Сотрудничество
Ученые ИЯИ РАН сотрудничают со многими ведущими лабораториями, институтами и университетами мира, принимают активное участие в работе целого ряда крупных международных экспериментов в ЦЕРН (Швейцария), ОИЯИ (Россия), Германии, Японии, Италии, США, Китае, Франции, Испании и других стран.
В ИЯИ РАН разработана ускоряющая структура, использующаяся при создании ускорителей J-PARK в Японии и PITZ в центре DESY в Германии. Разработанный в ИЯИ РАН монитор формы сгустков установлен во всех ведущих международных ускорительных центрах, включая SSC, CERN, DESY, KEK, J-PARK, SNS, LANSCE, FRIB, GSI, ESS и ОИЯИ. Получены новые экспериментальные данные по ядерным реакциям с участием протонов и нейтронов средних энергий, по фотоядерным реакциям, в том числе исследована спиновая структура протона с помощью активной поляризованной мишени, проведены наблюдения новых эффектов при столкновениях релятивистских ядер, дано начало новому научному направлению, получившему название «ядерная фотоника».
Эмульсионный детектор для поиска осцилляций нейтрино
Эмульсионный детектор для поиска осцилляций нейтрино в лаборатории Гран-Сассо - Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus - эксперимент OPERA создан для международного проекта CNGS (CERN neutrinos to Gran Sasso). Он направлен на изучение свойств нейтрино и имеет фундаментальное значение для физики элементарных частиц, астрофизики и космологии.
В подземной лаборатории Гран Сассо, Италия на глубине около 1.4 км под землей сооружен детектор, состоящий из двух независимых супермодулей, которые включают в себя мишенные блоки и мюонные спектрометры. Пучок мюонных нейтрино образуется вследствие взаимодействия ускоренных на ускорителе в CERN’e протонов (энергия около 400 ГэВ) с нуклонами ядер графитовой мишени, затем произведенные частицы (пионы и каоны) фокусируются системой магнитов в указанном направлении – в направлении Гран Сассо. Пионы и каоны – короткоживущие частицы, распад которых происходит на лету в вакуумном туннеле около 1 км длиной при очень высоких энергиях. Продуктами такого распада являются мюоны и нейтрино.
В подземной лаборатории Гран Сассо, Италия на глубине около 1.4 км под землей сооружен детектор, состоящий из двух независимых супермодулей, которые включают в себя мишенные блоки и мюонные спектрометры. Пучок мюонных нейтрино образуется вследствие взаимодействия ускоренных на ускорителе в CERN’e протонов (энергия около 400 ГэВ) с нуклонами ядер графитовой мишени, затем произведенные частицы (пионы и каоны) фокусируются системой магнитов в указанном направлении – в направлении Гран Сассо. Пионы и каоны – короткоживущие частицы, распад которых происходит на лету в вакуумном туннеле около 1 км длиной при очень высоких энергиях. Продуктами такого распада являются мюоны и нейтрино.
E929
Целью эксперимента E929 NOvA (Национальная ускорительная лаборатория имени Энрико Ферми - ФНАЛ, США) является изучение νμ → νe осцилляций нейтрино. Программа эксперимента включает измерение числа событий, обусловленных взаимодействием электронных (анти)нейтрино, которые могут появиться в пучках мюонных (анти)нейтрино, в результате νμ → νe осцилляций.
Это дает возможность измерить вероятность таких переходов, угол смешивания θ13 и фазу нарушения СР инвариантности в лептонном секторе, а также определить иерархию масс нейтринных состояний. Наблюдение нарушения СР-инвариантности в лептонном секторе, которое само по себе является открытием, явилось бы экспериментальным базисом для фундаментальной идеи лептогенезиса, которая объясняет барионную асимметрию Вселенной. Этот эксперимент также определит с высокой точностью и другие параметры осцилляций, что позволит понять различие между смешиванием кварков и лептонов.
В настоящее время, сотрудники Института принимают участие в монтаже и наладке ближнего детектора, а также в дежурствах на нейтринных детекторах NOvA. Занимаютя изучением фона от проникающей компоненты космических лучей и разработкой методов его подавления. Основная деятельность связана с восстановлением, идентификацией и анализом нейтринных событий на ближнем и дальнем детекторах NOvA и проведением расчетов потоков (анти)нейтрино в пучке off-axis NuMI.
