ИЯИ РАН - международное сотрудничество

Европейская организация по ядерным исследованиям - Швейцария, ЦЕРН

Детектор Компактный мюонный соленоид, CMS, установлен на ускорителе Большой адронный коллайдер (Large Hadron Collider, LHC), предназначен для исследования фундаментальных проблем физики, в числе которых эффекты, возникающие в соударениях адронов сверхвысоких энергий. В частности, рождение одиночного топ-кварка и бозона Хиггса (как в рамках Стандартной модели, так и за её пределами), особенности структуры и эволюции адронов в состояниях с предельно высокой плотностью и температурой, связанные с формированием нового состояния сильно-взаимодействующей ядерной материи - кварк-глюонной плазмы.
Проект CMS является одним из самых крупных международных проектов, который предполагает тесное международное научное сотрудничество для изучения фундаментальных свойств материи.

В коллаборацию CMS, созданную для реализации проекта, входят около двух тысяч ученых, представляющие 180 институтов из 40 стран. В рамках коллаборации CMS успешно работает коллаборация Russia and Dubna Member States CMS (RDMS CMS), объединяющая ученых России и стран, входящих в Объединенный институт ядерных исследований в Дубне (Беларусь, Армения и др.) Институт ядерных исследований РАН, входящий в коллаборацию RDMS CMS, активно участвовал в разработке детектора и подготовке эксперимента CMS. Сотрудниками ИЯИ РАН созданы системы торцевого электромагнитного калориметра, в том числе уникальные альвеоловые структуры (совместно с представителями Экспериментального машиностроительного завода им.В.Мясищева) и вакуумные фототриоды. Сотрудники Лаборатории моделирования физических процессов ИЯИ РАН исследовали возможность поиска с использованием детектора CMS процессов с нарушением лептонного флейворного числа.
Объединенный семинар коллаборации RDMS CMS "Физика на Большом адронном коллайдере"

Поиск сигналов образования кварк-глюонной плазмы в столкновениях ядер на коллайдере LHC - эксперимент ALICE на встречных пучках тяжелых ионов LHC.
Экспериментальная установка ALICE представляет собой сложный многоцелевой комплекс детекторных систем, обеспечивающий возможности всесторонних исследований процессов столкновений ядер сверхвысоких энергий. В качестве возможных сигналов проявления кварк-глюонной плазмы будут исследованы процессы рождения странных, очарованных и прелестных частиц, рождения состояний чармония и ботомония, коллективные потоки, подавление рождения струй, прямые фотоны и т.д.
В этом комплексе детекторов важную роль играет стартовый время - пролетный и триггерный детектор Т0, созданный при определяющем вкладе ИЯИ РАН.

Основная цель эксперимента LHCb - исследование CP-нарушения и поиск Новой Физики в редких распадах В-мезонов. Прецизионное измерение параметров распадов B-мезонов, исследование эффектов нарушения CP-инвариантности являются критическими для оценки применимости Стандартной модели элементарных частиц. Установка LHCb оптимизирована на этапе проектирования для измерения редких распадов частиц. Зоной ответственности ИЯИ РАН является калориметрическая система, предназначенная для выработки эффективного триггера нулевого уровня, разделения продуктов распада - гамма-квантов и электронов, измерения энергии адронов и лептонов. За время эксплуатации калориметрической системы она показала себя полностью соответствующей поставленным задачам.

Hadrons are particles that take part in the strong interactions – the force that binds quarks together and keeps atomic nuclei from falling apart. The SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment NA61/SHINE studies the properties of the production of hadrons in collisions of beam particles (pions, and protons, beryllium, argon and xenon) with a variety of fixed nuclear targets.
NA61 is a large acceptance hadron spectometer with excellent capabilities for momentum, charge and mass measurements. The experimental facility consists of Time Projection Chambers, Time of Flight and Projectile Spectator Detectors.Physics goals:

  • Search for the critical point of strongly interacting matter.
  • Detailed study of the onset of deconfinement.
  • Hadron production reference measurements for neutrino (T2K) and cosmic-ray (Pierre Auger Observatory, KASCADE-Grande and KASCADE) experiments.
  • Study of high transverse momentum phenomena in proton-nucleus and proton-proton interactions.

