ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!

БАРС ГОТОВИТСЯ К ПРЫЖКУ

Леонид Семенович Ширшов - научный сотрудник ИФВЭ.

ГРУППА из пятнадцати сотрудников Института физики высоких энергий из подмосковного Протвино и четырех исследователей из Московского инженерно-физического института под руководством члена-корреспондента РАН Сергея Денисова ведет набор статистики и обеспечивает работоспособность уникальной установки - Большого аргонного спектрометра (БАРС). Физическая программа исследований посвящена поиску особенностей в распределении мюонов по энергиям. Эти элементарные частицы входят в состав космического излучения.

БАРС, настроенный на регистрацию мюонов космического происхождения, начал сеанс непрерывного наблюдения в марте 1997 г. Для разработчиков аппаратуры представляет интерес длительное функционирование электроники в условиях, максимально приближенных к "боевым".

Спектрометр БАРС стал новой вехой в развитии методики экспериментов с космическими частицами высоких энергий. В продолжающемся сеансе исследуется энергетический спектр космических мюонов при энергиях, превышающих достигнутый на ускорителях уровень 1 ТэВ (1012 электрон-вольт). Хорошее координатно-энергетическое разрешение событий позволяет достаточно подробно исследовать, сколько пролетело частиц и какая у них энергия.

Каждый час установка регистрирует около 400 событий, и одна из задач эксперимента - изучение вариации потока мюонов и причин, вызывающих эти изменения. Время жизни мюона в покое немногим более двух миллионных долей секунды, но при большой скорости этот показатель увеличивается. Мюоны практически не взаимодействуют с веществом и уносятся дальше по своим траекториям, но быстрая электроника выдает полезный сигнал, оценивая энергию частицы по величине ионизации. Установка БАРС имеет десятки тысяч измерительных каналов, по которым поступает сигнал в случае срабатывания датчика на пролет мюона.

Ценность эксперимента на установке БАРС состоит в том, что статистика по космическим мюонам, сопоставимая по объему с мировой, набирается на одном приборе. Это снижает вероятность ошибки. Когда проходит широкий атмосферный ливень (ШАЛ), на БАРСе выпадает "мюонный дождь", и информация об этом событии, показанная на экране дисплея, напоминает свечение северного сияния. Энергия космических частиц может превышать десятки ТэВ, и достоинством БАРСа является возможность детально изучать структуру ШАЛ. Это перспективное направление работ, которые будут проводиться в сотрудничестве со специалистами по космическим лучам из Германии, Италии и ряда институтов России.

Космическое излучение открыли в начале века, и оно послужило базой (с конца 20-х до начала 50-х гг.) для экспериментальной физики высоких энергий. Например, мюоны были обнаружены в космических лучах в 30-х гг. Новым источником частиц высоких энергий стали ускорители, которые позволяют получить интенсивные пучки заряженных частиц с заданными параметрами. Однако энергия частиц, достигаемая на ускорителях, значительно уступает энергии частиц, приходящих из космоса. Таким образом, космические частицы играют роль своеобразных носителей информации о природе Вселенной. И эту информацию затем можно перепроверить с помощью ускорителей.

Создатели ускорителей в погоне за все большими энергиями увеличивали размеры этих физических приборов. Так, большой электрон-позитронный коллайдер ("сталкиватель" элементарных частиц) LЕP 2 Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве, размещен под землей в туннеле протяженностью более 27 км. Энергия встречных пучков легких частиц достигла уровня 100 ГэВ (100 х 109 электрон-вольт).

Установки типа LEP 2 называют фабриками по производству элементарных частиц. Масштаб деятельности таких научных фабрик сопоставим по затратам с индустрией отдельных стран и превосходит энергопотребление крупных заводов, на выходе которых - материальный продукт, а не график, например, отражающий особенности взаимодействия лептонов.

В настоящее время в США обсуждается возможность разработки ускорителя в трубке небольшого диаметра (pipetron) и длиной свыше 1 тыс. км. В стадии выбора параметров находится проект мюонного коллайдера. И все эти новые установки создаются для понимания фундаментального устройства мира и поиска тех "кирпичиков", из которых создано мироздание. Но размеры планируемых и сооружаемых ускорителей постоянно увеличиваются. Да и объекты, предназначенные для исследования космических лучей, занимают все большие территории. Так, для наблюдения за развитием ШАЛ детекторы стали устанавливать на площадях в сотни квадратных километров.

