​Специалисты Гисенского университета имени Юстуса Либиха (Германия) участвуют в разработке одной из систем детектора для проекта электрон-позитронного коллайдера Супер С-тау фабрика Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Работа ведется в рамках программы CREMLINplus (Connecting Russian and European Measures for Large-scale Research Infrastructures), целью которой является развитие и укрепление научного сотрудничества России и Европейского союза в области исследовательской инфраструктуры. Специалисты из Германии занимаются разработкой одного из вариантов системы идентификации заряженных частиц, которая называется FDIRC. Другой вариант системы идентификации, FARICH, параллельно разрабатывается специалистами ИЯФ СО РАН
 
«Система идентификации частиц, — пояснил научный сотрудник ИЯФ СО РАН Сергей Анатольевич Кононов, — является одной из важнейших систем детектора почти любого современного ускорительного эксперимента. Без такой системы изучение некоторых процессов, измерение их параметров с заданной точностью сложно, а в некоторых случаях и невозможно. Параллельная разработка двух вариантов системы идентификации создает здоровую конкуренцию, но прежде всего, синергию: это сотрудничество по общим задачам, обмен опытом, связями с экспертами и производителями, человеческими и материальными ресурсами. Все это позволяет быстрее и результативнее развивать проект». 
 
Группа физиков из Гисенского университета присоединилась к проекту Супер С-Тау фабрики в 2018 году и более активно включилась в работу со стартом совместной российско-европейской программы CREMLINplus в начале 2020 года. 
 
«На протяжении многих лет наша группа в Гисенском университете работала над детекторами Черенковского излучения для эксперимента PANDA Центра по исследованию ионов и антипротонов (FAIR), — отметил Микаэль Дюрен, профессор Гисенского университета имени Юстуса Либиха. — Для меня было естественно присоединиться к работе над коллайдером Супер С-тау фабрика, поскольку физические задачи этого проекта в некоторой степени похожи. Однако вызовы, которые ставит перед нами этот проект, гораздо более амбициозные, поскольку статистическая точность в Супер С-тау фабрике будет намного выше, чем в PANDA, а значит, технические требования к детектору также очень высокие». 
 
Как отметил Сергей Кононов, оба варианта системы идентификации частиц являются детекторами черенковских колец, которые предназначены для измерения черенковского угла, рождаемого в прозрачной среде при прохождении в ней заряженной частицы. Черенковский угол зависит от скорости частицы и от показателя преломления среды. В детекторе типа RICH с помощью некоторых оптических схем формируется изображение кольца (или дуг кольца) из нескольких десятков зарегистрированных фотонов на частицу. По радиусу кольца (дуг) можно определить черенковский угол и, следовательно, скорость частицы. Измеряя скорость, а также импульс частицы в трековой системе детектора, можно определить массу и, следовательно, тип частицы. Поэтому детекторы RICH относятся к детекторам идентификации (заряженных) частиц. 
 
«Основное отличие между вариантами FDIRC и FARICH — в материале, в котором регистрируется черенковское излучение, или радиаторе, — прокомментировал Сергей Кононов. — В случае FDIRC в качестве радиатора используется синтетический кварц, который имеет показатель преломления 1,47, как у обычного стекла. В детекторе типа FARICH радиатором является аэрогель диоксида кремния. Это высокопористое твердое прозрачное вещество с показателем преломления, варьирующимся от 1,006 до 1,13. Такой аэрогель с наилучшей в мире прозрачностью производят недалеко от ИЯФ, в ФИЦ “Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН”. Оба варианта, FDIRC и FARICH, обладают уникальными преимуществами. Быстрые заряженные частицы в аэрогеле производят черенковское излучение, более слабое и с меньшим черенковским углом, чем в синтетическом кварце. Зато разница в черенковских углах у разного типа частиц с одинаковым импульсом больше в аэрогеле, чем в кварце, и точность измерения черенковского угла (разрешение) выше в аэрогеле. По оценкам, качество разделения частиц в FARICH будет лучше, чем в FDIRC. Однако вариант FDIRC при худшей точности измерения скорости частиц все равно может быть более привлекательным, если его точности достаточно для идентификации частиц во всем диапазоне импульсов, наблюдаемых в эксперименте, так как он значительно дешевле и требует существенно меньше фотонных сенсоров, которые являются самыми дорогими компонентами таких детекторов». 
 
Как отметил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Юрьевич Барняков, помимо Гисенского университета в рамках проекта CREMLINplus над детектором для Супер С-тау фабрики работают еще несколько европейских организаций. Разработкой опции внутреннего трекера занимаются итальянские физики из институтов LNF-INFN (г. Фраскати) и Ferrara-INFN (г. Феррара), опцией основного трекера — итальянские физики из институтов Lecce-INFN (г. Лече) и Bari-INFN (г. Бари). Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН) подключился к разработке программного обеспечения для описания и моделирования детектора, французские физики из IJCLab-Orsay (прежде LAL, г. Орсэ) участвуют в разработке некоторых элементов ускорителя. 
 
«Каждое из перечисленных направлений, — сказал Александр Барняков, — предполагает плотное участие сотрудников ИЯФ, речь идет не о делегировании нашим партнерам ответственности, а о совместной работе, которая распределена между европейскими институтами и нами. Успешное выполнение задач проекта CREMLINplus предполагает регулярное общение ученых из разных стран и институтов, совместное планирование работ, проведение совместных испытаний. Помимо задач, решаемых в рамках программы CREMLINplus, в ИЯФ СО РАН на протяжении многих лет ведется самостоятельная работа над проектом». 
 
