Ett forskargrupp vid Tomsk Polytechnic University deltar i uppgraderingen av Large Hadron Collider (LHC) vid European Center for Nuclear Research (CERN). TPU-forskarna fick i uppdrag att analysera driftdetektorer och att utveckla mer tillförlitliga nästa generations diamantdetektorer för att registrera kollisioner av elementära partiklar accelererade till hastigheter nära ljushastighet, som inträffar var 28:e nanosekund.

"Energier som uppstår under experimenten på Large Hadron Collider är de högsta i världen. Förutsättningarna för experimenten är också ovanliga - kollisioner av partiklar sker var 28:e nanosekund. Följaktligen, vi de mest pålitliga och exakta detektorerna för snabba svar på dessa kollisioner, "säger professor Pavel Karataev, Royal Holloway University (Storbritannien), chef för elektromagnetisk strålningslaboratorium, RASA Center på TPU och en av handledaren för TPU -gruppen på CERN.

På CERN, forskargruppen är en del av projektet BIL Radiation Instrumentation and Luminosity (BRIL) i CMS -experimentet, som är ansvarig för att mäta ljusstyrkan, maskininducerad bakgrund (MIB), och stråltid.

Inom ramen för BRIL, forskarna arbetar för att förbättra tillförlitligheten för det befintliga systemet med BCML (Beam Condition Monitor Leakage) diamantsensorer som garanterar säkerhet vid LHC, samt att testa sina egna detektorer baserade på syntetiska diamanter som producerats vid TPU Institute of High Technology Physics.

Enligt Pavel Karataev, för att fortsätta experimenten på Large Hadron Collider på kort sikt, forskare kommer att öka intensiteten hos protonstrålen med en faktor 10. Om sensorer inte är förberedda för sådana belastningar, det blir omöjligt att registrera partikelkollisioner och mäta strålens ljusstyrka. TPU -forskare har redan mätt alla detektorer som för närvarande arbetar på CERN.

"Nu, vi bestrålar dem med partiklar. Vi kommer att bestråla detektorerna i två månader vid olika belastningar av applicerad spänning och strålning för att bestämma en individuell driftspänning för varje detektor, förutsäga slitstyrkan, den genomsnittliga livslängden vid vissa kapaciteter, och andra parametrar, "säger Vitaly Okhotnikov, en forskningsingenjör som övervakar BCML -projektet på CERN.

Forskarna har också satt upp ett mål att utveckla detektorer baserade på syntetiska diamanter och producera dem på TPU. De kommer att ha mer förutsägbart slitstyrka och, viktigast, deras driftsparametrar kommer också att vara förutsägbara. Dessutom, TPU -forskarna kommer att delta i uppgraderingen av säkerhetssystemet för BCML CERN. Systemet inaktiverar automatiskt LHC -acceleratorer när sensorer registrerar för höga nivåer av ljusstyrka och strålning. Efter uppgraderingen, det blir lättare att byta ut olämpliga sensorer samtidigt som kontakt med utsänd strålning minimeras.