В последнее время наблюдается тенденция к объединению экспериментальной базы ускорителей заряженных частиц и установок по наблюдению за космическим излучением. Сейчас предлагается создать многоцелевую установку FELIX, которая будет предназначена как для работы на создаваемом в ЦЕРН большом адронном коллайдере (LHC), так и для наблюдения за мюонами и нейтрино в космических лучах. Где и каким образом космические лучи приобретают энергию выше 1 ПэВ (10 ТэВ) - одна из самых интересных проблем астрофизики.

В определенном смысле БАРС проторил тропу для остальных и стал пионером. Сейчас проектируются установка ATLAS и компактный мюонный соленоид CMS (The Compact Muon Solenoid) - установки следующего поколения, рассчитанные для работы на LHC. Впрочем, насчет компактности CMS его создатели пошутили: длина сверхпроводящего соленоида составляет 13 м, а внутренний диаметр 5,9 м. Для предварительного охлаждения обмотки потребуется буферный резервуар вместительностью 5 тыс. л жидкого гелия.

Масштабы приборов и проводимых экспериментов изменились. Для примера: в создании установки ATLAS участвуют свыше 1600 специалистов из 148 институтов более чем 30 стран. Все глубже внутрь материи и все эже взгляд на мир. Дробление общего на частности приводит к мозаичности восприятия мира. Отсюда возникает и растет недоверие к науке сегодняшней, которая вместо цельного восприятия мира нередко предлагает сенсационные частности.

На вопрос о физической программе исследований с помощью нового прибора и о том, какие "материки" микромира поможет открыть и описать новый ATLAS, можно ответить так: основная задача будущих экспериментов - поиск массивной частицы Хиггса, предсказанной теоретиками. Эта частица, как полагают, "наделяет" массой все другие объекты микромира.

Спектрометр БАРС создавался в 80-х гг. как элемент комплекса меченых нейтрино. В криостате БАРСа, весящем 40 т, находится около 200 т жидкого аргона высокой чистоты (примеси не превышают 0,0001%). В ядерной технике oн используется для жидкостных ионизационных камер, что требует его охлаждения на более чем 200ОC ниже привычной (комнатной) температуры.

Для поддержания рабочей температуры БAPCa требуется около 1 т жидкого азота в сутки. Сегодня это проблема для исследователей. Ранее криогенный цех ИФВЭ сжижал жидкий гелий и водород, а жидкий азот поставлялся без ограничений и стоил намного дешевле остальных криопродуктов (менее 10 коп./л по старым деньгам). Сейчас стоимость электроэнергии возросла и соответственно увеличилась цена криопродуктов, а число потребителей сократилось и сразу возник вопрос о судьбе "криогенки". Одно время даже стоял вопрос о ее закрытии и продаже аргона потребителям на сторону. Установка, даже удачно сконструированная, требует постоянного внимания и периодической модернизации, а из-за отсутствия средств энтузиазм исследователей постоянно сталкивается с реалиями быта. И все-таки, есть надежда, что переход от активного исследования микромира с помощью ускорителя к поиску нового в космическом излучении позволит коллективу исследователей продолжить работы на современном уровне.

Протвино

(С) "НГ-Наука" (НГН), электронная версия приложения к "НГ" (ЭВНГН). Номер 002 (6) от 04 февраля 1998 г., среда. Полоса 4.

Василий П. · 2101 days ago 0 5827
Link
Permanent link to this publication:

http://elibrary.com.ua/blogs/entry/БАРС-ГОТОВИТСЯ-К-ПРЫЖКУ


© elibrary.com.ua
Professional Authors' Comments:
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Guest comments




Actions
Rate
0 votes
Publisher
Василий П.
Киев, Ukraine
18.12.2013 (2101 days ago)
 

Who Like this
Likes · Dislikes
 
Empty

Libmonster, International Network:

Actual publications:

Libmonster Partners

Latest BOOKS:

Actual publications:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
БАРС ГОТОВИТСЯ К ПРЫЖКУ
 

Contacts
Watch out for new publications:

About · News · For Advertisers · Donate $ to Libmonster ($)

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2019, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Germany China India Sweden Portugal Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Uzbekistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones