LHC И УЧАСТИЕ В СОЗДАНИИ ДРЕЙФОВЫХ КАМЕР
для мюонной системы установки ATLAS
1992-2005
Идея проекта Большого адронного коллайдера (Large Hadron Collider, LHC) родилась в 1984 г. и была официально одобрена десятью годами позже. Строительство началось в 2001 г. после окончания работы предыдущего ускорителя — электрон-позитронного коллайдера (Large Electron—Positron Collider, LEP). 27 апреля 2007 г. в туннеле LEP был установлен последний сверхпроводящий магнит. 30 марта 2010 г. в LHC было осуществлено столкновение протонов с энергией 3,5 ТэВ, и была достигнута энергия столкновений 7 ТэВ.
Из архива ОИЯИ.
Коллаборация ATLAS была создана в 1992 г., когда два экспериментальных проекта для программы исследований на LHC: EAGLE (Experiment for Accurate Gamma, Lepton and Energy Measurements), возглавляемый Peter Jenny, и ASCOT (Apparatus with Super COnducting Toroids), возглавляемый Friedrich Dydak, — по «рекомендации» дирекции CERN объединили усилия и начали проектировать единый детектор общего назначения ATLAS. Дизайн нового аппарата базировался на основе наработок обеих коллабораций, а также опыта команд, пришедших из проекта коллайдера SSC в США, закрытого в 1993 г. Проект ATLAS был официально одобрен руководством CERN в 1995 г. За время, прошедшее с момента создания коллаборации, все новые и новые группы физиков из разных университетов и стран присоединяются к коллаборации. В настоящее время коллаборация ATLAS — одно из самых больших официальных сообществ физики элементарных частиц. Сборка детектора ATLAS в одной из шахт LHC в CERN началась в 2003 г.
Еще в рамках проекта ASCOT в ходе обсуждения оптимального варианта детекторов для мюонной системы Г. Д. Алексеев из нашего отдела, находившийся в то время в длительной командировке в CERN, предложил использовать в качестве координатных детекторов этой системы дрейфовые трубки с повышенным давлением рабочего газа. Повышение давления рабочего газа в дрейфовом детекторе повышает его координатное разрешение.
Чтобы убедить коллег, надо было в кратчайшее время продемонстрировать, что такой вариант отвечает требованиям ASCOT. Наша группа в Дубне оперативно собрала из алюминиевых трубок небольшой прототип из 7 дрейфовых детекторов и сначала на пучке в ЛВЭ, а затем на пучке в CERN продемонстрировала все достоинства предлагаемого варианта. Это было настолько убедительно, что коллаборация приняла этот вариант в качестве основного при создании координатных детекторов мюонной системы и ATLAS.
После завершения периода выбора решений началась фаза создания ATLASа. Всего в коллаборации надо было
изготовить 1200 мюонных камер различной геометрии из ~400000 отдельных дрейфовых трубок. Обязательства
ОИЯИ включали изготовление ~65000 отдельных дрейфовых детекторов для своих 84 мюонных BMS и BMF камер
и камер, собиравшихся в MPI в Мюнхене. Для организации участка, действующего по сей день, нам было
передано помещение, в котором в прежние времена работала лучшая советская ЭВМ
Продолжалось возникшее еще в проекте РИСК тесное сотрудничество с грузинскими коллегами. В 1995 г. к нам приехал Эдишер Цхададзе, ставший позже одним из основных организаторов работ по сборке мюонных камер, а в 1997 г. — Лексо Гонгадзе, который на следующем этапе модернизации ATLAS стал руководителем работ по изготовлению в том же, но существенно развитом участке сборки и проверки микромегас-камер.
