Сверхчувствительный прибор будет с высокой точностью впервые определять траектории частиц

Новый сверхчувствительный детектор, способный с высокой точностью определять траектории частиц, создали ученые лаборатории физики сверхвысоких энергий Санкт-Петербургского государственного университета в сотрудничестве с коллегами из университетов Кракова (Польша) и Франкфурта (Германия). Об этом корреспонденту ТАСС сообщил заведующий лабораторией Григорий Феофилов.

«Мы разработали прибор, практически прозрачный для частиц, который способен определять их траектории в непосредственной близости от точки (вершины) рождения в условиях высокоинтенсивных потоков. До создания вершинного детектора эти процессы отслеживать не удавалось. Детектор уже монтируют для работы в ЦЕРН на установке NA61/SHINE», – рассказал ученый, пояснив, что цель эксперимента – понять, как происходит фазовый переход ядерной материи в кварк-глюонную плазму – особое сверхплотное и сверхгорячее состояние вещества.

Такие исследования могут открыть тайны процессов, происходивших в первые мгновения жизни Вселенной, а также дать информацию о свойствах материи внутри нейтронных звезд.

«Мы ожидаем получить первые данные с нашего вершинного детектора к середине декабря, а затем в ЦЕРН наступит рождественское затишье, и мы проанализируем, что у нас получилось», – рассказал Григорий Феофилов. Дальнейшая цель – создание детектора, который можно использовать в разных установках, не только в ЦЕРН, но и на коллайдере НИКА (Дубна, Подмосковье) и в других крупных научных центрах.

Конструкция детектора

Рабочая часть детектора представляет собой четыре отдельных тонких слоя, каждый из которых образован наборов чувствительных, высокогранулированных кремниевых пластин – пиксельных матриц толщиной с человеческий волос, собранных на легчайших структурах из углепластика для поддержки и охлаждения. Размер максимального слоя примерно сопоставим с листом A4. Проницаемость прибора для частиц позволяет фиксировать координаты их прохождения через слои детектора, а следовательно, и определять их траектории, что дает возможность определить вершину, то есть точку рождения частиц. Именно поэтому детектор называется вершинным.

Особенностью данного детектора является его способность регистрировать редкие события рождения короткоживущих частиц, вершины распадов которых расположены на чрезвычайно малых расстояниях (меньше 100 микрон) от точки столкновения ядер. После получения данных ученые планируют заняться созданием прибора с большим количеством чувствительных плоскостей.

«К дополнительным особенностям нового прибора можно отнести его компактность и возможность транспортировки. Это позволит проводить на нем обучающие занятия для студентов в перерывах работы эксперимента NA61/SHINE, на котором он будет установлен в декабре»,– говорит Григорий Феофилов.

Предыдущий вершинный детектор, в создании которого участвовали физики СПбГУ и инженеры Санкт-Петербургских предприятий, работает сегодня в самом центре ALICE – одной из крупнейших установок Большого адронного коллайдера.

Наши в ЦЕРНе

В ЦЕРН (CERN) – Европейском центре ядерных исследований, крупнейшей в мире лаборатории физики высоких энергий в общей сложности работает постоянно около 2500 человек. Еще около 12000 физиков и инженеров из более чем 600 университетов и институтов из 85 стран участвуют в международных экспериментах ЦЕРН и работают там временно (в том числе около 3 тысяч аспирантов).

Примерно в 18 проектах ЦЕРН в настоящее время участвуют более 800 российских специалистов из 12 институтов и университетов России. СПбГУ является участником двух экспериментов: ALICE и NA61/SHINE. В эксперименте ALICE задействовано 174 университетов из 41 страны и около 1800 ученых, в эксперименте NA61/SHINE – 32 университета из 19 стран, около 150 участников.

Петербургские ученые планируют участвовать в модернизации оборудования, включенного в эти эксперименты. Эти работы, по словам Феофилова, пройдут в 2017–2018 годах. А к 2020 году установки уже должны быть готовы к началу исследований, когда после остановки на переоснащение Большой адронный коллайдер заработает с интенсивностью пучков на порядок выше, чем сейчас.