В современной физике принцип «работает — не трогай!» неприменим в силу ограниченности финансовых, временных и человеческих ресурсов, а также постоянно растущих научных амбиций исследователей. Даже если что-то работает хорошо, физики добиваются, чтобы это работало еще лучше.
Большой адронный коллайдер продемонстрировал великолепную работоспособность в первые три года своей работы. И сам ускоритель, и все детекторы показали параметры, превосходившие первоначальные осторожные ожидания. После того как физики и техники убедились в надежной работе установки, они принялись за ее усовершенствование. В принципе, специалисты уже сейчас занимаются ремонтом, заменой и доустановкой новых компонентов в LHC — все эти изменения должны быть закончены к концу следующего года. Но одновременно с ними уже сейчас активно разрабатываются планы по более серьезной модернизации коллайдера в среднесрочной перспективе, для сеанса работы LHC Run III в 2019–2021 годах.
«Элементы» уже неоднократно рассказывали о подобных технических новшествах, которые планируется внедрить на LHC через несколько лет. В качестве еще одного небольшого примера можно упомянуть новую систему регистрации мюонов, которую планируют установить на детекторе ALICE.
Эта система регистрации называется Muon Forward Tracker — «трековый детектор летящих вперед мюонов». Главная задача этой системы — очень точно измерить координаты мюонов. Она была предложена пару лет назад, активно разрабатывалась два года и в сентябре была официально одобрена церновским Комитетом по экспериментам на LHC. Подробное 100-страничное описание этого проекта можно найти в документе CERN-LHCC-2013-014, а в журнале CERN Courier недавно вышла небольшая заметка, посвященная ему.
Вкратце, ALICE — это специализированный детектор, предназначенный прежде всего для изучения столкновений тяжелых ядер. В этих столкновениях происходят занимательные явления, которые можно исследовать с помощью тяжелых частиц, например J/psi мезонов и других очарованных мезонов. Такие частицы, среди прочего, распадаются на мюон-антимюонные пары, и значит, их хорошо зарегистрируют именно мюонные датчики.
Однако физикам требуется не только зарегистрировать факт рождения того же J/psi, но и понять, где именно он родился — в самом центре детектора, в точке столкновения ядер, или чуть поодаль, на расстоянии в десятые доли миллиметров от него. В первом случае J/psi рождается напрямую и «продирается» сквозь ядерную материю, во втором случае — он получается из распада B-мезона. Эти два варианта относятся совсем к разным научным задачам, и их очень хочется уметь надежно разделять. Пример научных результатов, которые можно получить, изучая горячее ядерное вещество с помощью тяжелых адронов, см. в новости Тяжелые мезоны по-разному плавятся в кварк-глюонной плазме.
Нынешняя мюонная система, установленная на ALICE, к сожалению, этого делать не умеет, и это неумение усложняет работу физиков. Новый трекер как раз сможет кардинально улучшить эти «аналитические» способности детектора. Это позволит резко снизить погрешности детектора в целом ряде научных задач, а значит, позволит коллаборации изучать более тонкие эффекты.
Сейчас группа, разрабатывающая новый мюонный трекер, должна подготовить окончательный технический проект установки, а начиная со следующего года они приступят к его изготавлению. Установка этого компонента детектора намечена на 2017–2018 годы.
Источник: elementy.ru
