Российские ученые решили проблему коллайдеров будущего
Многократно повысить точность измерений параметров частиц в коллайдерах смогли ученые Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ») совместно с коллегами из Японии. Новый метод сыграет важную роль в работе Международного линейного коллайдера.
На коллайдерах исследуются результаты столкновений пучков заряженных частиц, имеющих скорости, близкие к скорости света (около 300 тыс. км/с). Данные о столкновениях позволяют исследовать взаимодействия уже известных элементарных частиц и обнаружить неизвестные. Создание новых коллайдеров для сталкивания частиц с огромными энергиями – залог развития фундаментальной физики, объяснили ученые НИУ «БелГУ», передает РИА «Новости» со ссылкой на результаты исследования, опубликованные в журнале Nuclear Instruments and Methods in Physics Research.
Эффективность таких установок во многом зависит от вероятности столкновения отдельных частиц друг с другом, для чего требуется сконцентрировать пучки частиц в как можно более узком пространстве – вплоть до нескольких десятков нанометров.
Измерить напрямую пучки столь малых размеров невозможно, однако косвенно их параметры можно определить по расходимости пучка и значению параметра, называемого эмиттансом. Существующие методы измерения эмиттанса, по словам ученых, неэффективны для пучков чрезвычайно малых размеров. Физикам НИУ «БелГУ» удалось найти решение этой проблемы для позитрон-электронных коллайдеров.
«Наш метод определения эмиттанса позволяет работать с пучками электронов с энергиями порядка десяти ГэВ, продольный размер которых не превышает несколько микрон. Прежде удавалось измерять только параметры пучков с продольным размером не менее 50-100 микрон. Метод сыграет важную роль при создании Международного линейного коллайдера или альтернативного проекта. Можно считать, одна из принципиальных проблем перспективных коллайдеров решена», – рассказал профессор кафедры теоретической и экспериментальной физики НИУ «БелГУ» Игорь Внуков.
Предложенный метод основан на регистрации углового распределения дифрагированного переходного излучения пучка электронов в тонких кристаллах. В работе специалистов НИУ «БелГУ» для этого был использован кристалл кремния. При помощи специальных детекторов, как объяснили ученые, регистрируются угловые распределения излучения для двух расстояний между кристаллом и детектором, на основе этих измерений определяются размеры и эмиттанс пучка.
В исследовании принимали участие специалисты Японского института синхротронного излучения и центра синхротронного излучения SAGA LS (Япония). Предложенная методика определения размеров пучка уже прошла проверку на линейном ускорителе SAGA-LS.
Напомним, в июне 2013 года в Японии началось изучение проекта строительства в стране крупнейшего в мире ускорителя элементарных частиц – Международного линейного коллайдера (ILC). По поручению министерства просвещения, культуры, спорта, науки и технологий к рассмотрению проекта приступил специальный комитет Японского научного совета – аналог академии наук.