Наука и образование

Первый модернизированный диск для торцевой части мюонного спектрометра эксперимента ATLAS готов к установке в шахте.

В настоящее время Большой адронный коллайдер (БАК) находится на стадии модернизации (Фаза-1) с целью увеличения светимости его работы. Одновременно идет модернизация всех четырех детекторов, работающих на БАК для того, чтобы они смогли работать в условиях увеличенной светимости коллайдера. Так, в эксперименте ATLAS для функционирования детектора с минимальными потерями физической информации в условиях увеличенной радиационной загрузки часть внутренних мюонных торцевых станций мюонного спектрометра, так называемые малые мюонные диски (приблизительно 10 метров в диаметре), заменяются на модернизированные НМД (New Small Wheels), в которых будут использоваться тонкозазорные ТЗК (Thin Gap Chamber)  и микроячеистые MM (Micro Megas) мюонные камеры.

Главная задача тонкозазорных камер состоит в выработке быстрого триггерного сигнала 1-го уровня (Level-1) для мюонов, летящих из точки взаимодействия. Тонкозазорные камеры ТЗК – это многопроволочные камеры, которые работают в режиме ограниченной пропорциональности с коэффициентом газового усиления около 10⁵. Тонкий зазор анод-катод и высокий коэффициент усиления камер ТЗК позволяют получить высокую эффективность регистрации мюонов в условиях высокой радиационной загрузки. Хорошее пространственное разрешение, отличное временное разрешение, низкая чувствительность к фоновым частицам (нейтроны и фотоны) и способность работать в условиях высокого радиационного фона, делают ТЗК камеры наиболее подходящими для новых триггерных камер детектора ATLAS.

Совместно с институтами и университетами Канады, Израиля и Чили, Отделение физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ участвовало в создании тонкозазорных камер. Для сборки и тестирования камер на территории Института был организован участок, оснащенный всем необходимым оборудованием. Лаборатория адронной физики (ЛАФ ОФВЭ) успешно выполнила проект - собрала и провела испытания 36 квадруплетов, так называемых QL3 ТЗК камер (см. рисунок 1), которые являются самыми большими ТЗК камерами размером 2,1х1,2 м, которые устанавливаются в новых мюонных дисках (НМД).

Собранные квадруплеты прошли в НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ высоковольтные испытания и испытания на герметичность. С помощью рентгеновского излучения была изучена однородность коэффициентов газового усиления камер. А с использованием космического излучения проведено изучение эффективности работы камер и эффективности восстановление треков.

Все собранные квадруплеты были отправлены в Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН) для сборки больших секторов и дальнейшей их установки в структуру мюонных дисков НМД. Сотрудники ЛАФ принимают активное участие во всех этапах проекта в ЦЕРН: тестирование квадруплетов; сборка и тестирование составных частей сектора (wedge); сборка секторов; установка секторов в структуру НМК; тестирование секторов.

Первой сектор в структуру НМК был установлен в декабре 2019 года и это было большим достижением огромного количества людей, работающих над созданием ТЗК и MM камер. На момент написания новости, один из двух дисков НМД полностью готов к транспортировке и установке в шахту эксперимента ATLAS (см. рисунок 2). Планируется, что второй диск должен быть готов к установке в шахту в середине осени 2021 года. Это позволит эксперименту ATLAS к февралю 2022 года быть готовым к набору физических данных, которые, потенциально, могут дать ответы на многие нерешенные вопросы современной физики элементарных частиц.