С. И. Середняков (Институт ядерной физики СО РАН)
|
|
Физика элементарных частиц — в мире, в ИЯФ, на кафедре ФЭЧ С. И. Середняков (Институт ядерной физики СО РАН) |
|
1. Введение 2. Достижения последних лет 3. ВЭПП-2М, КЕДР 4. Вопросы
Здесь показаны некоторые физические результаты, полученные на ВЭПП-2М (Рис.10). Масса системы
| ||
Рис. 10. а) Пик на массе
980 МэВ соответствует f0 мезону б) Сечение рождения трех пи-мезонов. Наблюдается новый резонанс w(1200) |
||
двух p-мезонов в процессе, когда рождался j-мезон, он распадался на p0, p0 и g-квант. Каждый из p0-мезонов распадается на два g-кванта. И здесь показана инвариантная масса двух p0-мезонов, вот этот пик есть частица, которая называется f0-мезон, скалярный мезон, загадочная и непонятная частица. Она у нас наблюдалась и вызвала большой поток теоретических работ, в которых пытаются объяснить наши результаты.Здесь показан другой процесс (Рис.10), процесс рождения трех p-мезонов в e+e– столкновениях, здесь показано по высоте сечение, а тут — энергия. Пик — это резонанс, новая частица — W-1200. Элементарная частица в данном случае — это пик в сечении.
Вопрос: об эксперименте.
С. И. Середняков: Эксперимент проводится таким образом. Энергия электронов и позитронов фиксируется и постоянно поддерживаются циркулирующие токи электронов и позитронов на одной и той же орбите. В двух противоположных местах пучки сталкиваются и там стоят два детектора: КМД и СНД. Каждый раз, когда происходит нужное столкновение и частицы вылетают, электроника вырабатывает сигнал триггера. Со всех элементов — камер, сцинтилляторов амплитуды записываются в аналого-цифровые и время-цифровые преобразователи. Компьютеры считывают эту информацию и формируют посылку длиной более 1 Кб и записывают в нужное место на диск. Там записанное событие ждет своей участи. А участь может быть: такая: программа более внимательно посмотрит, что это за событие: а вдруг частицы не из центра вылетели, или вдруг энергия совсем не та. Или это фон может быть, или космика . Все это происходит довольно быстро — более 100 герц, 100 событий в секунду. Большинство событий, конечно, фоновые. За год непрерывной работы мы имеем до 1010 событий. Без компьютеров их не обработаешь. Программный фильтр отбрасывает более 90% событий, но остается много. Оставшиеся события идут либо на массивный диск, либо на ленты высокой плотности, и дежурный-физик — если студент, то 5-6 курса — периодически меняет ленты. Лента записалась, снял, поставил новую.
Естественно, все действия запоминается в электронных каталогах. Все матобеспечение создается также физиками, которые приходят из университета. Физики, которые у нас работают — в большинстве, выпускники нашего университета, нашей кафедры ФЭЧ.
Есть ещё один комплекс, называется ВЭПП-4М. по своим размерам раз в десять больше, чем ВЭПП-2000. Энергия в системе центра масс — 12 ГэВ. Это огромная машина, она находится преимущественно под землей. Для ВЭПП-4М сделан детектор, называется КЕДР (Рис.11), я видел у вас здесь его фотографии.
| ||
Рис. 11. Детектор КЕДР.
1 — Beam pipe
2 — Vertex detector
3 — Drift chamber
4 — Aerogel threshold counters
5 — ToF counters
6 — LKr calorimeter
7 — Superconducting coil
8 — Yoke
9 — Muon chambers
10 — CsI calorimeter
11 — Compensating solenoid
12 — Quadrupole |
||
Там не написано, правда, что это детектор КЕДР. Это очень мощный, один из самых крупных в России детекторов, и физики, которые на нём работают — в большинстве выпускники кафедры ФЭЧ. Вот схема этого детектора. На схеме стрелочками показано столкновение пучков друг с другом. Здесь уже блоками показаны основные системы. Это трековая система. Все трековые системы — газовые, проволочные детекторы. В них используется режим газового усиления. Показаны черенковские счетчики, калориметр. Здесь огромное количество железа, несколько десятков тысяч тонн железа. Для того чтобы сконцентрировать всё магнитное поле в области трекового детектора, нужно снаружи обмотки установить железо. Детектор КЕДР работает с 2001 года.Вопрос: что означает аббревиатура КЕДР?
С. И. Середняков: Я не припомню официального объяснения, но шутливое название было «Калориметр едва доступных размеров».
И последняя часть моего выступления — о нашей кафедре. Студенты, которые приходят на третий курс, занимаются только учебой. У них пять предметов, здесь они показаны (Рис.12).
| |||
Рис. 12. Кафедра физики элементарных частиц http://www.inp.nsk.su/chairs/hep/index.ru.shtml
Физика высоких энергий в |
|||
Например, «ядерная электроника» изучает как устроены и работают схемы совпадений, дискриминаторы, формирователи, стандартные блоки. Для чего это нужно знать физикам? Рассмотрим такой детектор как проволочная камера, как он работает? Мимо проволочки проходит частица, ионизация собирается на проволочку, усиливается, и на конце проволочки получается электрический импульс. Этот импульс нужно зарегистрировать, измерить его амплитуду, заряд. Кто это делает? Практически, конечно, разработку блоков электроники ведут не физики, а специалисты по радиоэлектронике. Физик должен знать функционально, как они работают, что он должен заказать и как правильно это использовать. В этом смысле изучение курса ядерной электроники кафедра считает совершенно необходимым. Например, есть курс «циклические ускорители». Работа физика-экспериментатора часто близка к работе физика ускорительщика. Например, про себя я могу сказать, что когда я пришел в лабораторию ИЯФ, мне пришлось полтора года вполне профессионально заниматься электроникой. Я научился в то время делать схемы совпадений, усилители, мультивибраторы, триггеры и прочие схемы. А на пятом курсе меня направили на экспериментальную работу делать черенковский счетчик направлений. В дальнейшем пришлось заниматься измерением поляризации частиц, и возникла мысль измерить магнитный момент позитрона, то есть фактически пришлось заниматься ускорительной физикой. «Статистические методы обработки данных» — это обязательно нужно знать, потому что как я сказал — 1010 частиц записано на ленты. Ясно, что подход должен быть статистический, но в то же время из этих 1010 нужно вытащить каждое нужное вам событие. Знание статистических методов совершенно необходимо.
Ну, я вроде закончил, пожалуйста, ваши вопросы.
| © 2003 С. И. Середняков |