Группа инженеров НИТУ "МИСиС" приступила к созданию конструкции самой массивной части новой экспериментальной установки SHiP – камеры распадного объема в Европейском центре ядерных исследований (CERN, Женева). Цель эксперимента – найти объяснение явлениям, которые не описывает стандартная модель физики элементарных частиц: существование темной материи и отсутствие антивещества во Вселенной.
В Европейском центре ядерных исследований идет подготовка нового эксперимента – SHiP (Search for Hidden Particles, в переводе с английского – "поиск скрытых частиц"). Цель заключается в поиске трех возможных фундаментальных частиц – тяжелых нейтральных лептонов, называемых также майорановскими нейтрино. Введение этих частиц в стандартную модель физики элементарных частиц позволит описать существование темной материи, а также отсутствие антиматерии во Вселенной.
Задача инженеров НИТУ "МИСиС" – создать оптимальную модель камеры распадного объема. Кроме того, им необходимо будет проработать несколько вариантов исполнения камеры распада, отличающихся как конструкцией, так и материалами, а также величиной давления внутри камеры.
По словам ректора НИТУ "МИСиС" Алевтины Черниковой, над новой экспериментальной установкой работает международная команда, включающая 41 научную организацию из 16 стран мира. Ректор отметила, что университет присоединился к проекту SHiP в 2015 году "в качестве эксперта по сверхпроводящим магнитам и различным видам сплавов и сталей, применяемых в строительстве системы SHiP, а также как один из основных участников проектирования и реализации инженерной части проекта".
Камера распадного объема представляет собой коническую трубу с внутренней и внешней обшивками. Конструкция оболочки камеры состоит из нескольких сотен ячеек, каждая из которых имеет шесть внутренних поверхностей. Инженеры провели последовательную серию расчетов и моделирования конструкции и условий нагрузки, по результатам которой были выбраны определенная марка стали и алюминиевого сплава в качестве материала, а также оптимальные размеры и геометрия элементов конструкции экспериментальной установки.
"В проектируемой распадной камере будут происходить главные "события" эксперимента, они связаны с потенциальным возникновением новых частиц. Камера представляет собой весьма массивный объект длиной 45 метров и высотой 10 метров в максимальном сечении. Специфика эксперимента SHiP накладывает целый ряд критериев и ограничений. Основная сложность состоит в том, что наряду с обеспечением достаточной прочности, жесткости и виброустойчивости такой ответственной конструкции необходимо предельно минимизировать количество материала камеры для снижения возмущений при регистрации возникающих частиц. При этом приходится учитывать, безусловно, и стоимость материала",
– сообщил руководитель рабочей группы НИТУ "МИСиС" Сергей Албул.
В настоящий момент рабочая группа прорабатывает альтернативные варианты конструкции и готовится приступить к вибрационному анализу установки, детальной проработке компоновки вспомогательного оборудования.
Техническое предложение по проекту SHiP CERN было представлено к защите в январе 2016 года, в данный момент идет стадия разработки технического проекта, она рассчитана до 2019 года. Фактический запуск агрегата и начало сбора статистических данных создатели планируют к 2022 году.