Een onderzoeksteam van de Tomsk Polytechnic University neemt deel aan de upgrade van de Large Hadron Collider (LHC) bij het European Centre for Nuclear Research (CERN). De TPU-wetenschappers kregen de opdracht om werkende detectoren te analyseren en om betrouwbaardere diamantdetectoren van de volgende generatie te ontwikkelen om de botsingen van elementaire deeltjes te registreren die zijn versneld tot snelheden die dicht bij de lichtsnelheid liggen, die elke 28 nanoseconden plaatsvinden.

"Energies die ontstaan ​​tijdens de experimenten bij de Large Hadron Collider zijn de hoogste ter wereld. De omstandigheden van de experimenten zijn ook ongebruikelijk - de botsingen van deeltjes vinden elke 28 nanoseconden plaats. Dienovereenkomstig, wij de meest betrouwbare en nauwkeurige detectoren voor snelle reacties op deze botsingen, " zegt professor Pavel Karataev, Royal Holloway University (VK), hoofd van het Laboratorium voor Elektromagnetische Straling, RASA Center bij TPU en een van de supervisors van de TPU-groep bij CERN.

Bij CERN, het onderzoeksteam maakt deel uit van het project Beam Radiation Instrumentation and Luminosity (BRIL) van het CMS-experiment, die verantwoordelijk is voor het meten van helderheid, machine-geïnduceerde achtergrond (MIB), en straaltiming.

In het kader van BRIL, de wetenschappers werken aan het verbeteren van de betrouwbaarheid van het bestaande systeem van BCML (Beam Condition Monitor Leakage) diamantsensoren die de veiligheid bij LHC garanderen, en om hun eigen detectoren te testen op basis van synthetische diamanten geproduceerd door het TPU Institute of High Technology Physics.

Volgens Pavel Karataev, om de experimenten bij de Large Hadron Collider op korte termijn voort te zetten, wetenschappers gaan de intensiteit van de protonenbundel met een factor 10 verhogen. Als sensoren niet op dergelijke belastingen zijn voorbereid, het zal onmogelijk zijn om deeltjesbotsingen vast te leggen en de helderheid van de straal te meten. TPU-wetenschappers hebben al alle detectoren gemeten die momenteel bij CERN werken.

"Nutsvoorzieningen, we bestralen ze met deeltjes. We zullen de detectoren twee maanden lang bestralen met verschillende belastingen van aangelegde spanning en straling om een ​​individuele bedrijfsspanning voor elke detector te bepalen, de slijtagesnelheid voorspellen, de gemiddelde levensduur bij bepaalde capaciteiten, en andere parameters, " zegt Vitaly Okhotnikov, een onderzoeksingenieur die het BCML-project bij CERN begeleidt.

De wetenschappers stelden zich ook tot doel om detectoren te ontwikkelen op basis van synthetische diamanten en deze bij TPU te produceren. Ze zullen een meer voorspelbare slijtvastheid hebben en, het belangrijkste, hun bedrijfsparameters zullen ook voorspelbaar zijn. In aanvulling, de TPU-wetenschappers zullen deelnemen aan de upgrade van het veiligheidssysteem van BCML CERN. Het systeem schakelt de LHC-versnellers automatisch uit wanneer sensoren buitensporige niveaus van helderheid en straling registreren. Na de upgrade, het zal gemakkelijker zijn om ongeschikte sensoren te vervangen terwijl het contact met uitgezonden straling wordt geminimaliseerd.