Это дает возможность измерить вероятность таких переходов, угол смешивания θ13 и фазу нарушения СР инвариантности в лептонном секторе, а также определить иерархию масс нейтринных состояний. Наблюдение нарушения СР-инвариантности в лептонном секторе, которое само по себе является открытием, явилось бы экспериментальным базисом для фундаментальной идеи лептогенезиса, которая объясняет барионную асимметрию Вселенной. Этот эксперимент также определит с высокой точностью и другие параметры осцилляций, что позволит понять различие между смешиванием кварков и лептонов.
В настоящее время, сотрудники Института принимают участие в монтаже и наладке ближнего детектора, а также в дежурствах на нейтринных детекторах NOvA. Занимаютя изучением фона от проникающей компоненты космических лучей и разработкой методов его подавления. Основная деятельность связана с восстановлением, идентификацией и анализом нейтринных событий на ближнем и дальнем детекторах NOvA и проведением расчетов потоков (анти)нейтрино в пучке off-axis NuMI.
Е938
Целью эксперимента Е938 MINERvA (Национальная ускорительная лаборатория имени Энрико Ферми - ФНАЛ, США) является изучение рассеяния нейтрино на ядрах.
Программа эксперимента включает измерение сечений взаимодействия нейтрино с различными ядерными мишенями в области энергий квази-упругого рассеяния, рождения резонансов и глубоко-неупругого рассеяния. Актуальность этих исследований обусловлена, в первую очередь, тем что неопределенности в сечениях квази-упругого и резонансного взаимодействия нейтрино с ядрами являются одним из основных источников систематических ошибок в ускорительных осцилляционных экспериментах с дальними нейтрино.
Сотрудники Института принимают участие в дежурствах на детекторе, занимаются обработкой и анализом данных об эксклюзивных квази-упругих событиях, а также определением дифференциального сечения этого процесса и аксиального форм фактора нуклона.
Программа эксперимента включает измерение сечений взаимодействия нейтрино с различными ядерными мишенями в области энергий квази-упругого рассеяния, рождения резонансов и глубоко-неупругого рассеяния. Актуальность этих исследований обусловлена, в первую очередь, тем что неопределенности в сечениях квази-упругого и резонансного взаимодействия нейтрино с ядрами являются одним из основных источников систематических ошибок в ускорительных осцилляционных экспериментах с дальними нейтрино.
Сотрудники Института принимают участие в дежурствах на детекторе, занимаются обработкой и анализом данных об эксклюзивных квази-упругих событиях, а также определением дифференциального сечения этого процесса и аксиального форм фактора нуклона.
Е949
Основной задачей эксперимента Е949 в БНЛ (Брукхевенская национальная лаборатория, США)является измерение редкого распада К+—>p+νν, идущего за счет нейтральных токов с изменением аромата.
Чувствительность эксперимента к этому распаду составляет около 10-11, что на порядок превосходит предсказание Стандартной модели. В результате матричный элемент СКМ матрицы |Vtd| может быть определен с точностью лучше 25%.
Чувствительность эксперимента к этому распаду составляет около 10-11, что на порядок превосходит предсказание Стандартной модели. В результате матричный элемент СКМ матрицы |Vtd| может быть определен с точностью лучше 25%.
Е246
Основной целью эксперимента Е246 в КЕК (Национальная Лаборатория физики высоких энергий, Япония) является поиск нарушения Т-инвариантности в распаде К+—>m+p0ν.
Обнаружение такого эффекта было бы проявлением новой физики вне рамок Стандартной Модели и означало бы существование механизмов СР-нарушения через обмен Хиггсовскими бозонами.
Обнаружение такого эффекта было бы проявлением новой физики вне рамок Стандартной Модели и означало бы существование механизмов СР-нарушения через обмен Хиггсовскими бозонами.
