Модернизация установки «Троицк ню-масс»
Спектрометр установки «Троицк ню-масс» размещается в вакуумном кожухе (Рис. 1), состоящем из центральной обечайки длиной 5 м и диаметром 1.6 м и двух полусферических днищ, уплотняемых к обечайке с помощью прокладки из термостойкой резины типа «витон». Днища могут откатываться от центральной обечайки по рельсам, а также устанавливаться в горизонтальном положении путём вращения, обеспечивая возможность монтажа всех деталей спектрометра. Внутри вакуумного кожуха размещены три электростатических электрода (фото 3), на которые подаётся анализирующее электрическое поле величиной до 31 кВ. Электроды обеспечивают однородность электрического поля в медианной плоскости с точностью до 10-5.
Магнитное поле спектрометра формируется системой сверхпроводящих соленоидов и обычным тёплым соленоидом, размещённым на центральной обечайке. Магнитное поле в центре соленоида, расположенного ближе к источнику, составляет 6 - 8 Тл, а в центре соленоида, расположенного у детектора – 2 - 2.7 Тл. В центральной части спектрометра поле составляет 7.512 э. Сверхпроводящие соленоиды спектрометра соединены последовательно в две линейки, каждая линейка имеет источник электропитания до 200 А.
М
Рис. 3. Электростатический электрод. Внешний вид.
аксимальная разрешающая способность данной установки ~ 6.6 эВ.
Основными составляющими модернизации являются замена корпуса спектрометра и электрода на новые, большего размера. Это позволит получить разрешение 1.2 эВ и улучшить чувствительность к массе нейтрино. Изготовленный на Подольском механическом заводе корпус спектрометра с диаметром центральной части 2.8 м., длиной 8 м. («проставка») предполагается вставить между концевыми «чашками», содержащими криостаты сверхпроводящих магнитов, так чтобы максимально сохранить криогенную систему в объеме спектрометра. Новый электрод должен находиться внутри «проставки». Для изготовления электрода был произведен полный расчет электромагнитных полей внутри спектрометра для оптимизации геометрии электрода в плане максимальной однородности электрического поля и оптимальные параметры для магнитного поля.
В плане модернизации установки были выполнены следующие работы:
- установлен новый мощный ожижитель гелия TCF – 50;
- закуплен и установлен ресивер высокого давления объемом 10 м3;
- проведены теоретические расчеты новой геометрии спектрометра;
- изготовлен и привезен новый корпус спектрометра;
- проведена обработка внутренней поверхности спектрометра (проведена электрополировка внутренних стенок сосуда);
- приобретены (специально заказаны) новые особо прочные изоляторы из стеклокерамики;
В настоящее время новый корпус планируется установить на штатное место в зале. Только после этого можно будет начинать монтаж электрода внутри корпуса.
-
Заключение
Исследования аномальной структуры типа ступенчатого всплеска интенсивности вблизи конца бета спектра трития является наиболее сложной проблемой. Остается вопрос о природе обнаруженной аномалии. И первое, на что нужно ответить - является ли данный эффект аппаратурным или это физический феномен, имеющий глобальный характер. Эффект также очень чувствителен к спектру конечных состояний и его заселенности. К сожалению, это до сих пор не поддается экспериментальной проверке, так что приходится целиком полагаться на теоретические вычисления. Влияние этого эффекта на точность измерения массы нейтрино очень важно.
В этом отношении еще одной из наиболее важных проблем является возможность образования плазмы в спектрометре. Ее существование может поддерживаться за счет эффектов, которые могут сопровождаться вылетом ионов Н- из центра спектрометра. В принципе, зарядово скомпенсированная статическая плазма не может влиять на поведение электронов в спектрометре. Последнее время серьезным кандидатом на объяснение эффекта отрицательного квадрата массы нейтрино и аномалии был эффект от флюктуации пространственного заряда в плазме, образуемой ионизацией трития в источнике.
Как видно из результатов последних сеансов, величина уширения конверсионной линии находится в пределах ошибки, суммарно равной 0.22 эв2, учитывающей как статистическую, так и систематическую ошибки. Таким образом, возможность объяснения этим эффектом аномальной структуры ступеньки 15 – 20 эв2 у конца спектра исключается достаточно надежно. Неожиданным оказался другой эффект. Положение линии (сдвиг) оказался явно отличным от нуля и при этом, направление сдвига соответствует ситуации, как если бы потенциал источника трития был отрицательным. Этот факт противоречит обычному представлению о происхождении заряда плазменного облака в магнитной ловушке. Принято считать, что электроны покидают ловушку первыми и оставшиеся ионы определяют положительный заряд облака. Обнаруженное явление, по-видимому, указывает на значительно более сложный характер динамики зарядов в плазме магнитной ловушки.