The main aim of the NA62 experiment is to study rare kaon decays. Understanding these decays will help physicists to check some of the predictions the Standard Model makes about short-distance interactions. Specifically, NA62 will measure the rate at which the charged kaon decays into a charged pion and a neutrino-antineutrino pair.
The new, ultra-rare kaon decay experiment relies essentially on the following factors to achieve the required level of background rejection with respect to the signal channel

  • high-resolution timing - to support a high-rate environment;
  • kinematic rejection – involving cutting on the square of the missing mass of the observed particles in the decay with respect to the incident kaon vector;
  • particle identification of kaons, pions, muons, electrons and photons;
  • hermetic vetoing of photons out to large angles and of muons within the acceptance;
  • redundancy of information.

На установке CAST - CERN Axion Solar Telescope - продолжаются исследования по поиску легкого солнечного аксиона. Анализируются данные, полученные в сеансах на установке в течение 2008 - 2011 гг. CAST проводит сеансы измерений со сканированием давления He, наполняющего объем сверхпроводящего магнита.
Метод исследования основывается на регистрации в диапазоне энергий от 1 до 10 кэВ гамма-квантов, возникающих от конверсии в магнитном поле сверхпроводящего магнита аксионов, испускаемых Солнцем.
В работах, опубликованных участниками от ИЯИ РАН, проведены оценки интенсивности потоков аксионов, возникающих от конверсии гамма-квантов высокой энергии в протяженных межгалактических магнитных полях, а также предложен первый эксперимент по возможной регистрации этих потоков.

В эксперименте AEGIS - Antimatter Experiment Gravity Interferometry Spectroscopy - по изучению гравитационных свойств антиматерии и спектроскопии антиводорода в ЦЕРН предполагается впервые в мире провести измерения ускорения свободного падения свободных атомов антиводорода, а также получить данные по спектроскопии возбужденных состояний этих атомов с целью проверки CPT теоремы об эквивалентности свойств материи и антиматерии.
Программой эксперимента AEGIS предполагается проведение широкомасштабных исследований в области физики позитрония, которые включают в себя поиски новой физики в распадах или реакциях позитрония.
Программа этих исследований была теоретически обоснована и предложена сотрудниками ИЯИ РАН. Экспериментальная регистрация отличия в величинах ускорения свободного падения атома водорода и атома антиводорода было бы важнейшим открытием в фундаментальных исследованиях в области физики элементарных частиц.

Эксперимент ICARUS является первым в мире экспериментом, использующим крупномасштабный многоцелевой детектор на основе жидкого аргона с новыми перспективами для исследования широкого круга фундаментальных проблем в области нейтринной физики и поиска новых явлений, лежащих за пределами Стандартной Модели физики элементарных частиц.
Круг вопросов, предложенных для изучения на установке ICARUS, включает в себя поиск и изучение нейтринных осцилляций на нейтринном пучке ЦЕРН - Гран Сассо, поиск нейтринных всплесков от гравитационных коллапсов звезд и поиск распада протона.
Сотрудники ИЯИ РАН принимали активное участие в разработке программного обеспечения для автоматического сканирования событий, зарегистрированных в установке и в анализе данных. Отдельно группа занималась разработкой программы физических исследований в эксперименте ICARUS на пучке CERN PS. ИЯИ РАН внес предложение по поиску радиационного распада тяжелого нейтрино, объясняющего происхождение аномалии наблюденной в эксперименте MiniBooNE во ФНАЛ. Предварительные результаты по моделированию этого распада указывают также на возможность эффективного поиска этого нейтрино на ускорителе SPS в ЦЕРН при меньших энергиях.

