А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Эксперимент ПАНДА А.Н.Васильев (ИФВЭ, Протвино) Заседание НТС Росатома, апрель 2007. - презентация

1 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Эксперимент ПАНДА А.Н.Васильев (ИФВЭ, Протвино) Заседание НТС Росатома, апрель 2007

2 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Содержание доклада Эксперимент ПАНДА и его физическая программа. Участие ИФВЭ в создании центрального электромагнитного калориметра из вольфрамата свинца (совместно с Курчатовским Институтом). Участие ИФВЭ в создании электромагнитного калориметра типа « шашлык » переднего спектрометра. Участие других российских институтов в эксперименте ПАНДА. Заключение.

3 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Эксперимент ПАНДА в проекте FAIR ПАНДА – это уникальный эксперимент по исследованию фундаментальных проблем адронной и ядерной физики через взаимодействия антивещества с веществом (антипротонов с нуклонами и ядрами). Исследования предполагается проводить на антипротонном пучке накопительного кольца с электронным и стохастическим охлаждением (HESR) c энергией до 15 ГэВ, запуск которого запланирован на год. Ожидается рекордная интенсивность чистого антипротонного пучка, обеспечивающая до 3х10 7 взаимодействий на мишени в секунду.

4 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Эксперимент ПАНДА в проекте FAIR Пучок антипротонов будет беспрецедентным по степени монохроматичности, ожидаемой на уровне p/p = , что позволит проводить исследования сильного взаимодействия с высочайшей точностью. Детектор ПАНДА создается с использованием самых современных достижений науки и техники (в том числе – разработанных российскими учеными) и обеспечивает регистрацию и идентификацию нейтральных и заряженных частиц почти в полном телесном угле и в широком диапазоне энергий. Запуск установки ПАНДА и первый набор статистики планируются на годы.

5 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Установка ПАНДА

6 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Установка ПАНДА в проекте FAIR PANDA HESR FAIR Baseline Layout Accelerator Experiment

7 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Физическая программа эксперимента ПАНДА Физическая программа нацелена на поиск новых форм материи во взаимодействиях антивещества с веществом : -экзотических частиц, таких как глюболы и гибриды, -спектроскопию предсказанных теоретически, но еще не обнаруженных состояний чармония выше порога образования пар D-анти-D- мезонов, -исследования гипер-ядер (в том числе – двойных) и чарм-ядер, когда странная (одна или две) или очарованная частица «вживляется» в ядро вместо обычного нуклона. -исследование влияния ядерной среды на свойства элементарных частиц.

8 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Спектр глюболов

9 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Взаимодействие антивещества с ядром

10 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Центральный калориметр из вольфрамата свинца На установке ПАНДА предполагается изучать редкие распады, содержащие одиночные фотоны, 0 и -мезоны в широком диапазоне энергий. Планируется создание калориметра на основе вольфрамата свинца (PWO), который обеспечит требуемые высокое энергетическое и координатное разрешения. PWO-кристаллы отличаются высокой плотностью, малой радиационной длиной, быстрым сигналом и хорошими радиационными свойствами. Следует особо подчеркнуть участие Российской промышленности – в Богородицке и Апатитах – в производстве PWO-кристаллов. Нигде в мире, кроме России, не развито массовое производство этих кристаллов.

11 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Калориметр из вольфрамата свинца В калориметре около 20,000 кристаллов. Он делится на три части : - собственно центральный (11,360 crystals) - передний торцевой (6,864 crystals), –задний торцевой (816 crystals). ИФВЭ в переднем торцевом калориметре (в озможна совместная работа с Курчатовским Институтом). -регистрация фотонов с энергиями от десятков МэВ до 8 ГэВ; -новые кристаллы PWO-II с удвоенным световыходом; - рабочая температура С световыход увеличивается еще в раза и разрешение улучшается (см.следующие два слайда); - кристаллы должны быть рад.стойкими.

12 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Богородицк вырастил 60 первых PWO-II кристаллов

13 Рекордное энергетическое разрешение при С несмотря на утечки из матрицы 3х3 Photomultiplier-readout

14 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Опыт ИФВЭ и КИ в исследованиях PWO-кристаллов ИФВЭ - пионер, открывший 15 лет назад вольфрамат свинца как материал для ЭМК с рекордными разрешениями. ИФВЭ и КИ накопили большой опыт в исследованиях свойств PWO-кристаллов и создания электромагнитных калориметров на их основе, участвуя в экспериментах CMS, BTeV, PRIMEX и ALICE, а также в совместном сотрудничестве в последние годы. ИФВЭ опубликовал более 20 статей в NIM по кристаллам и их калориметрии. ИФВЭ ведет систематические исследования радиационной стойкости PWO-кристаллов с целью выработки технологии их выращивания на уникальной в мире установке с постоянным и непрерывным контролем во время облучения. КИ имеет оборудование для измерения оптических свойств кристаллов и световыхода.

