАРИЧ (детектор черенковских колец на основе фокусирующего аэрогеля). Заряженная частица, проходя через аэрогель, производит вспышку черенковского излучения, то есть образует фотоны. Они излучаются под определенным углом к направлению движения частицы, который зависит от ее скорости. Зная координаты зарегистрированных фотонов, можно установить скорость частицы, что позволяет определить ее тип.

Подобная методика сегодня используется в эксперименте Belle-II коллайдера SuperKEKb в Японии и разрабатывается для эксперимента PANDA на ускорителе FAIR в Германии. Уникальность решения, предлагаемого новосибирскими исследователями для Супер С-Тау фабрики - в использовании четырехслойного фокусирующего аэрогеля, который умеют производить только в Институте катализа им. Г. К. Борескова СО РАН.

"Система идентификации для Супер С-тау фабрики должна быть на порядок больше по площади, чем японский и немецкий детекторы, - пояснил научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Юрьевич Барняков, - а по степени фокусировки черенковского света лучше в два раза, чтобы обеспечить требуемое в эксперименте разделение частиц. Возможности данного метода были продемонстрированы на прототипе, испытанном на тестовом пучке в ЦЕРН. В качестве детектора фотонов использовалась передовая разработка фирмы Philips. В эксперименте была показана возможность получить требуемое качество разделения мю- и пи-мезонов".

Создание такой системы площадью 15 - 20 квадратных метров с более чем миллионом каналов современной быстрой оцифровывающей электроники является очень амбициозной задачей.

"Мы успешно испытали наш прототип, убедились, что он эффективно работает. Но разработка на этом не заканчивается - продолжается тестирование, выбор конкретных технических решений, оптимальной электроники и фотонных детекторов. На рабочем совещании 26 и 27 мая мы представим 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" - прокомментировал директор ИЯФ СО РАН академик РАН Павел Владимирович Логачев.

В Совет входят представители 10 стран, их работа направлена на экспертную оценку проекта Супер С-Тау фабрики и совместную работу над его развитием. На совещании будут обсуждаться текущие результаты по разработке систем будущей установки. Эта встреча - один из шагов к созданию коллаборации будущего эксперимента.

Комментарий эксперта, члена Совета Супер С-тау фабрики доктора Люси Линссен, ЦЕРН:

- Физика кварков и тау-лептонов изучается в нескольких научных центрах, например, КЕК (Япония), IHEP (Китай), LNF - INFN (Италия), CERN (Швейцария). Эксперименты, которые там проводятся, имеют разные физические цели и проектные параметры. Таким образом, информация, полученная на этих установках, будет дополнять друг друга, а перекрестная проверка результатов является частью их физических программ. Супер С-тау фабрика в Институте ядерной физики СО РАН хорошо вписывается в эту мозаику.

Как следует из названия, Супер С-тау фабрика в Новосибирске может исследовать физику тау-лептона, самого тяжелого лептона, а также различные состояния, содержащие с-кварки. Возможность изменять энергию электрон-позитронных столкновений открывает большие возможности для изучения физики тау-лептона. При низких энергиях вблизи порога рождения пары тау-лептонов, число этих частиц не является самым большим, однако благодаря кинематическим особенностям реакции, количество фоновых событий тоже невелико. Это позволяет очень точно измерять редкие каналы распада тау-лептона. Например, осуществлять поиск процессов, идущих с нарушением лептонного числа, что является горячей темой после обнаружения на LHC намеков на существование таких процессов. При более высоких энергиях будет произведено до 10 миллиардов тау-лептонов, что обеспечит очень хорошую точность измерений благодаря такой высокой статистике.

Физика с-кварков, доступная для изучения на этом коллайдере, также очень богата. Например, при сканировании по энергии можно наблюдать многие резонансные состояния, которые появляются при определенном значении энергии сталкивающихся частиц, и детально их изучить. Также можно изучить чармоний, состоящий из с-кварка и анти-с- кварка, и многие другие частицы (мезоны, барионы), содержащие очарованные кварки. Таким образом, Супер С-тау фабрика в Новосибирске обеспечит богатую физическую программу на многие годы.