KATRIN
Сотрудничество INR + FIAS
Сотрудничество между ИЯИ РАН и Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS, Германия) в области теории ядерных реакций посвящено улучшению описания ядерных реакций при низких, промежуточных и высоких энергиях. Мы развиваем как динамические модели, например, INC (внутриядерный каскад), UrQMD (ультрарелятивистская квантовая молекулярная динамика), RELDIS (релятивистская модель электромагнитной диссоциации ядер), так и статистические модели, например, испарение, деление, Ферми-развал и мультифрагментация ядер (все включено в статистическую модель мультифрагментации - SMM). Особое внимание уделяется многообещающим периферическим реакциям с релятивистскими тяжелыми ионами, ведущим к образованию новых изотопов, нейтроноизбыточных и экзотических ядер, которые важны как для фундаментальных знаний, так и для практического применения. Реакция мультифрагментации позволяет исследовать уравнение состояния (EoS) ядерной материи, что актуально для астрофизических объектов типа нейтронных звезд.
Исследование экзотических ядер методом рассеяния электронов
Исследование экзотических ядер методом рассеяния электронов на встречных пучках тяжелых ионов, коллаборация ELISe - Electron - Ion - Scattering (в рамках проекта NUSTAR - FAIR)
((Gesellschaft fur Schwerionenforschung (GSI)), Дармштадт, Германия)
Исследование экзотических ядер, удаленных от области стабильности, методом рассеяния электронов на встречных пучках электронов и тяжелых ионов.
Участие ИЯИ РАН: моделирование и разработка детектирующей системы для спектрометра рассеяния электронов и монитора светимости, подготовка и проведение эксперимента, начало которого запланировано на 2020 год.
((Gesellschaft fur Schwerionenforschung (GSI)), Дармштадт, Германия)
Исследование экзотических ядер, удаленных от области стабильности, методом рассеяния электронов на встречных пучках электронов и тяжелых ионов.
Участие ИЯИ РАН: моделирование и разработка детектирующей системы для спектрометра рассеяния электронов и монитора светимости, подготовка и проведение эксперимента, начало которого запланировано на 2020 год.
Исследование динамических и спиновых характеристик нуклонов (A2-MAMI)
Исследование динамических и спиновых характеристик нуклонов - A2-коллаборация на ускорителе MAMI (MАinzer MIcrotron)
(Институт ядерной физики университета им. Гутенберга, Майнц, Германия)
Изучение динамической (нуклонные резонансы) и спиновой структуры нуклонов и малонуклонных систем на пучке тормозных меченых фотонов с энергией до 1500 МэВ. Пионерские эксперименты с поляризованными мишенями на поляризованном пучке.
ИЯИ РАН участвует в долгосрочном эксперименте, начиная с 1990 года. изготовлении и обслуживании элементов детектирующих систем и мишеней (включая поляризованные), планировании экспериментов, наборе и обработке экспериментальных данных. www.physic.uni-mainz.de
(Институт ядерной физики университета им. Гутенберга, Майнц, Германия)
Изучение динамической (нуклонные резонансы) и спиновой структуры нуклонов и малонуклонных систем на пучке тормозных меченых фотонов с энергией до 1500 МэВ. Пионерские эксперименты с поляризованными мишенями на поляризованном пучке.
ИЯИ РАН участвует в долгосрочном эксперименте, начиная с 1990 года. изготовлении и обслуживании элементов детектирующих систем и мишеней (включая поляризованные), планировании экспериментов, наборе и обработке экспериментальных данных. www.physic.uni-mainz.de
Проект BGO-OD
Изучение спиновой структуры нуклона на пучке поляризованных фотонов с энергией до 2.5 ГэВ с использованием поляризованных мишеней. Проект BGO-OD (Университет Бонна, Германия).
Эксперимент находится в стадии запуска и проведения тестовых измерений. Основная цель - исследование фотоядерных реакций на пучке тормозных меченых фотонов с энергией до 2500 МэВ на синхротроне ELSA. От остальных экспериментов установка BGO-OD отличается наличием магнитного спектрометра и широкоапертурного детектора, что позволит детально изучить фоторождение тяжелых и странных мезонов на нуклонах и ядрах.
Участие Российской стороны состоит в планировании и подготовке экспериментов, наборе и обработке экспериментальных данных.