В настоящее время в ЦЕРН в рамках программы модернизации Большого адронного коллайдера начато сооружение линейного ускорителя отрицательных ионов водорода Linac-4. На первом этапе планируется использовать новый линейный ускоритель с выходной энергией 160 МэВ в качестве инжектора в бустер протонного синхротрона. В дальнейшем предполагается построить новый протонный синхротрон вместо существующего и осуществлять в него инжекцию непосредственно из линейного ускорителя, увеличив энергию до нескольких ГэВ.
Между ИЯИ РАН и ЦЕРН заключено соглашение, по которому ИЯИ РАН должен разработать, изготовить и смонтировать в ЦЕРН измеритель продольного распределения заряда в сгустках для линейного ускорителя Linac-4, а также провести измерения параметров пучка на стенде, который включает источник ионов, RFQ и канал транспортировки.

OPERA the CERN Neutrinos to Gran Sasso (CNGS) project - развитие экспериментальной методики исследования взаимодействий мюонных нейтрино и идентификации рождения тау-нейтрино.
Целью проекта является проведение исследований и получение новых знаний о нейтрино искусственного (нейтринный пучок из ЦЕРН) происхождения и процессов, вызываемых ими. Размер пучка от ускорителя SPS, расположенного в ЦЕРН достаточно широкий и захватывает многие эксперименты в Лаборатории, помимо OPERA, в том числе BOREXINO и LVD. Подземные детекторы LVD и BOREXINO являются монитором, определяющим интенсивность нейтринного пучка; установки способны регистрировать мюоны от взаимодействия нейтрино с веществом грунта.

Проект SiPM - модернизация адронного калориметра HCAL CMS.
В 2009 г. коллаборацией CMS было принято решение о начале работ по модернизации адронного калориметра HCAL детектора CMS для работы в условиях высокой светимости ускорителя SLHC. Одной из важнейших задач этой модернизации является разработка новых фотоприем-ников для HCAL и замена ранее установленных фотоприемников - гибридных фотодиодов HPD (Hybrid Photo Diods) - на микропиксельные лавинные фотодиоды, также известные как кремниевые фотоумножители - SiPM.
Участие группы ИЯИ РАН в модернизации HCAL в основном сконцентрировано на разработке и внедрении нового типа фотодетекторов для регистрации сцинтилляционных сигналов с адронного калориметра.

Эксперимент NA64 по поиску темной материи на ускорителе SPS CERN.
Детектор NA64 установлен на канале ускорителя SPS CERN и предназначен для исследования фундаментальных проблем физики, в числе которых поиски скрытого сектора частиц, слабовзаимодействующих с обычной материей. Такое взаимодействие могло бы происходить за счет обмена массивным "темным фотоном" A' в результате его смешивания с обычным фотоном. Интересно, что существование A' позволило бы в том числе объяснить расхождение между измеренным и вычисленным значением аномального магнитного момента мюона. Поиски А', распадающегося в основном на более легкие частицы скрытого сектора, т.е. невидимо, являются одной из приоритетных задач эксперимента NA64, в подготовке которого активное участие принимали сотрудники ИЯИ РАН.
A new experiment searching for dark matter at CERN CERN Video Productoins © 2016 CERN

The LHC employs a novel computing system, a distributed computing and data storage infrastructure called the Worldwide LHC Computing Grid (WLCG). In ‘The Grid’, tens of thousands of standard PCs collaborate worldwide to have much more processing capacity than could be achieved by a single supercomputer, giving access to data to thousands of scientists all over the world.
The Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) project is a global collaboration of more than 150 computing centres in nearly 40 countries, linking up national and international grid infrastructures.
The mission of the WLCG project is to provide global computing resources to store, distribute and analyse the ~25 Petabytes (25 million Gigabytes) of data annually generated by the Large Hadron Collider (LHC) at CERN on the Franco-Swiss border. Сотрудниками ИЯИ РАН проводится работа по созданию в Институте кластера распределенной информационно-вычислительной сети Россия / БАК в рамках современной технологии ГРИД.
Кластер Ru-Troitsk-INR-LCG2 включен в сеть ГРИД, статистика его работы в оперативном режиме представлена на координационном сайте http://goc.grid.sinica.edu.tw/gstat.



WWW.INR.RU 2001 © webmasters