• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
284
Российские деньги и мозги в международном проекте по поиску новой физики PANDA
Физика

Российские деньги и мозги в международном проекте по поиску новой физики PANDA

Участники международной коллаборации эксперимента PANDA – ключевого проекта Европейского исследовательского центра ионов и антипротонов FAIR – провели рабочее совещание в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера (Новосибирск). PANDA – это единственный в мире проект, который будет использовать антипротонный пучок высокой интенсивности для поиска физики за рамками Стандартной модели. Россия является одной из 17 стран-участников проекта FAIR и вторым после Германии партнером по объему вложенных средств в создание установки. Сложность PANDA сопоставима с экспериментами ATLAS и ALICE на Большом адронном коллайдере – для его проведения требуются уникальные условия, получение которых является сложнейшей задачей ускорительной и детекторной физики.

Ученые рассказали на пресс-конференции 4 сентября, как проект PANDA поможет в поисках Новой физики и какую роль в этом сыграют российские и сибирские физики

Европейский исследовательский центр ионов и антипротонов – FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) – крупнейший ускорительный комплекс по исследованию современной ядерной и субъядерной физики. Комплекс создается в Германии на базе Центра по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца (Дармштадт). Основная задача центра – изучение известных явлений физики элементарных частиц от атомной до субатомной физики и поиск процессов, выходящих за рамки Стандартной модели. Масштабы проекта сравнимы с Большим адронным коллайдером (ЦЕРН), а стоимость оценивается примерно в 1 миллиард евро. Первые эксперименты на FAIR запланированы на начало 2020-х гг. Эксперимент PANDA (antiProton ANnihilation at DArmstadt) – один из ключевых проектов FAIR.

Экспериментальный комплекс FAIR будет состоять из пяти частей. В создании комплекса участвуют ведущие лаборатории Европы. Россия является одной из 17 стран-участников проекта FAIR, вторым после Германии партнером по объему вложений средств в создание установки, а ИЯФ СО РАН – один из ключевых российских участников. ИЯФ СО РАН отвечает за разработку накопительного кольца Collector Ring (CR). Это участок установки, в котором производится накопление интенсивных пучков антипротонов для последующего использования в экспериментах. Расчетная производительность установки – 107 антипротонов в секунду. Длина кольца – более 200 метров, стоимость – около 40 миллионов евро. Создание установки предусматривает разработку, изготовление и запуск системы электронного охлаждения, сверхпроводящих элементов, магнитных систем, вакуумных камер, системы диагностики пучка

«Эксперимент PANDA основан на взаимодействии антивещества с веществом – столкновении антипротонов с мишенью из водорода. Объектом исследования станут продукты этого столкновения, рождающейся в области низких энергий. Эта область интересна тем, что может предоставить ученым знания о физике за рамками Стандартной модели. PANDA – одно из перспективных направлений по изучению практически неизвестной нам ядерной физики и физики легких адронов. Также, этот эксперимент поможет лучше понять процессы образования тяжелых элементов во Вселенной, а это уже выход в астрофизику.

Экспериментальная установка PANDA состоит из двух частей – спектрометра мишени (слева) и переднего спектрометра (справа)

Рабочее совещание международной коллаборации эксперимента PANDA проходило в ИЯФ СО РАН с 4 по 8 сентября 2017 года. На мероприятие собрались основные участники проекта из Германии, Нидерландов, Швеции, Франции, Австрии, в том числе руководитель эксперимента PANDA доктор Клаус Петерс, который отметил, что «участие России важно не только с точки зрения финансирования проекта, но и высоких технологий, разрабатываемых российскими учеными»

ИЯФ СО РАН участвует в разработке и создании трех систем для проекта. Во-первых, это центральный соленоидальный сверхпроводящий магнит, с помощью которого будет производиться измерение импульсов заряженных частиц, вылетающих из мишени под действием антипротонного пучка. Его проектное поле – 2 Тесла. Во-вторых, дипольный магнит переднего спектрометра, который предназначен для измерения импульса частиц, вылетающих из мишени вперед. В-третьих, детектор черенковских колец на основе аэрогеля. Это устройство, задача которого – регистрировать заряженные частицы с энергией от 2 до 10 ГэВ и разделять их по типу – на электроны, пионы, мюоны, каоны и протоны. Стоимость этих работ составит около 13 миллионов евро», – академик, директор ИЯФ СО РАН, Павел Владимирович Логачев.

Главная задача физической программы эксперимента PANDA – поиск новых экстремальных форм материи, таких, например, как предсказываемые теорией экзотические адроны: глюболы и гибриды. Глюболы состоят из переносчиков сильных взаимодействий – глюонов. Гибриды являются смесью кварков и глюонов.

Исследования предполагается проводить на антипротонном пучке накопительного кольца HESR (High Energy Storage Ring) при энергии антипротонов до 15 ГэВ с использованием методов электронного и стохастического охлаждения. Ожидается рекордная в мировой практике интенсивность чистого антипротонного пучка, обеспечивающая до 2×107 взаимодействий в секунду на внутренней водородной мишени. Помимо высокой интенсивности, пучок антипротонов будет беспрецедентным для адронных пучков по степени монохроматичности. Монохроматичность пучка ожидается на уровне 10–4 – 10–5, высокое энергетическое разрешение измерительного комплекса (пучок антипротонов + PANDA-детектор) позволит надежно идентифицировать неизученные до сих пор состояния, массы которых будут измеряться с рекордной точностью 100 кэВ.

Барняков А. Ю.  – к.ф.-м.н., научный сотрудник ИЯФ СО РАН

Александр Юрьевич Барняков: «Одна из важных частей детектора PANDA – система идентификации. Именно она позволяет различать по типу огромное количество частиц, образующихся от удара антипротонов об мишень. Заряженные частицы с энергией от 2 до 10 ГэВ разделяются на электроны, пионы, мюоны, каоны и протоны. Детектор черенковских колец создается на основе аэрогеля (в составе стекло и воздух), который производится ИЯФ СО РАН совместно с Институтом катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Для аэрогеля важна прозрачность в оптическом диапазоне. Новосибирский аэрогель – лучший в мире по прозрачности, он обладает минимальным рассеиванием. Для проекта PANDA мы создаем специальный аэрогель по новой методике – с возможностью фокусировки. Фокусировка излучения на порядок повышает точность измерения скорости частиц, соответственно, улучшается надежность идентификации частиц. Для эксперимента PANDA понадобится 6 кв. метров аэрогеля»

Полноценное участие российских ученых в эксперименте PANDA обеспечит России право на интеллектуальную собственность – принципиально новые знания в ядерной физике и физике элементарных частиц. Российские ученые получат возможность участия в экспериментальных исследованиях экстремальных состояний материи в течение двух десятилетий. («Российские институты в эксперименте ПАНДА», Г.Д. Алексеев и др. Государственный научный центр Российской федерации, Институт физики высоких энергий, Протвино 2010).

Подготовила Татьяна Морозова

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!

comments powered by HyperComments