Для этого ученые разработали технологию отливки заготовок из сплава свинца и сурьмы.
СЛОВАРЬЦЕРН (CERN) — Европейская организация по ядерным исследованиям. Находится в Женеве (Швейцария). Именно в ЦЕРНе построен и работает Большой адронный коллайдер.
Большой адронный коллайдер — это самый крупный и самый мощный на сегодняшний день ускоритель заряженных частиц. В нем пучки адронов — класс частиц, в который входят, в том числе, протоны, — ускоряются и сталкиваются. Исследователи из десятков стран мира изучают, что происходит в результате этих столкновений.
Калориметр — прибор для измерения количества теплоты, выделяющейся или поглощающейся в каком-либо физическом, химическом или биологическом процессе.
LHCb — один из четырех основных детекторов на Большом адронном коллайдере, предназначен для того, чтобы ответить на один из самых интригующих вопросов современной физики высоких энергий - какие процессы, действующие после Большого Взрыва, позволили материи сохраниться в том виде, в котором мы ее наблюдаем сегодня.
Стандартная модель — это современная теория строения и взаимодействий элементарных частиц, многократно проверенная экспериментально.
Российские физики из НИТУ «МИСиС» разработали новую технологию производства поглощающих элементов для калориметра, который используется в эксперименте LHCb Большого адронного коллайдера. Использование таких элементов упростит обслуживание и продлит срок службы прибора.
«Свойства и характеристики созданного прототипа были протестированы на лабораторных пучках в CERN. В настоящий момент требуется решить еще ряд конструкторских задач, но уже сейчас можно сказать, что новые и старые модули могут эффективно дополнять друг друга в экспериментах на LHCb», – прокомментировал один из разработчиков, главный научный сотрудник НИТУ «МИСиС» Андрей Голутвин.
Детектор LHCb создали для поиска частиц, которые не вписываются в Стандартную модель – теорию, которая описывает большую часть взаимодействий всех известных науке элементарных частиц. У этих частиц слишком большая масса для того, чтобы их можно было искать напрямую. Команда LHCb изучает в основном то, как распадаются так называемые B-мезоны – частицы, которые состоят из «прелестного» кварка и некоторых других элементарных частиц.
Сейчас LHCb готовится к перезапуску ускорителя, а также проходит модернизацию в рамках превращения БАК в так называемый «ускоритель высокой светимости» (HL-LHC). Одной из важных частей этого процесса стало обновление калориметров. Эти приборы измеряют энергию частиц, которые возникают в результате столкновений в кольце БАК.
В рамках этого обновления ученые планируют заменить блоки калориметров, отвечающие за поглощение частиц. Это нужно для повышения качества работы LHCb при резком повышении частоты столкновений в ходе последующих циклов работы БАК. Российские ученые разработали замену для текущих поглотителей, которая одновременно обладает принципиально иным химическим составом и структурой.
Как объяснил Андрей Голутвин, текущий поглотитель LHCb состоит из чередующихся слоев свинца и особого полимера, вырабатывающего вспышки света при взаимодействии с частицами. Новый поглотитель, в свою очередь, состоит из сплава сурьмы и свинца, а также полимерных нитей, вытянутых вдоль предполагаемой траектории движения частиц, возникающих в результате столкновений в БАК.
Для его производства российские ученые разработали специальную технологию отливки заготовок из сплава свинца и сурьмы, которая повышает качество производства индивидуальных поглощающих элементов и позволяет легко заменять их при эксплуатации LHCb в рамках последующих циклов работы коллайдера.
Работу первых прототипов данных устройств, созданных при участии Института физики высоких энергий в Протвино, специалисты НИТУ «МИСиС» проверили в ЦЕРН. Эти испытания подтвердили высокую эффективность поглотителя и указали на возможность одновременного использования старых и новых модулей в рамках LHCb.