Новосибирские физики испытали аэрогель для будущего коллайдера. Он похож на реквизит из фантастических фильмов
Ученые Института ядерной физики СО РАН разработали проект системы идентификации частиц для экспериментов на будущем новосибирском коллайдере — Супер С-Тау фабрике. Исследователи хотят использовать детектор черенковских колец на основе фокусирующего аэрогеля. Тайга.инфо объясняет, что это значит.
В чем суть метода?
Заряженная частица, проходя через аэрогель, производит вспышку черенковского излучения, то есть образует фотоны. Они излучаются под определенным углом к направлению движения частицы, который зависит от ее скорости. Зная координаты зарегистрированных фотонов, можно установить скорость частицы, что позволяет определить ее тип.
Что такое аэрогель?
Аэрогель — это твердый материал с рекордно низкой плотностью. Он состоит из очень маленьких частиц диоксида кремния, которые соединены в хаотические цепочки, и образуют сеть мезопор. Основная его составляющая — до 99,8% — воздух. Аэрогель обладает очень низкой теплопроводностью, благодаря чему выдерживает экстремально низкие и высокие температуры.
Новосибирский аэрогель обладает важным свойством — хорошей прозрачностью. Фото Натальи Купиной
Где используют новосибирский аэрогель?
Аэрогель Института ядерной физики и Института катализа СО РАН использовался в эксперименте LHCb (ЦЕРН), а сейчас применяется в проекте DIRAC (ЦЕРН). На Международной космической станции установлен универсальный детектор AMS02, в составе которого также используется новосибирский аэрогель.
Кроме того, блоки новосибирского аэрогеля используются в детекторе КЕДР коллайдера ВЭПП-4 М ИЯФ СО РАН. Для детектора СНД коллайдера ВЭПП-2000 ИЯФ СО РАН новосибирские ученые создали особый сверхплотный аэрогель.
В проектируемом в Институте ядерной физики СО РАН коллайдере Супер С-тау фабрика также предполагается использование этого материала для регистрации элементарных частиц. Уникальность предложения новосибирских физиков — в использовании четырехслойного фокусирующего аэрогеля, который умеют производить только в Институте катализа СО РАН.
Ученые успешно испытали прототип и убедились, что он эффективно работает. Но разработка на этом не заканчивается — продолжается тестирование, выбор конкретных технических решений, оптимальной электроники и фотонных детекторов.
Образец аэрогеля. Фото Светланы Ерыгиной
Зачем нужна Супер С-тау фабрика?
Супер С-Тау фабрика — это электрон-позитронный коллайдер, который планирует построить ИЯФ СО РАН. Основная цель экспериментов на Супер С-Тау фабрике — изучение процессов рождения очарованных кварков и тау-лептонов, поиск новых физических эффектов, не описываемых Стандартной Моделью. Периметр ускорителя — около 800 метров, он будет расположен под землей на глубине более 10 метров. Стоимость реализации проекта Супер С-тау — около 40 млрдрублей.
«Физика с-кварков, доступная для изучения на этом коллайдере очень богата, — говорит член Совета Супер С-тау фабрики Люси Линссен (ЦЕРН). — Например, при сканировании по энергии можно наблюдать многие резонансные состояния, которые появляются при определенном значении энергии сталкивающихся частиц, и детально их изучить. Также можно изучить чармоний, состоящий из с-кварка и анти-с-кварка, и многие другие частицы (мезоны, барионы), содержащие очарованные кварки. Таким образом, Супер С-тау фабрика в Новосибирске обеспечит богатую физическую программу на многие годы».
При подготовке использована информация пресс-службы ИЯФ СО РАН