Эксперимент находится в стадии запуска и проведения тестовых измерений. Основная цель - исследование фотоядерных реакций на пучке тормозных меченых фотонов с энергией до 2500 МэВ на синхротроне ELSA. От остальных экспериментов установка BGO-OD отличается наличием магнитного спектрометра и широкоапертурного детектора, что позволит детально изучить фоторождение тяжелых и странных мезонов на нуклонах и ядрах.
Участие Российской стороны состоит в планировании и подготовке экспериментов, наборе и обработке экспериментальных данных.
Разработка, изготовление двух детекторов формы сгустков (BSM)
В рамках соглашения с LANL (Лос-Аламосская национальная лаборатория, США) ведется разработка, изготовление двух детекторов формы сгустков (BSM) для линейного ускорителя Лос-Аламосского нейтронного центра LANSCE. Детекторы должны работать на двух частотах: 201,25 МГц и 402,5 МГц. Оба детектора имеют фазовое разрешение лучше 1 градуса на частоте 201,25 МГц.
К настоящему моменту завершено изготовление детекторов в опытном производстве ИЯИ РАН, сборка и лабораторные испытания. В ближайшее время планируется отправка детекторов, а до октября 2014 года должны быть завершены испытания и наладка детекторов на ускорителе LANSCE.
К настоящему моменту завершено изготовление детекторов в опытном производстве ИЯИ РАН, сборка и лабораторные испытания. В ближайшее время планируется отправка детекторов, а до октября 2014 года должны быть завершены испытания и наладка детекторов на ускорителе LANSCE.
Эксперимент Тунка
Эксперимент Тунка - это комплексный эксперимент по изучению первичного космического излучения в диапазоне энергий 1015-1018 эВ и гамма-астрономии при энергиях > 2х1013 эВ - расположен в Тункинской долине, Республика Бурятия, в 50 километрах южнее озера Байкал.
Эксперимент состоит из 2 основных частей. Первой частью является действующая с 2009 года широкоугольная черенковская установка по регистрации широких атмосферных ливней Тунка-133, основными физическими задачами которой являются исследования энергетического спектра и массового состава первичного космического излучения в диапазоне энергий 1015 - 1018 эВ. Установка представляет собой сеть из 175 оптических детекторов, объединенных в 25 кластеров - по 7 оптических детекторов в каждом кластере на расстоянии 85 м друг от друга. Общая геометрическая площадь установки - ~3 км2.
Вторая часть эксперимента - это проект создания гамма-обсерватории высоких энергий Тунка–HiSCORE, работы по осуществлению которого начались в 2012 году и ведутся международной коллаборцией TAIGA (Tunka Advanced International Gamma and cosmic ray Array).
В состав коллаборации входят российские и зарубежные институты из Германии и Италии. Основными физическими целями обсерватории будут регистрация потоков гамма-квантов с энергиями больше 20-30 ТэВ от Галактических и внегалактических локальных источников - поиск космических ПэВатронов. Регистрация гамма-квантов с энергиями больше 200-300 ТэВ от таких источников будет однозначным подтверждением адронных механизмов ускорения космических лучей.
ИЯИ РАН участвует практически во всех экспериментальных работах как в Тунка-133, так и TAIGA. В частности в разработке и создании оптических детекторов и станций, детекторной электроники, калибровочных систем, мюонных детекторов, камер изображения узкоугольных телескопов и т.д.
Эксперимент состоит из 2 основных частей. Первой частью является действующая с 2009 года широкоугольная черенковская установка по регистрации широких атмосферных ливней Тунка-133, основными физическими задачами которой являются исследования энергетического спектра и массового состава первичного космического излучения в диапазоне энергий 1015 - 1018 эВ. Установка представляет собой сеть из 175 оптических детекторов, объединенных в 25 кластеров - по 7 оптических детекторов в каждом кластере на расстоянии 85 м друг от друга. Общая геометрическая площадь установки - ~3 км2.
Вторая часть эксперимента - это проект создания гамма-обсерватории высоких энергий Тунка–HiSCORE, работы по осуществлению которого начались в 2012 году и ведутся международной коллаборцией TAIGA (Tunka Advanced International Gamma and cosmic ray Array).
