Специалисты Института ядерной физики СО РАН и Института катализа СО РАН изготовят блоки аэрогеля для эксперимента CLAS12 Национальной лаборатории Томаса Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility, США, Вирджиния). В эксперименте будут исследоваться свойства адронов, а аэрогель необходим для детектора черенковских колец в качестве радиатора излучения, сообщает сайт ИЯФ СО РАН.

Черенковское излучение возникает, если заряженная частица движется в прозрачной среде со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде. Соответственно, детектор черенковского излучения состоит из собственно среды, через которую пролетает частица, и фотонного детектора. В данном случае средой как раз выступает аэрогель. Заряженная частица, проходя через него, производит вспышку черенковского излучения, то есть образует фотоны. Они излучаются под определенным углом к направлению движения частицы, который зависит от ее скорости. Фотоны собираются фокусирующими зеркалами и регистрируются. По их координатам можно установить скорость частицы, что позволяет судить о ее свойствах.

Требования к аэрогелю, который используется в этих устройствах, очень высокие: блок материала должен быть большой, а сам радиатор прозрачным.

«Черенковское излучение очень слабое. При регистрации черенковского света от одной частицы нужно «увидеть» хотя бы 5–10 фотонов. Если зарегистрировать всего 2–3, то этого будет недостаточно для определения параметров данной частицы. Поскольку света всегда мало, мы вынуждены бороться за прозрачность. Она определяется длиной рассеяния света, на которой прямой луч света ослабляется примерно в три раза. В новосибирском аэрогеле этот показатель составляет более 40 мм на длине волны 400 нанометров. Это можно сравнить со стеклом, которое немного занесло изморозью», — объяснил старший научный сотрудник ИК СО РАН, кандидат химических наук Александр Федорович Данилюк.

Экспериментальная программа спектрометра CLAS12 охватывает многие области адронной физики, а ее флагманом будет изучение трехмерной структуры протонов и нейтронов. Во многих из запланированных экспериментов потребуется идентификация рождающихся в мишенях адронов, для чего и будет использоваться детектор на основе аэрогеля.