Физики элементарных частиц в поисках «новой физики»

В физике элементарных частиц Стандартная модель — теория, лучше всего описывающая явления в этой области — была хорошо проверена и проверена, но исследователи знают, что головоломка не является полной. Вот почему они ищут явления, которые не учитываются Стандартной моделью. Этот поиск «новой физики» может объяснить исчезновение антивещества после Большого взрыва и природу темной материи, которая, хотя и составляет около 30% Вселенной, на данный момент может быть обнаружена только с помощью астрономических измерений.

«Чтобы извлечь больше информации из данных LHC, нам нужны новые технологии для нашего детектора LHCb», — говорит Аурелио Бэй из Лаборатории физики высоких энергий EPFL. EPFL объединилась с несколькими исследовательскими институтами для разработки нового оборудования, которое модернизирует эксперимент в 2020 году.Использование сцинтилляционного волокна для обнаружения частиц

После пяти лет работы физики EPFL вместе с примерно 800 международными исследователями, участвовавшими в проекте LHCb, только что сделали важный предварительный шаг к значительному усовершенствованию своего экспериментального оборудования. Они решили создать новый детектор — сцинтилляционный волоконный трекер, получивший название SciFi.Строительство трекера, который включает 10 000 километров сцинтилляционных волокон, каждое диаметром 0,25 мм, уже началось.

Когда частицы проходят через них, волокна будут излучать световые сигналы, которые будут улавливаться светоусиливающими диодами. Сцинтилляционные волокна будут размещены в трех панелях размером пять на шесть метров, установленных за магнитом, где частицы выходят из точки столкновения ускорителя LHC. Частицы проходят через несколько из этих волоконных «матов» и по пути выделяют часть своей энергии, производя некоторые фотоны света, которые затем преобразуются в электрический сигнал.Данных о том, как частицы пересекают волокна, будет достаточно, чтобы восстановить их траекторию.

Затем физики будут использовать эту информацию для восстановления своего примитивного физического состояния. «По сути, мы будем отслеживать путь этих частиц обратно к их исходной точке. Это должно дать нам некоторое представление о том, что произошло 14 миллиардов лет назад, до того как антиматерия исчезла, оставив нас с материей, которая есть у нас сегодня», — говорит Бэй.Огромные потоки данных

SciFi — это ключевой компонент для получения данных с максимальной скоростью, поскольку он включает фильтры, предназначенные для сохранения только полезных данных. В идеальном мире физики собирали и анализировали все данные без необходимости использовать слишком много фильтров. Но это потребует огромного количества данных.

«Возможно, мы уже достигли предела, потому что нам, конечно, нужно где-то сохранять данные. Сначала мы используем магнитное хранилище, а затем распространяем данные на LHC GRID, который включает машины в Италии, Нидерландах, Германии, Испании, по адресу ЦЕРН, а также во Франции и Великобритании. Многие страны принимают участие, и одновременно проводятся многочисленные исследования этих данных », — добавляет Бэй. Он указывает на экран своего компьютера: красный цвет используется для обозначения программ, которые не работают должным образом, или программ, которые в течение нескольких дней пытались включить в число приоритетов.

Бэй аккуратно интерпретирует эту инициативу с точки зрения физика: «Если у LHC недостаточно энергии для открытия новой физики, для моего поколения физиков все кончено! Нам придется создать новую машину для следующего поколения. "


Портал обо всем