15 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Типичное падение сигналов при облучении ( /-25 0 C) B389 at dose rate 2 rad/h DC signal Blue LED signal Red LED signal -25 C +20 C

16 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель ИФВЭ в создании калориметра из вольфрамата свинца. Разработка и изготовление в российской промышленности всех основных механических элементов калориметра. Контроль качества изготавливаемых в российской промышленности кристаллов. Участие в сборке калориметра, его запуске, тестах, калибровке. Разработка и создание мониторной системы и системы медленного контроля всех узлов калориметра. Создание программного обеспечения и участие в физическом анализе данных. Для выполнения этих работ надо 5 млн.евро.

17 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 ИФВЭ в создании калориметра типа «шашлык» В декабре 2006 года был проведен сеанс на ускорителе У-70 по изучению прототипа из 9-ти модулей «шашлыка». В каждом модуле было 380 слоев с толщиной свинцового поглотителя 300 микрон и сцинтиллятором толщиной 1,5 мм. Поперечные размеры модуля 110x110 мм 2.

18 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Модули «шашлыка» в процессе сборки

19 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Энергетическое разрешение «шашлыка» Предварительные результаты (матрицы 3х3)

20 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Калориметр типа «шашлык» в эксперименте ПАНДА Калориметр – это прямоугольная матрица 13х27 – всего 351 модуль. Длина модуля 70 см. Рабочая поверхность детектора 4 м 2. Вес детектора около 15 тонн. Для создания калориметра типа «шашлык» переднего спектрометра запрашивается 1 млн. евро.

21 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Участие российских институтов в эксперименте ПАНДА Э ксперимент ПАНДА представлен научной коллаборацией, в которую входят научные центры и университеты из 13 европейских государств, Китая и США. В состав коллаборации входят четыре российских научных центра: -ГНЦ Институт физики высоких энергий (ИФВЭ, Протвино), -Петербургский институт ядерной физики (ПИЯФ, Гатчина), -Будкеровский институт ядерной физики (БИЯФ, Новосибирск), -Томский государственный университет (ТГУ, Томск), а также международная научная организация - Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна).

22 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Заключение Полноценное участие российских ученых в эксперименте ПАНДА обеспечит России право на интеллектуальную собственность - принципиально новые знания в ядерной физике и физике элементарных частиц. Российские ученые получат возможность участия в экспериментальных исследованиях экстремальных состояний материи в течение двух десятилетий. В России нет и не планируется получение подобного уникального антипротонного пучка. Принципиально новая сверхбыстрая электроника и система сбора данных эксперимента ПАНДА позволят приобрести опыт создания подобных систем передовой технологии в России.

23 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Заключение-2 ИФВЭ планирует участие в создании переднего торцевого калориметра из вольфрамата свинца и калориметра типа «шашлык» переднего спектрометра. Запрос ИФВЭ 6 млн.евро. Росатом интегрирует вокруг себя в ПАНДА другие Институты РАН и ОИЯИ. ОИЯИ планирует участие в создании сверхпроводящего соленоида и теплого магнита, а также в создании мюонного детектора и минидрейфовых камер. ПИЯФ планирует участие в создании детектора времени пролета. Суммарный запрос РАН и ОИЯИ около 10 млн. евро.

24 А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Заключение-3 Поиск новых форм материи во взаимодействии антивещества с веществом в эксперименте ПАНДА в самом высокоинтенсивном и монохроматичном пучке антивещества (антипротонов) является уникальным дополнением к физике ультравысоких энергий на LHC. Нигде в мире, кроме России, не развито массовое производство кристаллов из вольфрамата свинца. Россия произвела более 70 тыс. кристаллов для CMS и ALICE. Большая часть из 16,5 млн.евро (оценочная стоимость центрального калориметра) придут из Германии в Россию. Запрашиваемые ИФВЭ 5 млн.евро также останутся в России и будут вложены в развитие российской промышленности, для которой создание установки ПАНДА даст большую прибыль.