В состав коллаборации входят российские и зарубежные институты из Германии и Италии. Основными физическими целями обсерватории будут регистрация потоков гамма-квантов с энергиями больше 20-30 ТэВ от Галактических и внегалактических локальных источников - поиск космических ПэВатронов. Регистрация гамма-квантов с энергиями больше 200-300 ТэВ от таких источников будет однозначным подтверждением адронных механизмов ускорения космических лучей.
ИЯИ РАН участвует практически во всех экспериментальных работах как в Тунка-133, так и TAIGA. В частности в разработке и создании оптических детекторов и станций, детекторной электроники, калибровочных систем, мюонных детекторов, камер изображения узкоугольных телескопов и т.д.
Международный проект LHAASO
Международный проект LHAASO - Large High Altitude Air Shower Observatory - представляет собой высокогорный комплекс научных установок нового поколения, на площади 1.3 кв. км в КНР (пров. Сычуань) на высоте 4410 м над уровнем моря, созданных для изучения космических лучей и гамма-астрономии сверхвысоких энергий. Входящие в LHAASO установки имеют рекордные показатели по всем параметрам и позволяют измерять все компоненты широких атмосферных ливней (ШАЛ): черенковский свет, мюоны, электроны и гамма-кванты. В первоначальном проекте установки не были предусмотрены детекторы адронов. По предложению ИЯИ было решено добавить в проект установку ENDA (Electron-Neutron Detector Array), состоящую из 400 разработанных в ИЯИ РАН эн-детекторов (электронно-нейтронных детекторов, регистрирующих как электронную, так и адронную компоненты на всей площади установки), установленных на земле с шагом 5 м и общим размером 100х100 м2, внутри LHAASO, что позволит точнее определять массовый состав и энергетический спектр космических лучей в ПэВной области энергий. Фактически центральная часть установки будет представлять собой огромный адронный калориметр площадью 1 га с возможностью неограниченного расширения в дальнейшем.
В 2021 г. в эксперименте LHAASO были получены и опубликованы выдающиеся результаты в области гамма-астрономии - в нашей галактике были обнаружены новые источники гамма-квантов сверхвысоких энергий, в том числе ПэВатроны, т. е. с энергиями выше 1 ПэВ. Более того, с недоступной ранее точностью около 0.05 градуса, определены координаты этих источников и сделан вывод о том, что скорее всего, эти гамма-кванты были рождены при распадах нейтральных пионов, т. е. в этих источниках, наряду с электромагнитным ускорителем, работает и адронный ускоритель. Это означает, что эти источники являются также источниками космических лучей по крайней мере вплоть до энергий ~ 10-15 PeV.
В 2021 г. в эксперименте LHAASO были получены и опубликованы выдающиеся результаты в области гамма-астрономии - в нашей галактике были обнаружены новые источники гамма-квантов сверхвысоких энергий, в том числе ПэВатроны, т. е. с энергиями выше 1 ПэВ. Более того, с недоступной ранее точностью около 0.05 градуса, определены координаты этих источников и сделан вывод о том, что скорее всего, эти гамма-кванты были рождены при распадах нейтральных пионов, т. е. в этих источниках, наряду с электромагнитным ускорителем, работает и адронный ускоритель. Это означает, что эти источники являются также источниками космических лучей по крайней мере вплоть до энергий ~ 10-15 PeV.
Telescope Array
Telescope Array - крупномасштабный эксперимент, расположенный в штате Юта, США.
Эксперимент регистрирует широкие атмосферные ливни (ШАЛ), вызванные космическими лучами ультравысоких энергий (выше 1018 эВ). Telescope Array включает в себя решетку из 512 наземных сцинтилляционных детекторов, размещенную на площади 700 км2 и три станции, регистрирующие флуоресцентное излучение, расположенные в вершинах треугольника со стороной 30 км.
В настоящее время развертывается низкоэнергетическое расширение эксперимента (TALE), которое позволит понизить порог регистрации до 3x1016 эВ. TALE состоит из 10 новых телескопов, регистрирующих флуоресцентное излучение ШАЛ на углах возвышения до 72o и заполняющей решетки наземных детекторов. Главная задача эксперимента - понять природу и происхождение космических лучей с высшими наблюдаемыми энергиями.