Концепция детектора окончательно будет зафиксирована после создания полноценной коллаборации вокруг эксперимента, которая должна утвердить физическую программу проекта. 
 
«Программа CREMLINplus имеет четкие временные рамки и цели, — прокомментировал Александр Барняков, — она началась в 2020 году и рассчитана на 4 года. По всем направлениям программы сегодня уже начато или вот-вот начнется производство прототипов (или их основных узлов). Этот задел поможет нам достичь хорошего уровня проработанности концепции детектора на момент принятия решения о сроках реализации и объемах финансирования всего проекта Супер С-Тау фабрика». 
 
Пресс-служба ИЯФ СО РАН 

Фото: Яндекс.Новости

Источники

Немецкие физики работают над детектором для коллайдера Супер С-тау фабрика
Наука в Сибири (sbras.info), 21/01/2021
Германские ученые разрабатывают детектор для новосибирского коллайдера
Seldon.News (news.myseldon.com), 21/01/2021
Немецкие физики работают над детектором для коллайдера Супер С-тау фабрика
Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН (inp.nsk.su), 21/01/2021
Немецкие физики работают над детектором для коллайдера Супер С-тау фабрика
AK&M, 21/01/2021
Немецкие физики работают над детектором для коллайдера Супер С-тау фабрика
Научная Россия (scientificrussia.ru), 21/01/2021
В Новосибирске ученые создают суперколлайдер, немецкие физики - детектор для него
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 21/01/2021
Немецкие физики работают над детектором для коллайдера Супер С-тау фабрика
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 21/01/2021
Немецкие физики работают над детектором для коллайдера Супер С-тау фабрика
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 22/01/2021
Немецкие физики работают над детектором для коллайдера Супер С-тау фабрика
Академия новостей (academ.info), 22/01/2021
Немецкие физики работают над детектором для коллайдера Супер С-тау фабрика
Большой Новосибирск (polit-center.org), 22/01/2021

Похожие новости

  • 01/02/2021

    ИК СО РАН запустил еженедельный онлайн-семинар для будущих пользователей ЦКП «СКИФ»

    Лаборатория перспективных синхротронных методов исследования (ЛПСМИ) Института катализа СО РАН провела первую серию семинаров для объединения потенциальных отечественных пользователей ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» и обмена опытом по использованию синхротронного излучения (СИ) в различных областях науки.
    1228
  • 25/09/2020

    Третья Всероссийская конференция «Методы исследования состава и структуры функциональных материалов» (МИССФМ-3) успешно прошла на базе ИК СО РАН

    Третья Всероссийская конференция «Методы исследования состава и структуры функциональных материалов» (МИССФМ-3) проходила 1-4 сентября 2020 года. Организаторами конференции выступили ИК СО РАН совместно с ИЯФ СО РАН, ИНХ СО РАН, НИОХ СО РАН, Научным советом по катализу ОХНМ РАН и Новосибирским государственным университетом.
    1296
  • 11/02/2021

    Школа, университет, институт

    Традиционная встреча ведущих сибирских ученых со школьниками Академгородка «Выбери профессию в науке», приуроченная к празднованию Дней российской науки, прошла в Доме ученых СО РАН. Ребятам рассказали, где можно получить востребованную в науке специальность и как применить обретенные исследовательские навыки на профессиональном поприще.
    634
  • 16/04/2021

    Разработки самого высокого полета

     Каждый восьмой грант, получаемый учеными региона, посвящен аэрокосмическим исследованиям. Новосибирские ученые вносят большой вклад в освоение космоса: тренажер для стыковки космических аппаратов, технология для изготовления солнечных батарей на орбите и на Луне, катализаторы орто-пара-конверсии водорода, аэродинамические исследования перспективного российского многоразового космического корабля «Орел» — вот далеко не полный перечень разработок, рожденных в Сибири.
    914
  • 05/11/2020

    СО РАН развивает российское материаловедение

    Программа Сибирского отделения РАН вошла в число победителей конкурса грантов на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития РФ. В учреждении организовано научное подразделение, в состав которого вошли ученые различного профиля.
    941
  • 28/08/2020

    СУНЦ НГУ познакомил школьников с учеными

    Этим летом при поддержке новосибирской ФМШ впервые прошли дистанционные экскурсии по институтам Новосибирского научного центра. Идея организовать онлайн-экскурсии возникла, когда стало понятно, что традиционные летние мероприятия СУНЦ НГУ в этом году будут проходить дистанционно.
    1015
  • 02/11/2020

    Ученые обсудили области применения ЦКП СКИФ

    ​В рамках форума OpenBio-2020 состоялось обсуждение исследовательской инфраструктуры мегасайнс-установки «Сибирский кольцевой источник фотонов» для наук о жизни. С помощью СКИФа будут решать задачи в области структурной биологии, вирусологии, медицины и создавать новые лекарственные препараты.
    953
  • 18/06/2020

    Цитируемые ученые ТПУ: ториевый реактор, циркониевая керамика и скаффолды, покрытые пленкой оксида графена

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за май. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 38, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 4,507.
    1079
  • 22/04/2021

    «Машина времени»: модернизированная установка позволит заглянуть в прошлое на миллионы лет

    Ускорительная масс-спектрометрия (УМС) – сверхчувствительный метод изотопного анализа, при котором производится тщательная селекция атомов вещества с подсчётом интересующих нас изотопов. Метод позволяет с высокой точностью датировать археологические находки и геологические породы, изучать состав атмосферы и ткани живых организмов разных исторических периодов.
    1058
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    7156