Участники коллаборации LHCb заявляют о начале сборки нового детектора SciFi для Большого адронного коллайдера, главной целью которого будет поиск следов «новой физики» в распадах частиц, содержащих в себе «прелестный» кварк, сообщает Федеральная политехническая школа Швейцарии в Лозанне.
«Для того, чтобы мы могли извлечь больше полезной информации из тех столкновений, которые происходят на БАК, нам нужные новые технологии, которые бы улучшили работу детектора LHCb. К тому же, если у БАК не хватит мощности для открытия следов «новой физики», то это поставит крест на всем моем поколении физиков. Тогда нам придется создавать новый ускоритель, с которым будет работать уже следующее поколение ученых», — заявил Аурелио Бэй (Aurelio Bay), один из ведущих разработчиков SciFi.
Детектор LHCb был создан ЦЕРН специально для поиска не вписывающихся в Стандарнтую модель физики частиц, слишком тяжелых для того, чтобы искать их напрямую. Работающие на нем физики изучают поведение частиц, в состав которых входит b-кварк («прелестный», от английского «beauty»).
В первые этапы работы этого прибора ученым не удавалось найти следов необычных распадов, однако в июле 2013 года они начали получать первые намеки на то, что предсказания Стандартной модели отклоняются от того, что показывали датчики LHCb. В частности, распад так называемых странных мезонов на пары мюонов шел не так, как указывали общепринятые теории — продукты распада разлетались или закручивались под «неправильными» углами.
В дальнейшем, эти аномалии не исчезли, а только выросли, что заставляет многих физиков считать, что LHCb и те процессы, за которыми он наблюдает, являются «окном» в мир «новой физики». К сожалению, открыть его пока невозможно, так как LHCb накапливает данные крайне медленно – по словам Бэя, он фиксирует всего две тысячи столкновений частиц в секунду, тогда как в БАК за это же время происходят миллионы подобных событий.
Швейцарские ученые и другие участники коллаборации LHCb, в том числе десятки ученых из России, уже более пяти лет работают над решением этой проблемы, разрабатывая новый, более быстродействующий детектор, получивший название SciFi. Первые его прототипы прибыли на БАК в конце августа этого года, и сейчас ученые и инженеры ЦЕРН начали их сборку и установку в «кольцо» коллайдера.
Это устройство представляет собой гигантский «клубок» из примерно трех миллионов нитей оптоволокна, общая длина которых составляет примерно 10 тысяч километров. Каждая из этих нитей подключена к одному из 600 тысяч светочувствительных датчиков, при помощи которых ученые будут следить за продуктами столкновения частиц в БАК и изучать те реакции, которые их породили.
Главной проблемой при разработке этого устройства, как отмечает Кристиан Йорам (Christian Joram), один из его создателей, было то, что обычное оптоволокно очень быстро деградирует и теряет прозрачность при контакте с частицами, которые рождаются внутри коллайдера. По этой причине ученым пришлось разработать новый материал, который бы не разрушался при «обстреле» частицами, а также погрузить датчики света в специальные холодильники, снижающие уровень помех.
В SciFi, помимо световых датчиков, будут встроены специальные фильтры, удаляющие ненужную информацию еще до того, как данные с детектора начнут обрабатывать суперкомпьютеры ЦЕРН, что ускорит сбор данных и облегчит их анализ. Ученые ожидают, что конструкция детектора будет завершена к середине 2018 года, когда начнется очередной «большой перерыв» в работе БАК. Соответственно, SciFi начнет свою работу в 2020 году, когда БАК возобновит работу.