Проект выполняется международной коллаборацией, включающей научные организации из Японии, США, Кореи, России и Бельгии. Российская группа состоит из ученых ИЯИ РАН. В эту группу входит Вадим Алексеевич Кузьмин - один из авторов знаменитого эффекта обрезания спектра космических лучей Грейзена-Зацепина-Кузьмина (ГЗК).
Вклад ИЯИ РАН включает в себя разработку программ реконструкции данных наземной решетки детекторов, построение первичного спектра космических лучей, подтверждающего эффект ГЗК, получение наиболее сильного в северном полушарии ограничения на поток фотонов сверхвысоких энергий, анализ распространения космических лучей в межзвездной среде и корреляций направлений прихода с положением потенциальных источников.
(The University of Utah, The National Science Foundation, USA)
Эксперимент регистрирует широкие атмосферные ливни (ШАЛ), вызванные космическими лучами ультравысоких энергий (выше 1018 эВ). Telescope Array включает в себя решетку из 512 наземных сцинтилляционных детекторов, размещенную на площади 700 км2 и три станции, регистрирующие флуоресцентное излучение, расположенные в вершинах треугольника со стороной 30 км.
В настоящее время развертывается низкоэнергетическое расширение эксперимента (TALE), которое позволит понизить порог регистрации до 3x1016 эВ. TALE состоит из 10 новых телескопов, регистрирующих флуоресцентное излучение ШАЛ на углах возвышения до 72o и заполняющей решетки наземных детекторов. Главная задача эксперимента - понять природу и происхождение космических лучей с высшими наблюдаемыми энергиями.
Проект выполняется международной коллаборацией, включающей научные организации из Японии, США, Кореи, России и Бельгии. Российская группа состоит из ученых ИЯИ РАН. В эту группу входит Вадим Алексеевич Кузьмин - один из авторов знаменитого эффекта обрезания спектра космических лучей Грейзена-Зацепина-Кузьмина (ГЗК).
Вклад ИЯИ РАН включает в себя разработку программ реконструкции данных наземной решетки детекторов, построение первичного спектра космических лучей, подтверждающего эффект ГЗК, получение наиболее сильного в северном полушарии ограничения на поток фотонов сверхвысоких энергий, анализ распространения космических лучей в межзвездной среде и корреляций направлений прихода с положением потенциальных источников.
(The University of Utah, The National Science Foundation, USA)
Поиск нейтринных всплесков и исследования на установке LVD в подземной лаборатории Гран-Сассо
Поиск нейтринных всплесков и исследования на установке LVD в подземной лаборатории Гран-Сассо (Национальная лаборатория Гран-Сассо, Национального института ядерной физики, Италия).
Установка LVD - самый крупный в мире железно-сцинтилляционный телескоп - расположена в 120 км от Рима в десятикилометровом туннеле, проходящем под массивом Гран Сассо, на высоте 963 м над уровнем моря и под толщей горных пород около 1400 м. Горный массив, расположенный над подземной лабораторией, ослабляет поток мюонов космических лучей - основной фон для проводимых исследований - в более, чем миллион раз. Другой источник фона - нейтроны от естественной радиоактивности - также очень мал благодаря низкому содержанию урана и тория в осадочных породах.
Основная задача LVD - регистрация нейтринных вспышек от коллапсирующих звезд. Преимущество LVD перед большими водяными детекторами заключается в наличии железа, из которого сделаны металлические опоры и контейнеры сцинтилляционных детекторов (масса железа - 1000 т - равна массе сцинтиллятора), а также углерода сцинтиллятора, что позволяет разделять разные типы нейтрино. Детектор способен регистрировать как электронные антинейтрино (реакция на водороде), так и электронные, мюонные и тау-нейтрино и антинейтрино (реакции на железе и углероде сцинтиллятора).
На детекторе LVD ведутся исследования в области физики космических лучей, поиска редких процессов, предсказываемых теорией, а также в области ядерной геофизики (предсказания землетрясений) и регистрации нейтрино и продуктов их взаимодействий от пучка нейтрино из CERNа.
