NITU MISiS是两个CERN实验（SHiP和LHCb）的直接参与者，并且是俄罗斯唯一与欧洲核研究组织签署合作协议的大学，以及俄罗斯最好的科普门户N + 1，弄清了如何，为什么和谁在CERN，他们正在寻找新的物理学。
这里的 原始材料大型强子对撞机达到设计能力并在物理学中发现希格斯玻色子后，爆发了危机：粒子物理学的主要理论（标准模型）完成，未发现与预测相符的重大偏差，也没有人对去往何处的问题提出明确答案。 科学家们必须决定在哪里寻找新的物理学，新的，更笼统的理论。 而且，所有低下的果实早已被剥夺了，任何严肃的实验都将需要巨额投资，而今天谁又会盲目地承担这些费用，而丝毫没有暗示成功的可能性？
您可以尝试更改“前端”并寻找不需要高能量但很少发生的过程。 这就是为什么在CERN工作了多年的俄罗斯物理学家Andrei Golutvin及其来自NUST MISiS，Yandex和其他组织的同事提出了一个经济的项目，以寻求新的方向。
安德烈·古鲁特文（Andrey Golutvin）在SHiP实验中，他们将在来自SPS加速器的颗粒流（五米厚的混凝土和金属）中寻找未知颗粒的痕迹，包括暗物质颗粒。 也许巨大的光度-大量粒子的诞生-将使我们以强大的加速器比高能量更快地看到新的物理学。
SPS上的SHIP“在大型强子对撞机（LHC）中，他们试图找到超对称性。 不是她，不可见。 我们都知道我们需要暗物质的候选人。 另一方面，我们知道标准模型是正确的。 因此，您希望以不破坏标准模型的方式添加新粒子。 最小的情况是所谓的门户网站模型。 在其中，使用运算符描述了新粒子，该运算符通过很小的常量与标准模型中已经存在的运算符相关联，” Andrey Golutvin解释道。
由于中微子与其他粒子的相互作用非常弱，因此对其进行检测首先需要进行大量碰撞，其次要确保低噪声水平。 由于使用SPS同步加速器进行了五年的拟议工作，因此有可能使用大约2×10 ^ 20质子，并且将使用专门开发的磁体系统来降低噪声。
SHiP实验称为束流转储实验。 您想在其中看到一些新事物，并安排其中没有任何东西的体积。 如果您看到了什么，那么这就是发现。 大约30到40年前，每个人都被大型强子对撞机带走，而这种类型的实验只是停止了。 这时，特别是在SPS上产生了非常强烈的光束。 好吧，我们刚刚意识到，只需花很少的钱就可以检查是否有这样的模型，” Andrei Golutvin说。
目标和探测器设计计划将来自SPS同步加速器的质子束发送到固定目标，该目标的厚度约为120厘米。 这足以阻止所有质子。 在质子与靶的原子核和电子相互作用期间，将诞生大量新粒子，其中可能是假设的暗物质粒子。
SHiP实验概述目标设计的复杂性在于，它必须每7秒吸收一秒钟内的3×10 ^ 13个质子，每个质子具有400吉电子伏的能量。 这对应于数兆瓦的功率输出（峰值时高达2.5兆瓦）。 横向目标尺寸为30厘米，这意味着必须从其每平方厘米去除几千瓦的热能。
NUST“ MISiS”已解决了该问题。 靶将由一组厚度为2.5至35厘米的金属层组成。 一半的层将由密度较小的TZM钼合金制成，其余靶材将由钨制成。
德米特里·卡彭科夫（Dmitry Karpenkov）“现在已经建立了该目标的模型。 它是所需数量的一半。 这是一个原型。 但是，其中板的厚度已经被测量出来了，因为这里的主要参数是相互作用的长度，因为我们需要精确地知道哪些粒子是在什么深度诞生的，” MISis的高级研究员Dmitry Karpenkov说。 该原型机正在SPS同步加速器上进行测试，其质子通量降低。 这些测试的目的是为了更好地了解相互作用过程中会产生哪些已知粒子，以提高探测器免受其伤害的能力。
水将流过它们之间的狭窄缝隙以冷却板。 据估计，这将每秒需要约50升水，或每小时180吨水。 为了将水的沸点进一步提高到200摄氏度，将在15个大气压的压力下进行供水。
“目标具有相对简单的结构。 它实际上只是一组薄金属圆柱体。 在目标开始时，使用的是较薄的，因为释放的热量最大，因此需要更快地散热。 这些圆柱体是由钼制成的，其密度是钨的两倍。 如果我们在这里使用钨，它只会融化，” Karpenkov继续说道。
目标图显示所有层的厚度，侧视图实验的主要困难将是创建背景噪音尽可能低的条件。 在质子通量与靶的相互作用期间，将形成高能粒子的喷淋。 他们中的大多数将被五米高的混凝土拦住。 但是在它的出口处，与物质弱相互作用的μ子和中微子仍将保留。
主要问题是介子。 幸运的是，这些是带电粒子，可以被磁铁偏转。 困难在于，介子可能具有非常不同的能量，而运动较慢的介子则会在磁场中进行完整的旋转并返回检测器。 为了减少此类粒子的数量并同时省去相对较少的磁铁，在Yandex数据分析学院的参与下，NUST MISiS开发了一种特殊的磁铁位置布置方法。
Yandex的研究人员Fedor Ratnikov表示，他们必须解决的任务非常困难：“由于优化，我会说磁体的配置和布置方式出乎意料。 我们已经优化了将μ子的背景降低到所需水平的方法，同时最大程度地减少了磁铁的质量。”
目标外观设计Yandex-CERN的项目经理Andrey Ustyuzhanin谈到了使用神经网络解决这些问题的观点：“使用了机器学习方法来找到最佳电路。 但是，事实证明标准方法在这种情况下不适用，因此必须对其进行实质性的修改。”
“与神经网络训练不同，神经网络训练使用预测误差的梯度，可以使您平稳地达到最佳配置，而在这里无法做到。 因此，您必须依靠不依赖于梯度的优化方法，例如贝叶斯优化。 我们通过将更多的权重分配给对预测误差有更大贡献的μ子来扩展这种方法。 Andrey Ustyuzhanin解释说，这种方法大大减少了寻找最佳解决方案的时间。
在磁系统之后，实验装置的设计提供了一个长50米的隧道，其横截面尺寸为5×10米。 在这里，假想的重中微子会衰减为其他粒子。
磁铁配置“ [粒子]不能脱离所有粒子，因为存在普通的中微子。 它们以某种方式与物质相互作用，因此第一件事是除去空气，以使普通中微子不会与该空气相互作用。 也就是说，这种复杂的工程结构将处于真空之中，” Andrei Golutvin说。
在隧道的尽头，将放置实际的检测器，以记录假设的暗物质颗粒的衰变产物。 假设其中一些会在隧道中分解为一对已知粒子，例如μon和pion，它们将被记录下来。
重中微子的结合强度与其质量的关系图。 绿色表示实验获得的较低约束。 蓝色是SHiP实验的预期灵敏度。 理论上禁止使用灰色区域。实验的作者期望与其他安装相比，所采取的所有措施将使检测器的灵敏度提高数千倍。 这意味着在运行的五年中，最多将记录数千个必需的粒子，但是我们更有可能仅谈论一些事件。
在这种情况下，如果在观察时间内未发现未知粒子，则将缩小进一步搜索的范围。 除此之外，将在同一探测器上研究欠佳的tau中微子。 这些数据无疑将有助于更好地了解中微子的物理学，并有可能使科学家们对未来寻找新物理学的方向提出新的想法。