ATLAS. Модернизация установки и физические исследования на LHC
Главная цель международного эксперимента ATLAS – это изучение протон-протонных взаимодействий при рекордных энергиях коллайдера LHC (от 7 до 14 ТэВ).
Эти взаимодействия являются источником разнообразных (в том числе и неизвестных ранее) физических процессов, происходящих на уровне элементарных частиц. Исследование такого сорта процессов и последующее описание их в рамках единой мировоззренческой концепции является главной задачей современной физической науки.
С помощью установки ATLAS уже ведется тщательная проверка современной Стандартной модели физики частиц, производится поиск границ ее применимости, ищутся ответы на ключевые вопросы современного этапа развития физики и астрофизики, такие, например, как природа темной материи во Вселенной, наличие дополнительных пространственных измерений и т.п.
Многоцелевой детектор ATLAS представляет собой уникальный и беспрецедентный по своей сложности физический прибор, сочетающий в себе наиболее передовые достижения современной науки, техники, технологии и средств коммуникаций. Участие в таком масштабном международном проекте, как эксперимент ATLAS на LHC, доступ к новейшим технологиям постановки эксперимента, приобретение нашими сотрудниками опыта анализа экспериментальных данных, прецизионного моделирования физических процессов в детекторе, программной и теоретической поддержки экспериментальных исследований, представляется совершенно необходимым для такой международной организации как ОИЯИ.
Ожидаемые результаты по завершении проекта
Обработка новых данных протон-протонных столкновений с энергией 13,6 ТэВ, а также начало работы Большого адронного коллайдера в режиме высокой светимости (HL-LHC) позволят получить новые уникальные экспериментальные результаты. Наиболее важные из них – исследования структуры протона, в частности вклада глюонов и тяжелых кварков в структурные функции, изучение спектра адронных состояний, в том числе тяжелых мезонов и экзотических тетракварковых и пентакварковых резонансов, прецизионные тесты Стандартной модели физики частиц при энергиях LHC, а также поиск проявлений физики за её рамками. Набор данных с высокой светимостью позволит экспериментально исследовать редкие физические процессы, к примеру, произвести измерения свойств бозона Хиггса в канале его рождения с одним топ-кварком.
Достижение этих результатов будет невозможно без разработки новых методов обработки и анализа экспериментальных данных. Планируется активное участие сотрудников ОИЯИ в программной поддержке триггерной системы эксперимента, разработке новых методов моделирования физических процессов при энергиях LHC, применении новых методов машинного обучения для обработки данных.
В результате выполнения данного проекта будут также получены уникальные результаты прикладного характера. В числе таких «побочных» результатов необходимо отметить приобретение опыта по созданию, отладке и эксплуатации систем удаленного мониторинга сложных технических аппаратов, работу с большими базами данных, разработку и практическое использование в условиях проведения долгосрочного и крупномасштабного эксперимента системы распределенных вычислений (GRID). Применение этого опыта возможно в будущем в других проектах Института.