Установка LVD - самый крупный в мире железно-сцинтилляционный телескоп - расположена в 120 км от Рима в десятикилометровом туннеле, проходящем под массивом Гран Сассо, на высоте 963 м над уровнем моря и под толщей горных пород около 1400 м. Горный массив, расположенный над подземной лабораторией, ослабляет поток мюонов космических лучей - основной фон для проводимых исследований - в более, чем миллион раз. Другой источник фона - нейтроны от естественной радиоактивности - также очень мал благодаря низкому содержанию урана и тория в осадочных породах.
Основная задача LVD - регистрация нейтринных вспышек от коллапсирующих звезд. Преимущество LVD перед большими водяными детекторами заключается в наличии железа, из которого сделаны металлические опоры и контейнеры сцинтилляционных детекторов (масса железа - 1000 т - равна массе сцинтиллятора), а также углерода сцинтиллятора, что позволяет разделять разные типы нейтрино. Детектор способен регистрировать как электронные антинейтрино (реакция на водороде), так и электронные, мюонные и тау-нейтрино и антинейтрино (реакции на железе и углероде сцинтиллятора).
На детекторе LVD ведутся исследования в области физики космических лучей, поиска редких процессов, предсказываемых теорией, а также в области ядерной геофизики (предсказания землетрясений) и регистрации нейтрино и продуктов их взаимодействий от пучка нейтрино из CERNа.
Глубоководные стационарные нейтринные телескопы на озере Байкал
Глубоководные стационарные нейтринные телескопы на озере Байкал.
One of the main directions of research activities is the development of methods for deep underwater elementary particles detection and construction of detectors using vast bulks of water of natural reservoirs as target and working substances. At the Baikal Neutrino Station a unique large telescope NT-200 is now being constructed for deep underwater neutrino research with an effective detection area 2-11 thousand square meters (for atmospheric muons) and controlled water bulk of about 200 thousand cubic meters. The construction of this many-purpose setup will allow one to search for new elementary particles and rare processes and fulfill a large-scale experimental research program in the field of high-energy cosmic ray physics.
One of the main directions of research activities is the development of methods for deep underwater elementary particles detection and construction of detectors using vast bulks of water of natural reservoirs as target and working substances. At the Baikal Neutrino Station a unique large telescope NT-200 is now being constructed for deep underwater neutrino research with an effective detection area 2-11 thousand square meters (for atmospheric muons) and controlled water bulk of about 200 thousand cubic meters. The construction of this many-purpose setup will allow one to search for new elementary particles and rare processes and fulfill a large-scale experimental research program in the field of high-energy cosmic ray physics.
Эксперимент ICARUS
Эксперимент ICARUS является первым в мире экспериментом, использующим крупномасштабный многоцелевой детектор на основе жидкого аргона с новыми перспективами для исследования широкого круга фундаментальных проблем в области нейтринной физики и поиска новых явлений, лежащих за пределами Стандартной Модели физики элементарных частиц.
Круг вопросов, предложенных для изучения на установке ICARUS, включает в себя поиск и изучение нейтринных осцилляций на нейтринном пучке ЦЕРН - Гран Сассо, поиск нейтринных всплесков от гравитационных коллапсов звезд и поиск распада протона.
Сотрудники ИЯИ РАН принимали активное участие в разработке программного обеспечения для автоматического сканирования событий, зарегистрированных в установке и в анализе данных. Отдельно группа занималась разработкой программы физических исследований в эксперименте ICARUS на пучке CERN PS. ИЯИ РАН внес предложение по поиску радиационного распада тяжелого нейтрино, объясняющего происхождение аномалии наблюденной в эксперименте MiniBooNE во ФНАЛ. Предварительные результаты по моделированию этого распада указывают также на возможность эффективного поиска этого нейтрино на ускорителе SPS в ЦЕРН при меньших энергиях.
Круг вопросов, предложенных для изучения на установке ICARUS, включает в себя поиск и изучение нейтринных осцилляций на нейтринном пучке ЦЕРН - Гран Сассо, поиск нейтринных всплесков от гравитационных коллапсов звезд и поиск распада протона.
