Детекторы NSW для новой эры физики установлены на Большом адронном коллайдере
Эксперимент ATLAS в ЦЕРН получил совершенно новый детектор: систему Muon New Small Wheel. Его успешная установка последовала за почти десятилетием проектирования и строительства и знаменует собой важную веху в эпоху высокой светимости ATLAS.
Повышение яркости Большого адронного коллайдера (HL-LHC или БАК на высокой светимости) резко увеличит частоту столкновений в эксперименте ATLAS.
Хотя у физиков есть возможность исследовать некоторые из самых редких процессов во Вселенной, высокая частота столкновений создает новые проблемы — в частности, более высокие уровни излучения и значительно больше данных. Коллаборация ATLAS адаптирует свой эксперимент для решения этих задач, обновляя все части своих детекторов новыми современными приборами.
«New Small Wheel (NSW) — первые новые детекторы в ATLAS, специально разработанные для работы в условиях высокой светимости», — говорит Андреас Хокер, официальный представитель ATLAS.
«Установка второго — и последнего — NSW является результатом почти десятилетних самоотверженных усилий членов ATLAS, которые спроектировали, сконструировали и собрали этот высокотехнологичный мюонный детектор с нуля. Эти новые детекторы значительно расширят возможности нашего эксперимента, подготовив нас к грядущей захватывающей высокой светимости».
Передовые технологии
Система ATLAS NSW состоит из двух детекторов в форме колеса, установленных на противоположных концах экспериментальной камеры. Названные New Small по сравнению с 25-метровыми детекторами «большого колеса» ATLAS, каждый NSW весит более 100 тонн, а их размер составляет почти 10 метров в диаметре.
При этом функциональность важнее размера. Детекторы New Small Wheel находятся в авангарде конструкции детекторов, в них используются две инновационные технологии газовых детекторов: микромегазовые (MM) и мелкополосные тонкозонные камеры (sTGC).
Они обеспечивают как быстрое, так и точное отслеживание мюонов. «Такая комбинация технологий позволит нам изучать частицы с высокой скоростью, ожидаемой от HL-LHC, а также улучшит наше пространственное разрешение», — говорит Марио Антонелли, руководитель проекта модернизации фазы I.
«Это будет особенно важно для «триггера» ATLAS, системы, которая решает, какие события столкновения оставить, а какие отбросить. Триггер будет полагаться на отличное разрешение NSW, чтобы подтвердить, исходит ли частица из точки взаимодействия, что снижает наши шансы на сохранение данных от нежелательных фоновых событий».
Возможности считывания всей системы фантастические: два миллиона каналов считывания MM и 350 000 каналов электронного считывания sTGC. Каждое колесо имеет 16 секторов, каждый из которых содержит два слоя камер MM и sTGC с четырьмя измерительными плоскостями в каждой, что обеспечивает физикам полезную избыточность, когда они отслеживают путь мюона через детекторы.
Детекторы NSW сыграют важную роль в сборе данных прогона 3, поскольку для БАК уже запланировано умеренное увеличение яркости. В ожидании увидеть NSW в действии, ATLAS Collaboration переключает свое внимание на следующие важные обновления эксперимента. «Следующее длительное отключение коллайдера (LS3, запланированное на 2025 год) будет последним перед началом работы HL-LHC», — говорит Франческо Ланни, координатор модернизации ATLAS.
«Нам предстоит многое сделать за это время, в том числе построить и собрать полностью новую внутреннюю систему слежения. Но с каждым новым обновлением мы на шаг приближаемся к следующей главе физики и захватывающим открытиям, которые могут быть внутри».