В Национальном исследовательском ядерном университете "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) завершено создание несущей конструкции и технологических систем уникального детектора ТРЕК. Он станет крупнейшим в мире координатно-трековым детектором на дрейфовых камерах, предназначенным для исследования космических лучей. Информация об установке опубликована в Journal of Instrumentationexternal link, opens in a new tab.
Основная цель детектора ТРЕК – изучение окологоризонтальных групп мюонов, сообщил профессор, руководитель Научно-образовательного центра (НОЦ) НЕВОД НИЯУ МИФИ, руководитель магистерской программы "Физика частиц и астрофизика" НИЯУ МИФИ Анатолий Петрухин.
Мюоны несут в себе неискаженную информацию о взаимодействии прилетевшего из космоса протона или ядра с ядром атома воздуха (азота или кислорода). Благодаря этому, изучая мюоны можно, с одной стороны, исследовать процессы взаимодействий при сверхвысоких энергиях, недоступных даже Большому адронному коллайдеру. С другой стороны, можно проводить астрофизические исследования, поскольку первичные протоны или ядра рождаются и ускоряются в активных космических процессах, природа которых изучена пока очень слабо.
"Окологоризонтальные мюоны генерируются первичными космическими лучами сверхвысоких энергий и идут у поверхности Земли под большими зенитными углами по отношению к вертикали. При этом, чем больше зенитный угол мюонов, тем более высокая энергия первичных частиц требуется, чтобы сформировать группу мюонов такой же множественности. Это обстоятельство позволяет детектору относительно небольших размеров, площадью 250 кв. м, исследовать космическое излучение, не уступая крупнейшим в мире научным установкам IceCube в Антарктиде (площадь 1 кв. км) и Pierre Auger в Аргентине (площадь 3 тыс. кв. км)", – рассказал Петрухин.
Новый детектор будет функционировать в рамках уникальной научной установки "Экспериментальный комплекс НЕВОД", расширяя ее энергетический диапазон до 10^19 эВ.
Сотрудники центра НЕВОД почти 20 лет проводят исследования групп мюонов под большими зенитными углами, отметил заместитель руководителя центра, профессор Института ядерной физики и технологий (ИЯФиТ) НИЯУ МИФИ Игорь Яшин.
"Наиболее интересный объект регистрации – группы квазипараллельных частиц. Сейчас мы регистрируем такие события на российско-итальянском детекторе ДЕКОР, который имеет площадь 70 кв.м. Количество регистрируемых частиц в группах существенно превышает теоретические оценки, эта проблема получила название "мюонная загадка". Создаваемый детектор ТРЕК будет иметь большую площадь и лучшее пространственное разрешение. Он позволит исследовать частицы космических лучей с предельно высокими энергиями и одновременно улучшит точность и надежность регистрации мюонов в группах, что является необходимым условием решения мюонной загадки", – сообщил Яшин.
По словам ученых, ранее никто не решался строить такие большие координатно-трековые детекторы для регистрации космических лучей, тем более на таком сложном классе приборов, как многопроволочные дрейфовые камеры, разработанные Институтом физики высоких энергий НИЦ "Курчатовский институт".
В создании детектора активное участие принимают студенты и аспиранты НИЯУ МИФИ, отметил Анатолий Петрухин.
"Проект ТРЕК, как и другие детекторы и установки, созданные в центре НЕВОД, начинался со студенческих и аспирантских работ. Наш опыт реального объединения учебной и исследовательской деятельности был отмечен премией Президента РФ в области образования. Студенты, аспиранты и молодые сотрудники центра за свои работы с 2001 по 2020 год получили 16 медалей Российской академии наук", – добавил он.
В настоящее время ведутся работы по разработке и тестированию элементов регистрирующей системы детектора ТРЕК и подготовка к монтажу первой очереди дрейфовых камер.
Руководитель НОЦ НЕВОД Анатолий Афанасьевич Петрухин (справа) и заместитель руководителя НОЦ НЕВОД Игорь Иванович Яшин (слева) в одном из помещений лаборатории