Сотрудники ИЯИ РАН принимали активное участие в разработке программного обеспечения для автоматического сканирования событий, зарегистрированных в установке и в анализе данных. Отдельно группа занималась разработкой программы физических исследований в эксперименте ICARUS на пучке CERN PS. ИЯИ РАН внес предложение по поиску радиационного распада тяжелого нейтрино, объясняющего происхождение аномалии наблюденной в эксперименте MiniBooNE во ФНАЛ. Предварительные результаты по моделированию этого распада указывают также на возможность эффективного поиска этого нейтрино на ускорителе SPS в ЦЕРН при меньших энергиях.
эксперимент AEGIS
В эксперименте AEGIS - Antimatter Experiment Gravity Interferometry Spectroscopy - по изучению гравитационных свойств антиматерии и спектроскопии антиводорода в ЦЕРН предполагается впервые в мире провести измерения ускорения свободного падения свободных атомов антиводорода, а также получить данные по спектроскопии возбужденных состояний этих атомов с целью проверки CPT теоремы об эквивалентности свойств материи и антиматерии.
Программой эксперимента AEGIS предполагается проведение широкомасштабных исследований в области физики позитрония, которые включают в себя поиски новой физики в распадах или реакциях позитрония.
Экспериментальная регистрация отличия в величинах ускорения свободного падения атома водорода и атома антиводорода была бы важнейшим открытием в фундаментальных исследованиях в области физики элементарных частиц.
Программой эксперимента AEGIS предполагается проведение широкомасштабных исследований в области физики позитрония, которые включают в себя поиски новой физики в распадах или реакциях позитрония.
Экспериментальная регистрация отличия в величинах ускорения свободного падения атома водорода и атома антиводорода была бы важнейшим открытием в фундаментальных исследованиях в области физики элементарных частиц.
Experiment NA61/SHINE
Hadrons are particles that take part in the strong interactions – the force that binds quarks together and keeps atomic nuclei from falling apart. The SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment NA61/SHINE studies the properties of the production of hadrons in collisions of beam particles (pions, and protons, beryllium, argon and xenon) with a variety of fixed nuclear targets.
NA61 is a large acceptance hadron spectometer with excellent capabilities for momentum, charge and mass measurements. The experimental facility consists of Time Projection Chambers, Time of Flight and Projectile Spectator Detectors.Physics goals:
- Search for the critical point of strongly interacting matter.
- Detailed study of the onset of deconfinement.
- Hadron production reference measurements for neutrino (T2K) and cosmic-ray (Pierre Auger Observatory, KASCADE-Grande and KASCADE) experiments.
- Study of high transverse momentum phenomena in proton-nucleus and proton-proton interactions.
NA61 is a large acceptance hadron spectometer with excellent capabilities for momentum, charge and mass measurements. The experimental facility consists of Time Projection Chambers, Time of Flight and Projectile Spectator Detectors.Physics goals:
- Search for the critical point of strongly interacting matter.
- Detailed study of the onset of deconfinement.
- Hadron production reference measurements for neutrino (T2K) and cosmic-ray (Pierre Auger Observatory, KASCADE-Grande and KASCADE) experiments.
- Study of high transverse momentum phenomena in proton-nucleus and proton-proton interactions.
Эксперимент LHCb
Основная цель эксперимента LHCb - исследование CP-нарушения и поиск Новой Физики в редких распадах В-мезонов. Прецизионное измерение параметров распадов B-мезонов, исследование эффектов нарушения CP-инвариантности являются критическими для оценки применимости Стандартной модели элементарных частиц.
Установка LHCb оптимизирована на этапе проектирования для измерения редких распадов частиц. Зоной ответственности ИЯИ РАН является калориметрическая система, предназначенная для выработки эффективного триггера нулевого уровня, разделения продуктов распада - гамма-квантов и электронов, измерения энергии адронов и лептонов. За время эксплуатации калориметрической системы она показала себя полностью соответствующей поставленным задачам.
Установка LHCb оптимизирована на этапе проектирования для измерения редких распадов частиц. Зоной ответственности ИЯИ РАН является калориметрическая система, предназначенная для выработки эффективного триггера нулевого уровня, разделения продуктов распада - гамма-квантов и электронов, измерения энергии адронов и лептонов. За время эксплуатации калориметрической системы она показала себя полностью соответствующей поставленным задачам.