В 1998 г. в наш отдел из ЛТФ перешла группа теоретиков, специализировавшаяся на проведении прецизионных расчетов вклада радиационных поправок в экспериментально измеряемые величины. Лидерами группы были Д. Ю. Бардин и Л. В. Калиновская. Хочется напомнить про очень важный, хотя и не вполне научный вклад в успех всей этой деятельности секретаря отдела Татьяны Александровны Молокановой, ставшей и «воспитательницей», и «хранительницей очага» для прибывавшей в отдел молодежи. В тот период в отдел пришло много молодежи: М. И. Госткин (1998), Д. В. Харченко (1999), А. С. Жемчугов и М. Шиякова (2001), А. В. Гуськов и К. В. Николаев (2003), М. А. Демичев (2004), Л. А. Румянцев, Р. Р. Садыков и А. Л. Елагин (2005).
Несмотря на то, что и технология, и ряд важных устройств — прежде всего автомат для сборки дрейфовых трубок, сконструированный и поставленный NIKHEF (Амстердам), и прибор для контроля центровки сигнальных проволочек в дрейфовых трубках методами рентгенографии, изготовленный в MPI (Мюнхен) — были привнесены извне, наша группа внесла заметный творческий вклад в этот проект.
Это система для быстрой и высокочувствительной проверки герметичности изготовленных трубок. Основной элемент системы — гелиевый масс-спектрометр. Сложность системы возникала из-за очень высоких требований ATLAS к уровню предельной течи отдельной трубки < 10-8 бар.л/с. Производительность стенда проверки, изготовленного в Румынии, была не менее 100 детекторов в день, что обеспечивало бесперебойную проверку собранных за день детекторов.
Во время исследования характеристик дрейфовых трубок был открыт неизвестный ранее, но принципиальный эффект, накладывающий ограничение на координатное разрешение любых дрейфовых детекторов: вибрация сигнальных нитей проволочных детекторов под действием излучения. Авторами работы 1995 года были И. Р. Бойко, В. И. Додонов, М. А. Игнатенко, М. Ю. Николенко и Г. А. Шелков. То, что описание этого эффекта вошло в книгу "Particle Detection with Drift Chambers" (W. Blum, W. Riegler, L. Rolandi. — Berlin Springer, 2008 г.) подтверждает фундаментальность этого нового эффекта.
Важную роль в развитии отдела сыграло выросшее из сотрудничества с группой MPI Мюнхен сначала знакомство, а затем и совместная работа с одним из ведущих физиков CERN, руководителем протоколлаборации ASCOT и затем соруководителем коллаборации ATLAS Фридрихом Дидаком (Friedrich Dydak). Фридрих в то время был еще избран директором MPI в Мюнхене, а с 1993 по 2001 г. был членом первого Ученого совета ОИЯИ, созданного с участием иностранных ученых.
Он был инициатором эксперимента HARP в CERN и очень оригинального нейтринного эксперимента на пучке нейтрино из CERN. Пучок предлагалось направить в земле мимо известной лаборатории в Gran Sasso через всю Италию в залив Террано в водах которого предлагалось установить нейтринный детектор. Совместное и весьма непростое участие нашей группы в этих работах много дало всем нам, но особенно нашим молодым коллегам. По материалам эксперимента HARP в 2011 г. А. С. Жемчуговым была защищена кандидатская диссертация.
Г. Глонти, Г. А. Шелков, А. В. Барашков, А. Гонгадзе, И. Б. Гонгадзе, Г. А. Чувохина, Л. Глонти, А. Харченко, В. Н. Прокофьева, Т. И. Котова, ??, З. В. Крумштейн, И. Н. Потрап, А. В. Гуськов
2-ой ряд слева-направо
А. С. Жемчугов, М. И. Госткин, Я. Королевич, Т. А. Молоканова, К. В. Николаев, Д. В. Дедович, И. Р. Бойко, В. Н. Жмыров, Д. В. Харченко, Э. Цхададзе, Н. К. Кузнецов, В. Ф. Чепурнов, В. Г. Кручонок, Н. Н. Хованский.
Из архива ОИЯИ.
