Томские физики готовят Большой адронный коллайдер к новым скоростям

Физики Томского политехнического университета (ТПУ) участвуют в обновлении имеющихся и создании новых, более надежных алмазных детекторов Большого адронного коллайдера (БАК) Европейского Центра ядерных исследований (ЦЕРН). Необходимость апгрейда вызвана тем, что Физики ЦЕРНа предполагают увеличить интенсивность протонного пучка коллайдера в десять раз, а существующие на сегодня сенсоры, фиксирующие столкновения частиц, к таким нагрузкам не готовы.

БАК, расположенный близ Женевы на границе Швейцарии и Франции, представляет собой подземный закольцованный туннель длиной 26, 7 км, в котором Физики разгоняют навстречу друг другу пучки протонов и ионов свинца и При помощи специальных детекторов фиксируют, что получается При их столкновениях. При этом из года в год резвость и энергии соударений в БАК наращиваются.

тут проводятся два крупных эксперимента - ATLAS и CMS - и два - меньшими масштабами. В каждом из крупных экспериментов детекторы были созданы своей, отдельной коллаборацией - группой ученых и инженеров из разных стран. Эта же группа контролирует эксперимент, то есть работу детектора, и обрабатывает полученные данные.

Детектор ATLAS имеет беспрецедентно большие размеры При умеренно сильном магнитном поле, а в это же время Детектор CMS создает весьма сильное магнитное поле При умеренно больших размерах. В каждом из случаев траектории частиц успевают искривиться предположительно на одинаковую величину, по этой причине и результативность их измерения должна быть предположительно одинаковой в обоих экспериментах.

Вместе с партнерами из 42 стран ученые ТПУ работают в коллаборации CMS - Compact Muon Solenoid (Компактный мюонный соленоид). Именно CMS в первый раз " засек " бозон Хиггса в 2012 году. Однако, компактность CMS условна, он и в правду меньше ATLAS (20х15 м против 43х22 м), но из-за весьма сильного магнита вдвое тяжелее (15 тыс т против 7 тыс т). Большой вес и сильное магнитное поле налагает на устройство компонентов детектора CMS особые требования.

По данным профессора Павла Каратаева, заведующего лабораторией разработки источников электромагнитного излучения Центра RASA При ТПУ, При планируемом увеличении интенсивности протонного пучка в десять раз сенсоры, не подготовленные к таким нагрузкам, имеют возможность попросту перестать выполнять свою функцию.

Перед томскими физиками стоит двойная задача. Во-первых, они проверят имеющиеся алмазные сенсоры, чтобы разузнать причины, отчего определенные из них " работают на отказ ". Во-вторых, с учетом этих данных проверят свежие сенсоры на базе тонких алмазных пленок, выращиваемых в ТПУ. Предполагается, что такие сенсоры будут обладать высокой прочностью, быстрой реакцией на столкновения заряженных частиц, а Также радиационной стойкостью и разрешением.

Также Физики ТПУ будут участвовать в модернизации системы безопасности BCML (Beam Condition Monitor Leakage) ЦЕРНа. Система автоматически отключает ускорители коллайдера, если уровни светимости и радиации стают выше фиксируемых датчиками.