Forskere udvikler syntetiske diamantbaserede detektorer til CERN

Et forskerhold ved Tomsk Polytechnic University deltager i opgraderingen af ​​Large Hadron Collider (LHC) på European Center for Nuclear Research (CERN). TPU-forskerne fik til opgave at analysere driftsdetektorer og at udvikle mere pålidelige næste generations diamantdetektorer til at registrere kollisioner af elementarpartikler accelereret til hastigheder tæt på lyshastighed, som forekommer hvert 28. nanosekund.

"Energier, der opstår under eksperimenterne med Large Hadron Collider, er de højeste i verden. Betingelserne for forsøgene er også usædvanlige - kollisioner af partikler forekommer hvert 28. nanosekund. Følgelig, vi de mest pålidelige og præcise detektorer til hurtige reaktioner på disse kollisioner, "siger professor Pavel Karataev, Royal Holloway University (Storbritannien), leder af elektromagnetisk strålingslaboratorium, RASA Center på TPU og en af ​​vejlederen for TPU -gruppen på CERN.

På CERN, forskergruppen er en del af Beam Radiation Instrumentation and Luminosity (BRIL) -projektet i CMS -eksperimentet, som er ansvarlig for måling af lysstyrke, maskineinduceret baggrund (MIB), og stråle timing.

Inden for rammerne af BRIL, forskerne arbejder på at forbedre pålideligheden af ​​det eksisterende system med BCML (Beam Condition Monitor Leakage) diamantsensorer, der sikrer sikkerhed ved LHC, samt at teste deres egne detektorer baseret på syntetiske diamanter produceret på TPU Institute of High Technology Physics.

Ifølge Pavel Karataev, for at fortsætte forsøg på Large Hadron Collider på kort sigt, forskere vil øge protonstrålens intensitet med en faktor 10. Hvis sensorer ikke er forberedt på sådanne belastninger, det vil være umuligt at registrere partikelkollisioner og måle strålens lysstyrke. TPU -forskere har allerede målt alle detektorer, der i øjeblikket opererer på CERN.

"Nu, vi bestråler dem med partikler. Vi vil bestråle detektorerne i to måneder ved forskellige belastninger af påført spænding og stråling for at bestemme en individuel driftsspænding for hver detektor, forudsige slidhastigheden, den gennemsnitlige levetid ved bestemte kapaciteter, og andre parametre, "siger Vitaly Okhotnikov, en forskningsingeniør, der fører tilsyn med BCML -projektet på CERN.

Forskerne satte også et mål om at udvikle detektorer baseret på syntetiske diamanter og producere dem på TPU. De vil have mere forudsigelig slidstyrke og, mest vigtigt, deres driftsparametre vil også være forudsigelige. Ud over, TPU -forskerne vil deltage i opgraderingen af ​​sikkerhedssystemet til BCML CERN. Systemet deaktiverer automatisk LHC -acceleratorer, når sensorer registrerer for store lysstyrker og stråling. Efter opgraderingen, det vil være lettere at udskifte upassende sensorer, samtidig med at kontakt med udsendt stråling minimeres.