Радикальное улучшение точности измерения массы нейтрино предполагается достигнуть в международном проекте «КАТРИН» в исследовательском центре Карлсруэ в Германии, стартовавшем в 2001 году. Установка «КАТРИН» по своей идее является многократно увеличенной версией установки “Троицк ν-масс” и должна позволить получить верхний предел на массу нейтрино 0.2 эВ/с2. Группа ИЯИ РАН играет активную роль в качестве коллабораторов этого проекта, выполняя исследования, жизненно важные для успеха проекта.
Публикации и доклады на рабочих совещаниях и конференциях за отчетный период (2003 – 2005 гг)
V.M Lobashev, “The search for the neutrino mass by direct method in the tritium beta-decay and perspectives of study it in the project KATRIN”, Nuclear Physycs A719 (2003) 153c-160c
N.A. Titov, “Sensitivity and Systematics of KATRIN Experiment”, Physycs of Atomic Nuclei, Vol. 67, No. 11, 2004, pp. 1953-1958
V.M Lobashev, The Search for the Neutrino Mass by Direct Method in the Tritium Beta-decay and Perspectives of Study it in the Project KATRIN, XI Intern. Workshop on "Neutrino Telescopes", февраль 2005 г., Венеция.
O. V. Kazachenko, Windowless Gaseous Tritium Source for KATRIN Experiment, NANP-05, июнь 2005 г., Дубна.
V.M Lobashev, Results of the Troitsk Krypton Measurements and study of background generated between two spectrometers, September 26-28, 2005, Karlsruhe, 9 KATRIN Collaboration Meeting
N.A. Titov, 83mKr L3-line Broadening Analysis and KATRIN Specifications, September 26-28, 2005, Karlsruhe, 9 KATRIN Collaboration Meeting
N.A. Titov, Ions Measurement at Troitsk, September 26-28, 2005, Karlsruhe, 9 KATRIN Collaboration Meeting
Проект 1.8. «Садко-Нестер-Радикал»
Руководитель: И.М.Железных
со-исполнители: Акустический институт им. Н.Н. Андреева, Камчатский гидрофизический институт, Пущинская радиоастрономическая обсерватория ФИАН им. П.Н. Лебедева, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Арктический и Антарктический НИИ (Санкт-Петербург)
Краткая формулировка целей Проекта и его основных этапов:
Главной целью проекта является развитие новых альтернативных экспериментальных методов нейтринной астрономии (астрофизики) сверхвысоких энергий:
- гидроакустического метода глубоководного детектирования нейтрино в Мировом океане (САДКО);
- радио волнового метода детектирования нейтрино сверхвысоких и экстремально высоких энергий, взаимодействующих с антарктическим льдом (РАДИКАЛ и РАМАНД);
радиоастрономического метода детектирования нейтрино экстремально высоких энергий, взаимодействующих с поверхностными слоями Луны,
- а также участие в разработке и создании глубоководного оптического нейтринного телескопа в Средиземном море (НЕСТОР).
Основные задачи проекта:
- участие в разработке и создании прототипа нейтринного детектора НЕСТОР, разработка фотометрической ячейки на базе лавинных фотодиодов нового поколения для глубоководного фотометра, разработка и создание комплексного метрологического стенда для измерения характеристик элементов нейтринного телескопа;
- разработка и создание базового модуля глубоководного гидроакустического детектора - нейтринного телескопа - в Каспийском (или Средиземном) море с регистрирующим объемом более 1 кубического километра (КМ3) - проект САДКО;
- участие в совместных российско-американских исследованиях на российской антарктической станции Восток (РАДИКАЛ), связанных с калибровкой
американского радио волнового детектора АНИТА, предназначенного для регистрации космических нейтрино экстремально высоких энергий (в частности ГЗК- нейтрино);
- участие в обработке результатов радиоастрономических экспериментов на Калязинском радиоастрономическом телескопе по поиску радио импульсов, производимых нейтрино предельно высоких энергий в лунном грунте.
Использование для крупномасштабных нейтринных телескопов в качестве нейтринных мишеней водных массивов Мирового океана, антарктического льда, поверхностных слоев Луны даст возможность создавать детекторы космических нейтрино с эффективным детектирующим объемом в десятки и сотни кубических километров.
Основные и важнейшие результаты работы по Проекту в 2003 - 2005 г.г.:
Участие в международном проекте «НЕСТОР - глубоководный оптический
Нейтринный телескоп в Средиземном море».
