Объединенный институт ядерных исследований на коллаборационном совещании DUNE
В конце января 2023 года в ЦЕРН состоялось коллаборационное совещание DUNE, участие в котором приняли сотрудники Научно-экспериментального отдела физики элементарных частиц Лаборатории ядерных проблем (НЭОФЭЧ ЛЯП). Члены коллаборации обсудили статус проекта и дальнейшие научные планы.
Обсуждалась обработка и анализ первых данных с прототипа одной из установок ближнего детекторного комплекса эксперимента DUNE в Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (Fermilab, США). Были рассмотрены задачи анализа набранных в прошлые годы данных с прототипа дальнего детектора в ЦЕРН.
В настоящее время продолжаются работы в подземном исследовательском центре Sanford: подземный зал дальнего детектора и лаборатория закончены наполовину. Эксперимент DUNE начнет работу с двумя модулями дальнего детектора. Планируемая мощность протонного пучка в момент запуска составляет 1,2 МВт. Ввиду сложности создания ND-GAr вначале он временно будет заменен на мюонный спектрометр TMS (The Muon Spectrometer) из сцинтиллятора со слоями железа. На втором этапе будут установлены два оставшихся модуля дальнего детектора, cобран ND-GAr и произведена модернизация ускорителя до мощности пучка в 2,4 МВт. Установка SAND обеспечит надежное мониторирование нейтринного пучка, позволит в течение короткого промежутка времени измерить его поток и форму энергетического спектра. Кроме того, структура детектора из тонких слоев графита (C) и полипропилена (CH2) за счет метода вычитания обеспечит измерение сечений взаимодействия нейтрино (и других процессов) на водородной мишени, в которых нет примеси внутриядерных взаимодействий. Измерение иерархии масс нейтрино будет возможно уже в первые годы запуска DUNE. Для измерения фазы нарушения CP-четности потребуется более длительный набор статистики.
Коллаборационному совещанию DUNE предшествовала рабочая встреча в Университете Берна для обсуждения анализа данных прототипа ближнего детектора ND-LAr. В течение этого года участники проекта планируют разместить в лаборатории Fermilab четыре уменьшенных модуля ND-LAr в криостате вместе с модулями из ячеек пластикового сцинтиллятора эксперимента MINERvA на нейтринном пучке, предназначенном для эксперимента NOvA. Помимо методических исследований, этот прототип будет использоваться и для физических задач: измерение сечений взаимодействий нейтрино, множественности заряженных частиц и других. Полноразмерный ND-LAr будет состоять из 35 модулей. Научная группа НЭОФЭЧ ЛЯП отвечает за создание светосчитывающей системы ND-LAr, участвует в тестировании и сборке модулей в Университете Берна.
Об эксперименте DUNE
Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) – эксперимент нового поколения с ускорительными (анти)нейтрино, который создается для уточнения и измерения все еще не известных параметров, определяющих процесс осцилляций нейтрино. Основные его задачи – измерение порядка нейтринных масс и фазы нарушения CP-инвариантности в лептонном секторе.
В подготовке эксперимента участвуют специалисты нескольких подразделений Объединенного института. Сотрудники НЭОФЭЧ ЛЯП, помимо методического вклада для ND-LAr, занимаются моделированием, подготовкой программ реконструкции и будущего анализа данных DUNE. В CERN, на тестовом стенде, созданном сотрудниками Лаборатория физики высоких энергий им. В.И. Векслера и А.М. Балдина для детектора SAND, ведутся методические работы со строу-трубками. Сотрудники Лаборатории информационных технологий развивают компьютерную инфраструктуру для хранения и обработки данных. Этот разносторонний профессиональный вклад делает участие сотрудников ОИЯИ в проекте DUNE особо ценным и заметным для коллаборации.
Фото: Объединенный институт ядерных исследований. Сотрудники ЛЯП ОИЯИ – участники рабочего совещания по прототипу ближнего детектора ND-LAr в Университете Берна.