Томские ученые тестируют новые детекторы для поиска сверхтяжелых частиц на Большом адронном коллайдере

Ученые Томского государственного университета (ТГУ) Олеся Кучинская и Максим Пензин тестируют новые детекторы для эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере.

Детекторы оснащены специальными многофункциональными чипами — они быстро и эффективно собирают информацию в условиях повышенной интенсивности работы коллайдера, а также позволяют подавить фоны и лучше идентифицировать физические процессы.

Для более точного измерения параметров Стандартной модели, в том числе сектора Хиггс-бозона, а также обнаружения признаков возможной Новой физики, нужно много новых данных. Для их получения сотрудники Большого адронного коллайдера (БАК) и  модернизируют установку. А чтобы суметь зарегистрировать и записать интересные события в мире физических явлений, нужно также обновить компонент ATLAS-детектора. В одной из таких задач обновления ATLAS участвуют томичи Олеся Кучинская и Максим Пензин. 

«Увеличение светимости ускорителя приведет к существенному росту загрузки ATLAS-детектора, в первую очередь, в областях близких к точке взаимодействия протонных пучков. Одной из таких областей являются малые колеса (Small Wheel (SW) detectors) мюонного спектрометра ATLAS (мюоны — элементарные частицы, более чем в 200 раз тяжелее электрона). Чтобы он мог функционировать в условиях повышенной светимости, SW-детекторы будут заменены на New Small Wheel (NSW). Опорная структура NSW напоминает колесо со спицами диаметром 10 метров, предназначенное для монтировки камер детектора, в связи с чем появилось название «новые мюонные колеса», — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории анализа данных физики высоких энергий физического факультета ТГУ Олеся Кучинская.

На этапе построения New Small Wheel-детекторов сотрудники ТГУ приняли активное участие в тестировании специальных микросхем VMM, которые используются в считывающей электронике NSW-детекторов. Для этого ТГУ разработал многофункциональный стенд-тестер VMMT. Это микроэлектронное устройство, которое регистрирует отклики микросхемы VMM на тестовые воздействия от источников разных сигналов. За три года реализации проекта студенты и молодые ученые ТГУ протестировали в ЦЕРНе около 35 тысяч микросхем. Уникальные стенды для тестирования электроники вернут из ЦЕРНа в Томск и адаптируют их для лабораторных работ студентов физического факультета ТГУ. 

ТГУ принимает участие в исследованиях в ЦЕРНе в составе коллаборации ATLAS с 2015 года. Ученые вуза эксплуатируют и модернизируют мюонный спектрометр, чтобы повысить его чувствительность для регистрации распадов бозона Хиггса, а также анализируют данные эксперимента ATLAS. В рамках мегагранта Правительства Российской Федерации на базе ТГУ создана лаборатория анализа данных физики высоких энергий (ЛАДФВЭ) для обработки экспериментальных данных, полученных на БАК. 

Лаборатория объединила не только студентов, аспирантов и молодых специалистов из томских университетов, но и ведущих ученых из разных уголков мира. В рамках анализа данных сотрудники ТГУ занимаются обнаружением распада бозона Хиггса в мюон-мюонное конечное состояние, обнаружением трехчастичного рождения тяжелых калибровочных W-, Z-бозонов, дифференциальным измерением фоторождения WW-бозонов, а также поиском признаков Новой физики, выходящей за рамки Стандартной модели. 

Читать также