Один этаж нейтринного детектора НЕСТОР установлен на глубине 4000 м на полигоне
НЕСТОР, участниками коллаборации НЕСТОР проведены измерения фонов от калия-40
и биолюминесценции, а также потоков атмосферных мюонов на этой глубине.
Выполнены предварительные работы по созданию 2-х прочных корпусов глубоководных коммутационных блоков для подсоединения оптоволоконных кабелей, обеспечивающих связь нейтринного телескопа с береговым центром;
совместно с ОИЯИ продолжены работы по созданию образцов лавинных фотодиодов для глубоководного фотометра;
разработана система измерения основных спектральных и амплитудных характеристик вакуумных и полупроводниковых фотоприемников на создаваемом комплексном
метрологическом стенде ИЯИ РАН.
Разработка гидроакустического метода детектирования нейтрино (проект САДКО)..
Рассмотрена возможность использования снятой с вооружения ВМФ РФ антенны типа МГ-10М в качестве базового модуля акустического детектора нейтрино; на заводе в Санкт-Петербурге выполнены работы по восстановлению защитного покрытия экранов каркаса антенны МГ-10М, принадлежащей ИЯИ РАН.
Предложен «гибридный» метод для моделирования каскадов с энергией10^17 - 3х10^ 20 эВ в воде: решение транспортных уравнений для быстрого расчета;
выполнен 1-й этап расчета акустического поля, излучаемого каскадом в неоднородной среде, в частности в волноводе: сделана постановка задачи и проведена разработка математических моделей для расчета акустических полей, производимых нейтрино в звуковом канале Океана.
С целью развития радио волнового метода детектирования космических нейтрино сверхвысоких энергий в Антарктиде и содействия экспериментальным исследованиям по нейтринной астрофизике на российской антарктической станции Восток (проект РАМАНД) и на Южном Полюсе (проект RICE) ИЯИ РАН и Канзасским университетом разработана программа совместных исследований и заключен договор о научном сотрудничестве между ними в 2004-2007 г.г..
Проводилась подготовка к эксперименту на антарктической станции Восток по калибровке радиоволнового детектора нейтрино экстремально высоких энергий АНИТА (при пролете американского стратостата с аппаратурой АНИТА вблизи станции Восток в декабре 2006 г.);
проведено монте-карловское моделирование электрон-фотонных каскадов в диапазоне энергий 100 GeV – 214 TeV (программа SIMEX, порог обрезания 0,5 MeV), результаты моделирования в виде массивов, описывающих эволюцию избытка отрицательного заряда каскада, использованы для расчета характеристик когерентного электромагнитного излучения каскадов;
для низких энергий (< 1 TeV) проведено сравнение полученных результатов с результатами моделирования и расчетов электромагнитного поля каскадов с использованием программы GEANT; если основные характеристики каскадов, полученные программами SIMEX и GEANT, в основном совпадают, то результаты расчетов величины электромагнитного поля отличаются на приблизительно 10%. Это объясняется более точной методикой учета пространственно-временных характеристик каскада при расчетах поля, разработанной группой ИЯИ РАН.
Поиск космических нейтрино с энергиями 10^20 эВ и выше по наблюдениям на 64-
метровом Калязинском радиотелескопе: совместно с ПРАО ФИАН проведен анализ
результатов экспериментов 2002-2004 г.г. на Калязинском 64 м радиотелескопе по поиску
наносекундных радиоимпульсов от электрон –адронных каскадов, производимых в
лунном грунте нейтрино предельно высоких энергий 10^20-10^21 эВ, и получены
ограничения на поток космических нейтрино таких энергий. Подобные измерения потока высокоэнергичных нейтрино радиоастрономическим методом проводились в США на базе НАСА в Голдстоуне. И чувствительность радиотелескопов, и общая экспозиция лунной мишени в обоих экспериментах примерно одинаковы.
6. Публикации:
/1/. Березняк А.Р., Дагкесаманский Р.Д., Железных И.М., Коваленко А.В.,Орешко В.В., «Ограничения на поток нейтрино сверхвысоких энергий по радиоастрономическим наблюдениям», Астрон. журнал, , 82, №2, 1-8 (2005.);
/2/. P.Grieder for NESTOR Collaboration,….A.Butkevich, L.Dedenko, S.Karaevsky, A.Mironovich, L.Zakharov, I.Zheleznykh, et al. (Institute for Nuclear Research, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia). “NESTOR Neutrino Telescope Status Report”; Proceedings 28th Int. Cosmic Ray Conf., July31-August 7, 2003, Tsukuba, Japan; pp.1377-1380, Universal Academy Press, Inc.
