Un grupo de jóvenes científicos de NUST "MISiS" desarrolló un prototipo de una "trampa" fundamentalmente nueva de partículas elementales para el detector LHCb en el CERN, que se dedica a la búsqueda de "materia oscura". El nuevo dispositivo, que desempeña el papel de un absorbente de partículas elementales, es mucho más resistente a la alta radiación emitida por un detector en funcionamiento. Esto aumentará el flujo de partículas elementales y, en el futuro, para obtener nuevos fenómenos en experimentos con mesones. ¿Qué tipo de "materia oscura" y cuál es la característica del nuevo absorbedor? En nuestro artículo.
Alrededor de una cuarta parte de toda la masa del Universo es la llamada
"materia oscura" . Además, no se llamó oscuro en absoluto debido al color; el hecho es que hasta ahora, los científicos saben muy poco al respecto, es inaccesible para la observación directa y se manifiesta exclusivamente en la acción gravitacional con cuerpos cósmicos. El término fue ampliamente utilizado en 1933 gracias al astrofísico estadounidense Fritz Zwicky. Calculó que la velocidad de movimiento de las galaxias en el cúmulo Veronika Hair es mucho mayor de lo que debería haber sido teniendo en cuenta la masa de todas las estrellas incluidas en él. Esto es lo que sugiere la presencia de un "caballo oscuro": materia invisible que tiene un efecto directo en la interacción gravitacional de los cuerpos cósmicos. Más tarde, se registraron paradojas gravitacionales similares en otras galaxias, y el fenómeno de una hipotética "materia oscura" estaba firmemente arraigado en la astrofísica. Pasaron más de 80 años y no fue posible detectar experimentalmente la materia oscura. Hoy, su búsqueda es una de las principales tareas de los científicos que trabajan en el detector LHCb en el CERN.
LHCb es un gran detector de partículas elementales en el CERN diseñado para estudiar las desintegraciones de los mesones B, es decir, partículas que contienen un b-quark (el llamado quark "encantador"). En estas partículas, un fenómeno físico muy importante, pero todavía poco estudiado, la violación de la simetría CP se manifiesta sobre todo. Este fenómeno lleva al hecho de que la imagen de descomposición de partículas y antipartículas difiere ligeramente, la materia oscura desaparece en algún lugar. Es en sus búsquedas que los científicos participan como parte del proyecto LHCb.
Instalar LHCbLa violación de la simetría CP juega un papel importante en las teorías de la cosmología, que intentan explicar la superioridad de la materia sobre la antimateria en nuestro Universo.
Un grupo de científicos e ingenieros de materiales de NUST "MISiS" junto con colegas del CERN (Ginebra, Suiza) desarrollaron un prototipo de un nuevo absorbedor de partículas. Su función es absorber ciertos modos de partículas dispersas a alta velocidad y reparar la llamada avalancha de electrones, que se forma a partir de la colisión de partículas con la sustancia del absorbente. Ahora esta parte del detector es una serie de placas paralelas de plomo, y entre ellas hay "capas" luminiscentes.
El nuevo esquema implica un enfoque fundamentalmente diferente. En el prototipo creado, el "emparedado" de los paneles se reemplaza por "panales". Las paredes están hechas de tungsteno y las células son cristales de granate casi transparentes. Esta estructura le permite soportar cargas de radiación aún mayores.
Prototipo de absorbente"Crear tal prototipo ya es una tarea bastante seria de ciencia de materiales", dice uno de los participantes del proyecto, profesor asociado del departamento de metalurgia del acero, nuevas tecnologías de producción y protección de metales de NUST "MISiS", Ph.D. Daria Strekalina. - La base del absorbedor se produce mediante corte por descarga eléctrica de placas de tungsteno, lo que no es tan simple, dada la dureza y fragilidad del tungsteno. Los cristales de granate son difíciles de cortar y no conducen electricidad, por lo que es imposible aplicarles los mismos métodos ".
Actualmente, el detector LHCb está cerrado por reparaciones técnicas de rutina, debido al hecho de que la exposición a partículas pesadas, una parte integral de todos los experimentos, degrada seriamente los materiales de los que está hecho. Este período se utiliza activamente para optimizar y mejorar partes y componentes de un dispositivo complejo.
El prototipo se probó en un acelerador en el centro DESY (Hamburgo) en noviembre de 2019. Los resultados preliminares del experimento mostraron la posibilidad de utilizar la tecnología en el detector LHCb actualizado.
La optimización del adsorbente es solo uno de los proyectos conjuntos de NUST "MISiS" y la Organización Europea para la Investigación Nuclear. Los ingenieros y científicos de NUST "MISiS" diseñan y desarrollan sensores únicos de silicio resistentes a la radiación para el detector LHCb. Para otro detector CERN, SHiP, los investigadores crean prototipos de elementos magnéticos superconductores, y también modelan la llamada cámara de descomposición, donde se producirán los principales "eventos" del experimento SHiP, que están asociados con la posible aparición de nuevas partículas.