Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 557

Инженеры НИТУ «МИСиС» оптимизируют «ловушку» элементарных частиц в CERN

Инженеры НИТУ «МИСиС» оптимизируют «ловушку» элементарных частиц в CERN
Новое устройство, выполняющее роль абсорбера элементарных частиц, гораздо более устойчиво к высокой радиации, излучаемой работающим детектором

Группа молодых ученых НИТУ «МИСиС» разработала прототип принципиально новой «ловушки» элементарных частиц для детектора LHCb в CERN, занимающегося поиском «темной материи». Новое устройство, выполняющее роль абсорбера элементарных частиц, гораздо более устойчиво к высокой радиации, излучаемой работающим детектором. Это позволит увеличить поток элементарных частиц, и в перспективе – получить новые  явления при экспериментах с мезонами.

LHCb – крупный детектор элементарных частиц в CERN, созданный для изучения распадов B-мезонов, то есть частиц, содержащих b-кварк (так называемый «прелестный» кварк).  В этих частицах сильнее всего проявляется очень важное, но до сих пор плохо изученное физическое явление – нарушение CP-симметрии. Это явление приводит к тому, что картина распадов частиц и античастиц слегка различается,  «темная материя» куда-то исчезает. Именно ее поисками и занимаются ученые в рамках проекта LHCb.

Нарушение CP-симметрии играет важную роль в теориях космологии, которые пытаются объяснить превосходство материи над антиматерией в нашей Вселенной.

Группа материаловедов и инженеров НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из CERN (Женева, Швейцария) разработала прототип нового абсорбера частиц. Его роль – в поглощать определенных режимах разогнанные до высокой скорости частицы и фиксировать так называемую электронную лавину, которая образуется от столкновения частиц с веществом абсорбера. Сейчас эта часть детектора представляет собой ряд параллельно расположенных пластин из свинца, а между ними – люминисцирующие «прослойки».

Новая схема предполагает принципиально иной подход. В созданном прототипе «сэндвич» из панелей заменяется на «соты». Стенки состоят из вольфрама, а ячейки составляют почти прозрачные кристаллы граната. Такая структура позволяет выдержать еще более высокие радиационные нагрузки.

«Создать такой прототип уже само по себе довольно серьезная материаловедческая задача, – рассказывает одна из участниц проекта, доцент кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов  НИТУ «МИСиС», к.х.н Дарья Стрекалина. – Основа абсорбера  произведена методом электроэрозионной резки вольфрамовых пластин, что не так просто, учитывая твердость и хрупкость вольфрама. Гранатовые кристаллы тяжело поддаются резке и не проводят электричество, поэтому к ним невозможно применить те же методы».

В настоящее время детектор  LHCb  закрыт на плановый технический ремонт, связанный с тем, что облучение тяжелыми частицами  – неотъемлемая часть всех экспериментов – подвергает серьезной деградации материалы, из которых он изготовлен. Этот период активно используется для оптимизации и улучшения деталей и узлов сложнейшего устройства.

Созданный прототип в ноябре 2019 был протестирован на ускорителе в центре DESY (г. Гамбург. Германия), предварительные результаты которого показали возможность использования технологии в модернизированном детекторе LHCb.

Оптимизация адсорбера – лишь один из ряда совместных проектов НИТУ «МИСиС» и Европейской организации по ядерным исследованиям. Инженеры и ученые НИТУ «МИСиС» проектируют и разрабатывают уникальные радиационно-стойкие кремниевые сенсоры для детектора LHCb. Для детектора SHiP исследователи создают прототипы сверхпроводящих элементов магнитов, а также моделируют так называемую камеру распада, где будут происходить главные «события» эксперимента SHiP, которые  связаны с потенциальным возникновением новых частиц.

Пресс-служба НИТУ «МИСиС»

cern абсорбер элементарных частиц темная материя

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.