Как известно, Большой Адронный Коллайдер является самым большим и самым мощным на сегодняшний день ускорителем частиц, который должен помочь ученым глубже проникнуть в некоторые из тайн мироздания. А через не очень продолжительное время это грандиозное сооружение приобретет еще большие возможности благодаря серьезной модернизации оборудования одного из четырех основных экспериментов - Compact Muon Solenoid (CMS). Эта модернизация производится прямо сейчас и руководство Европейской организации ядерных исследований CERN сравнивает ее по сложности и деликатности со сложностью хирургической операции, проводимой на открытом сердце.



В ходе модернизации будет произведена замена нескольких внутренних слоев датчиков частиц эксперимента CMS. Все эти датчики, объединенные в единую систему, представляют собой так называемый пиксельный датчик, который служит для сбора разнообразной информации о частицах, рождающихся в результате сотен миллионов столкновений протонов в секунду, происходящих в точке пересечения лучей коллайдера.

Большой Адронный Коллайдер условно можно рассматривать, как две параллельные трубы, по которым в противоположных направлениях движутся потоки разогнанных почти до скорости света частиц, протонов. Эти трубы пересекаются в нескольких местах и вокруг этих мест установлены различные датчики, некоторые из которых, такие, как датчик эксперимента CMS, имеют поистине огромные размеры. Датчик CMS имеет длину в 20 метров и диаметр 15 метров, а располагается он на глубине 100 метров ниже уровня поверхности.



Пиксельный датчик эксперимента CMS представляет собой достаточно необычную камеру, с разрешением в 124 мегапикселя. Сенсор этой камеры состоит из четырех наложенных друг на друга кремниевых слоев. Когда частицы, рожденные в результате столкновений протонов, проходят сквозь слои датчика, они последовательно генерируют сигналы определенной формы и амплитуды в каждом слое. Анализ собираемых данных позволяет определить направление полета каждой частицы и рассчитать ее основные параметры, что используется для ее дальнейшей идентификации.

Модернизированный датчик эксперимента CMS будет способен производить анализ 50-60 столкновений протонов от одного импульса коллайдера, для сравнения, возможностей старого 66-мегапиксельного датчика хватало на регистрацию 25-30 столкновений от одного импульса. Учитывая, что импульсы следуют через несколько наносекунд, новый датчик будет работать со скоростью порядка 40 миллионов снимков в секунду. Весь громадный объем собираемой информации будет обрабатываться, очищаться от помех, шумов и прочего "мусора", а оставшиеся чистые данные будут использоваться физиками для поиска новых частиц, обнаружения новых явлений и сравнения экспериментальных данных и данных, полученных при помощи теоретических расчетов.



При изготовлении новых чувствительных элементов датчика эксперимента CMS ученым пришлось найти решение ряда не очень и очень сложных проблем, связанных с необходимостью работы датчиков в условиях воздействия сильных потоков заряженных частиц. Более того, сейчас специалисты CERN включись в "гонку со временем", ведь до момента запуска Большого Адронного Коллайдера, который будет произведен первого мая этого года, осталось не так уж и много времени. А модернизированный пиксельный датчик должен до этого времени пройти программу обширного тестирования и калибровки.



Ключевые слова:
Большой, Адронный, Коллайдер, Эксперимент, CMS, Модернизация, Пиксельный, Датчик, Частица, Разрешающая, Способность, быстродействие

Первоисточник

Другие новости по теме:

Большой Адронный Коллайдер получит новые алмазные датчики, разработанные и изготовленные в России

Проект Quantizer дает возможность послушать музыку столкновений протонов

Большой Адронный Коллайдер становится новым мировым рекордсменом.

"Сердце" Большого Адронного Коллайдера начинает "биться", накачивая протонами туннели его ускорителей

На коллайдере получены "капельки" исконной супержидкости - кварково-глюонной плазмы

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.