ИЯФ СО РАН вступил в коллаборацию SPD – проекта на коллайдере NICA
SPD (Spin Physics Detector) – один из двух детекторов, регистрирующих столкновения пучков коллайдера NICA, который создается на базе ОИЯИ. Как правило, для проведения масштабных экспериментов коллектив, который занимается обеспечением работы детектора и интерпретацией полученных данных, объединяется в коллаборацию. В феврале было подписано соглашение, согласно которому группа сотрудников ИЯФ СО РАН вошла в коллаборацию SPD. В документе обозначен круг интересов специалистов новосибирского института в этом международном проекте.
Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН будут активно включены в решение двух задач, направленных на обеспечение работы детектора. Это разработка и изготовление магнитной системы детектора и создание системы идентификации частиц на основе аэрогелевых черенковских счетчиков. Также в документе указано, что сотрудники ИЯФ СО РАН готовы внести вклад в разработку программного обеспечения и анализ данных эксперимента.
«Магнитная система – самая дорогостоящая и одна из самых сложных частей детектора. Она предназначена для того, чтобы обеспечивать сильное и однородное магнитное поле. Под действием магнитного поля заряженные элементарные частицы отклоняются от прямолинейного движения и движутся по дуге. Кривизна дуги зависит от массы, заряда и энергии частицы, измеряя ее, мы получаем информацию о параметрах частицы», – пояснил старший научный сотрудник Института ядерной физики, координатор группы участников ИЯФ СО РАН в коллаборации SPD Александр Барняков.
В ИЯФ СО РАН накоплен большой опыт в разработке и изготовлении магнитных систем детекторов, в частности, специалисты института создали такое оборудование для международного проекта PANDA на базе немецкого ускорительного центра FAIR.
«Нам необходимо получить очень большой объем магнитного поля, и оно должно иметь силу 1 Тесла. Для понимания: 1 Тесла равен 10000 Гс, при этом магнитное поле Земли составляет 0.5 Гс. Таких параметров можно достичь при помощи сверхпроводящих элементов, их создание – сложная задача на пределе современной науки и техники, и это направление сейчас хорошо развивается в России. Вес детектора SPD будет составлять около 1350 тонн, а вес одного элемента ярма – более 60 тонн – не так много заводов, которые способны работать с такими габаритами. ИЯФ совместно с ОИЯИ будут заниматься расчетами, выбором площадок для производства, изготовлением криогенной системы, сверхпроводящего соленоида, системы питания магнита и системы вывода энергии, сборкой (частично), проведением криогенных испытаний и измерениями магнитного поля соленоида», – прокомментировал старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Евгений Пята.
Магнитная система должна быть изготовлена одной из первых, поскольку все остальные системы размещаются внутри нее. По плану первая серия экспериментов на детекторе должна состояться в 2028 году.
Вторая задача ИЯФ СО РАН – создание системы идентификации частиц на основе аэрогелевых черенковских счетчиков. Детекторы черенковских колец предназначены для измерения угла черенковского света, излучаемого в прозрачной среде заряженной частицей.
«Черенковский угол зависит от скорости частицы и от показателя преломления среды. В детекторе черенковских колец формируются кольца из нескольких десятков зарегистрированных фотонов на частицу. По радиусу кольца можно определить черенковский угол, а значит, и скорость частицы. Измерение скорости и импульса частицы позволяет установить ее массу и, следовательно, тип. В качестве прозрачной среды могут использоваться различные материалы, предполагается, что в детекторе SPD это будет аэрогель», – прокомментировал Александр Барняков.
со-руководитель коллаборации SPD NICA, заместитель директора Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ Алексей Гуськов рассказал, что для столкновения поляризованных пучков на коллайдере NICA будут доступны энергии от самых маленьких до примерно 27 ГэВ. Это позволит исследовать, как в зависимости от энергии столкновений меняется проявление различных спин-зависимых эффектов. «Эти исследования способны внести важнейший вклад в развитие теории сильного взаимодействия и понимание его природы», – отметил А. Гуськов
Он сообщил, что сформированная в 2021 году коллаборация SPD сейчас насчитывает около 400 участников, представляющих более 30 институтов из разных стран мира. «Мы очень рады, что к коллаборации присоединился ИЯФ СО РАН – это один из наших ключевых партнеров, которого мы хорошо знаем и с которым давно сотрудничаем. Еще до того, как было подписано соглашение, ИЯФ СО РАН, обладающий уникальным опытом в этой области, начал работу по проектированию уникального сверхпроводящего магнита», – подчеркнул ученый.
Иллюстрация: схема детектора SPD, источник — ОИЯИ