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

Источники

Аэрогель поможет найти новые частицы в будущем новосибирском коллайдере
Nanonewsnet.ru, 24/05/2018
Аэрогель поможет найти новые частицы в будущем новосибирском коллайдере: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 24/05/2018
Аэрогель поможет найти новые частицы в будущем новосибирском коллайдере
Русский переплет (pereplet.ru), 24/05/2018
Ученые рассказали подробности о новосибирском коллайдере Супер С-Тау - новости на сегодня 24.05.2018
News2world.net, 24/05/2018
Аэрогель поможет найти новые частицы в будущем новосибирском коллайдере
N+1 (nplus1.ru), 24/05/2018
Ученые рассказали подробности о новосибирском коллайдере Супер С-Тау
Новости@Mail.ru, 24/05/2018
Ученые рассказали подробности о новосибирском коллайдере Супер С-Тау
Новосибирские новости (nscn.ru), 24/05/2018
Ученые рассказали подробности о новосибирском коллайдере Супер С-Тау
Profi-news.ru, 24/05/2018
Ученые рассказали подробности о новосибирском коллайдере Супер С-Тау
Новости@Rambler.ru, 24/05/2018
Ученые рассказали подробности о новосибирском коллайдере Супер С-Тау
РИА Новости, 24/05/2018
Ученые рассказали подробности о новосибирском коллайдере Супер С-Тау
Newsmir.info, 24/05/2018
Физики разработали для нового сибирского коллайдера систему точного распознавания частиц
Новости@Rambler.ru, 24/05/2018
Физики разработали для нового сибирского коллайдера систему точного распознавания частиц
ТАСС, 24/05/2018
Физики разработали для нового сибирского коллайдера систему точного распознавания частиц
Новости обо всем (newsae.ru), 24/05/2018
Новосибирские физики разработали детектор частиц для будущего электрон-позитронного коллайдера нового поколения
Новосибирские новости (nscn.ru), 24/05/2018
В Академгородке обсудят проект ключевой системы для будущего новосибирского коллайдера
Академия новостей (academ.info), 24/05/2018
Фокусирующий аэрогель поможет распознать частицы в будущих экспериментах
Наука в Сибири (sbras.info), 24/05/2018
Фокусирующий аэрогель поможет распознать частицы в экспериментах на будущем новосибирском коллайдере
Новости сибирской науки (sib-science.info), 25/05/2018
Новосибирские физики сообщили о разработке сверхточной системы распознавания частиц
РЫБИНСКonLine (ryb.ru), 25/05/2018
Ученые создали систему распознавания частиц для сибирского коллайдера
Новости@Rambler.ru, 25/05/2018
Ученые создали систему распознавания частиц для сибирского коллайдера
Российская газета (rg.ru), 25/05/2018
Фокусирующий аэрогель поможет распознать частицы в будущих экспериментах
Академгородок (academcity.org), 25/05/2018
Российские ученые спроектировали систему идентификации элементарных частиц
ИА Regnum, 25/05/2018
Новосибирские физики разработали систему идентификации рождающихся в коллайдере частиц
Сибирское агентство новостей (sibnovosti.ru), 25/05/2018
Новосибирские физики разработали систему идентификации рождающихся в коллайдере частиц
БезФормата.Ru Новосибирск (novosibirsk.bezformata.ru), 25/05/2018
Коллайдер нового поколения создают в Новосибирском институте ядерной физики
Россия 1 # Вести, 29/05/2018
Добыть антиматерию
Российская газета, 30/05/2018
Добыть антиматерию
Российская газета # Москва, 30/05/2018
Как в Новосибирске готовятся открыть "новую физику"
Новости@Rambler.ru, 29/05/2018
Как в Новосибирске готовятся открыть "новую физику"
Российская газета (rg.ru), 29/05/2018

Похожие новости

  • 20/09/2019

    Правительство РФ обсудит реализацию проекта СКИФ в ближайшее время

    ​23 сентября вице-премьер российского правительства Татьяна Голикова проведет совещание, посвященное реализации проекта Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов». Об этом «Родным берегам» сообщил источник в президиуме Сибирского отделения РАН.
    251
  • 14/12/2018

    Что разрабатывают в новосибирском Академгородке?

    ​В Новосибирске проведены испытания искусственного сердца на основе дискового насоса. И это лишь одна из новостей, которые ежедневно приходят из институтов Сибирского отделения РАН.
    1106
  • 29/08/2019

    В Новосибирске появится главный российский синхротрон

    В июле Владимир Путин подписал указ о мерах по развитию синхротронно-нейтронных исследований в России. За ближайшие три месяца экспертному сообществу под эгидой Минобрнауки нужно разработать федеральную научно-техническую программу развития синхротронно-нейтронных исследований на 2019–2027 годы.
    360
  • 07/03/2016

    В ИЯФ СО РАН разработали ключевые компоненты нового коллайдера

    ​ ​В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН созданы вакуумные камеры, корректирующие магниты, электроника регистрации и программное обеспечение для установки SuperKEKB, которая монтируется в японской Лаборатории физики высоких энергий (КЕК) в Цукубе.
    2771
  • 26/07/2016

    Ученые СО РАН знают, как создать аэрогель

    ​Высокотехнологичные материалы, которые производят ученые новосибирского Академгородка, можно использовать не только в космических опытах или экспериментах на встречных пучках, но также в стеклопакетах и при теплоизоляции зданий.
    1743
  • 20/05/2019

    Институт катализа СО РАН регистрирует права на участок для Центра «СКИФ»

    По завершении процедуры регистрации специалисты начнут проработку технических условий подключения к коммуникациям. Какими характеристиками будет обладать Центр «СКИФ» и о других проектах в разработке у института рассказал во время рабочей поездки делегации минпромторга Новосибирской области на предприятие директор ИЯФ Павел Логачев.
    420
  • 31/10/2019

    Российские физики «просветили» перспективный материал для атомной промышленности

    ​Технологии долговременного хранения отходов ядерного топлива и многие другие задачи промышленности, ядерной медицины, сегодня требуют разработки и создания новых функциональных материалов. Перспективными являются наноуглеродные структуры (фуллерены, углеродные нанотрубки и другие формы углерода).
    273
  • 29/08/2018

    Сибирские физики показали Владимиру Путину макет коллайдера, который планируют запустить к 2028 году

    ​Новосибирский Институт ядерной физики (ИЯФ) СО РАН планирует в 2027-2028 годах запустить ускорительный комплекс "Супер С-Тау фабрика", макет которого показали президенту России Владимиру Путину в ходе Международного форума технологического развития "Технопром".
    1382
  • 20/09/2017

    Ученые ИЯФ СО РАН разрабатывают аппарат для лечения рака

    ​Аппаратная установка новосибирских ученых, в основе которой лежит метод захвата борнейтронной терапии, должна претерпеть еще множество испытаний и доработок, чтобы полноценно лечить людей, однако первые успехи у его создателей уже есть.
    1531
  • 25/06/2018

    Павел Логачев: источник синхротронного излучения будет центром, который объединит разные научные направления

    ​В проекте Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ) уже сейчас задействовано много институтов, а в будущем установка станет крупным центром общего пользования. Представители нескольких научных направлений рассказали, почему источник синхротронного излучения (СИ) важен для Академгородка и его ученых.
    1038