В МИФИ создали измерительный комплекс для контроля качества новых детекторов на БАК

Основной целью современных экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК), в которых вместе с зарубежными коллегами активно участвуют ученые кафедры физики элементарных частиц (№40) НИЯУ МИФИ, является изучение фундаментальных свойств материи. С помощью протон-протонных столкновений осуществляется прецизионное изучение Стандартной Модели, свойств недавно открытого бозона Хиггса, а также поиск других частиц и взаимодействий за пределами Стандартной Модели. Только при столкновении встречных пучков сверхвысоких энергий достигаются условия, необходимые для образования новых физических объектов, таких как суперсимметричные частицы, новые тяжелые векторные бозоны, темная материя и т.п.

Следующий шаг в грандиозном проекте ЦЕРН – создание супер коллайдера, позволяющего десятикратно увеличить интенсивность протон-протонных столкновений при энергии 14 ТэВ. Запуск супер-БАКа специалисты планируют осуществить постепенно путем последовательного введения в эксплуатацию нескольких новых элементов ускорительного комплекса ЦЕРН и ряда технических усовершенствований, которые запланированы на периоды 2017–2020 годы и на 2024-2025 годы.

В частности, программа модернизации экспериментальной установки ATLAS (международная коллаборация, в состав которой входят физики из МИФИ) включает в себя замену внутреннего трекового детектора, реконструкцию и расширение мюонного спектрометра, модернизацию триггерной системы первого уровня и многих других систем. Также планируется заменить первую группу детекторов торцевой части мюонного спектрометра ATLAS – так называемое Малое Колесо (Small Wheel), которое должно обеспечивать реконструкцию треков мюонов с высокой точностью и одновременно снабжать экспериментальными данными систему быстрого триггера. Закладываемый при проектировании Нового Малого Колеса (NSW) уровень надежности предполагает безотказную работу детекторов в области высокого радиационного фона в течение более 10 лет.

Контроль качества сборки детекторов является весьма ответственным этапом процесса производства, от которого зависит дальнейшая судьба эксперимента в целом. Специалисты из МИФИ в сотрудничестве с коллегами из ФИАН и НИИЯФ МГУ разработали и изготовили измерительные комплексы для системы контроля качества производства детекторов будущего NSW. Данный комплекс представляет собой станцию тестового облучения и измерения контрольных параметров детекторов на основе автоматизированного рентгеновского сканера (АРС). Он будет использоваться как во время производства новых детекторов, так и во время их окончательной сборки в модули. С помощью измерительного оборудования будет возможно выполнять контроль качества на производственных площадках при изготовлении детекторов для NSW в университетах Канады, Чили, Израиля, Китая и России.

На фото: Общий вид собранного автоматизированного рентгеновского сканера первого типа.

Для согласования работы элементов рентгеновского сканера была создана тестовая версия программного обеспечения. С помощью графического пользовательского интерфейса оператор измерительного комплекса сможет не только управлять работой сканера, но также собирать и обрабатывать полученные при сканировании мюонных камер результаты. Первые четыре комплекса, изготовленные в МИФИ на кафедре физики элементарных частиц, полностью подготовлены к отправке в ЦЕРН.

На фото: автоматизированный рентгеновский сканер второго типа.

Данный проект выполнен при финансовой поддержке Министерства образования и науки (идентификатор прикладных научных исследований и экспериментальных разработок RFMEFI61014X0005) и гранта РФФИ 14-22-03053.