МФТИ показал, как детектор из России "въехал" в японский супер-коллайдер
Московский Физтех представил видео сборки детектора мощнейшего коллайдера SuperKEK-B, на котором отечественные и зарубежные ученые будут искать следы "новой физики" и объяснение того, почему Вселенная не самоуничтожилась в первые мгновения жизни, сообщает пресс-служба вуза.
"В настоящий момент сотрудники лаборатории подключают детектор к системе сбора данных", — заявил Тагир Аушев, заведующий лабораторией физики высоких энергий МФТИ и проректор вуза. По его словам, первую информацию с нового оборудования ученые рассчитывают получить уже в конце 2017 года. Предполагается, что они вскоре позволят получить ответы на многочисленные загадки физики элементарных частиц. "Данная работа — пример плодотворного взаимодействия Физтеха и институтов РАН, когда объединив усилия мы смогли реализовать крупный проект, являющийся серьезным вкладом России в международную коллаборацию", — добавил ученый.
Ускоритель частиц KEKB был построен в Японии в 1999 году для поиска ответов на одну из главных загадок физики – почему Вселенная состоит почти полностью из видимой материи и почти не содержит в себе антиматерии, а также по какой причине частицы и античастицы в некоторых случаях ведут себя по-разному при распадах и превращениях.
За годы своей работы KEKB и подключенный к нему детектор Belle подтвердили, что симметрия зарядов и четности при взаимодействиях некоторых частиц и античастиц действительно нарушается, а также раскрыли свойства нескольких фундаментально важных процессов в физике элементарных частиц.
На этой неделе специалисты лаборатории KEK, где установлен этот коллайдер, и российские физики объявили о завершении сборки и установки детектора Belle II – главного научного инструмента обновленного коллайдера, получившего имя SuperKEK-B. Столкновения частиц в SuperKEK-B будут происходить в 40 раз чаще, чем в его предшественнике.
Сборка детектора осуществлялась в экспериментальном зале, а 11 апреля вся установка высотой с трехэтажное здание и общим весом 1400 тонн была передвинута на 13 метров в тоннель ускорителя. Belle II состоит из различных подсистем, над каждой из которых трудились ученые из разных стран, в том числе российские.
"Сотрудники лабораторий МФТИ и ФИАН работают над созданием самой большой по площади и самой тяжелой по весу подсистемы установки Belle II, покрывающей более 1000 квадратных метров и весом 10 тонн, – детектора нейтральных долгоживущих каонов, KL-мезонов, и мюонов (KLM). Создание KLM детектора, учитывая огромное количество каналов считывания (более 16 тысяч), являлось сложнейшей высокотехнологичной задачей, которую нам удалось решить", — отметил Аушев.
SuperKEK-B обладает довольно внушительными размерами – длина его кольца, закопанного на 10 метров под землю, составляет около трех километров. В общей сложности оно содержит свыше тысячи мощных магнитов, которые будут разгонять пучки электронов и позитронов до околосветовых скоростей, заставляя их наматывать каждую секунду по 100 тысяч кругов в кольце ускорителя.
Главное отличительное свойство этого ускорителя – частицы в нем будут сжиматься в узкие пучки, чья толщина будет сопоставима с размерами человеческого волоса (около 100 нанометров). Благодаря этому в нем каждую секунду будут сталкиваться и взаимно аннигилироваться по 30 тысяч электронов и позитронов.
Наблюдая за этими столкновениями при помощи детектора Belle II, ученые надеются собрать достаточно данных для того, чтобы открыть следы "новой физики", способной объяснить феномен отсутствия антиматерии и нарушения CP-инвариантности.
Эти следы исследователи планируют искать в сверхредких вариантах распадов так называемых В-мезонов, необычных частиц, состоящих из b-кварка и какой-то другой элементарной частицы. В ходе этих распадов часто возникают пары из двух легких частиц – электронов и их менее стабильных собратьев – мюонов, таонов и прочих лептонов.
В прошлом году ученые, работающие с детекторами БАК, зафиксировали ряд странностей в распаде этих частиц, указывающие на нарушения Стандартной модели. Так как число этих частиц, "пойманных" на БАК, было очень небольшим, физики пока не могут говорить об этом открытии как о свершившемся факте.
Новый японский коллайдер за семь лет своей работы сможет породить около 200 миллиардов В-мезонов, наблюдения за распадами которых, как надеются исследователи, работающие с SUPERKEK-B, помогут понять, есть ли у Стандартной модели шансы на выживание.