/3/. I.M. Zheleznykh, “Early years of high-energy neutrino physics and neutrino astronomy”,
Proceedings of the International ARENA Workshop on Acoustic and Radio
EeV Neutrino Detection Activities, 17-19 May, Zeuthen, Germany, to be published.
/4/. L.G. Dedenko, A.A. Mironovich, I.M. Zheleznykh, “Hybrid scheme of simulation of electron-photon and electron-hadron cascades in dense medium at ultra-high energies”, Proceedings of the International ARENA Workshop on Acoustic and Radio EeV Neutrino Detection Activities, 17-19 May, Zeuthen, Germany, to be published.
/5/. R.D. Dagkesamanskii, I.M. Zheleznykh et al., “The upper limit to the EHE neutrino
flux from the observation of the Moon”, Proceedings of the International ARENA
Workshop on Acoustic and Radio EeV Neutrino Detection Activities, 17-19 May, Zeuthen, Germany, to be published.
Проект 1.9. «Гравитационная тепловая антенна со свойствами криогенной»
Руководитель: В.Н.Руденко
Результаты работ на конец 2005 года характеризуется следующими
достижениями:
-
Создана и работает в режиме тестовых экспериментов (измерений)
пилотная модель опто-акустической гравантенны с удовлетворительным
воспроизведением всех функциональных узлов и связей, заложенных в
проекте. Вместе с тем модель имеет дефицит чувствительности в полтора
порядка по сравнению с проектной (минимальная регистрируемая акустическая
деформация 5 10-17 против требуемой 10-18). Определены причины такого дефицита,
среди которых главной являются оптические потери в зеркалах ФП резонаторов,
а также повышенный шум модулятора и нестабильность в электронных цепях
автоподстройки частоты лазера накачки. Планируется приобретение зеркал с
уменьшенными потерями, изготовленными по технологии ВИРГО (итало-
французская коллаборация по лазерному ГВ интерферометру).
-
Разработана и изготовлена система антисейсмической подвески, а также
загрузки-выгрузки тяжелого (2.2 т.) гравитационного детектора в основной вакуумной камере. объемом 6 м3 . Проводятся работы по монтажу приемной платформы в камере
для размещения системы подвески с детектором общим весом до 4 т.
-
Выполнены работы по шлифовке и электро полировке двух тяжелых
гравитационных детекторов с целью достижения максимальной акустической добротности ~ 105 в вакууме; проводиться их тестирование.
-
Закончено строительство подземного помещения для установки ОГРАН в главной
штольне БНО с фундаментом сейсмической развязки, грузоподъемным транспортировочным комплексом, достаточным электроснабжением и вентиляцией.
Начало освоения помещения, оснащение лабораторным оборудованием и передислокация
сопутствующих узлов установки ОГРАН планируется на вторую половину 2006 г.
Проект 1.10. «ФАМИЛОН – исследование безнейтринного распада мюона на электрон и безмассовый голдстоуновский бозон»
Руководитель: В.А.Гордеев
Участники Проекта:
ПИЯФ РАН, Гатчина (18 научных сотрудников); ОИЯИ, Дубна (8 ); ИТЭФ, Москва (8); МФТИ, Москва (4); ИПМ, Москва (4); СГПА, Стерлитамак (5).
Руководитель Проекта – доктор физ.-мат. наук В.А.Гордеев.
Период выполнения Проекта: 2002–2007 гг.
Краткая формулировка целей проекта :
Целью эксперимента является поиск безнейтринных распадов мюона на позитрон и фамилон + e + на уровне в 3-5 раз ниже достигнутого в аналогичных экспериментах, выполненных в других физических лабораториях. Эксперимент будет проводиться на пучке "поверхностных" мюонов на фазотроне ЛЯП ОИЯИ на установке ФАМИЛОН, которая создается, в основном, сотрудниками Петербургского института ядерной физики (ПИЯФ РАН), ГНЦ РФ Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ, Минатом) и Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ). В результате первого этапа эксперимента планируется получить прямую экспериментальную оценку величины R=( e )/( e ) < 10-5.
Дальнейшее развитие эксперимента связано с созданием магнитного спектрометра с энергетическим разрешением 10-4 и временным разрешением 0.25 нс. Основными детектирующими элементами предполагаемой установки является вершинный детектор включающей в себя активную мишень на основе плоскопараллельных лавинных детекторов, пропорциональных камер для регистрации точки остановки мюона и времяпроекционная камера в магнитном поле для измерения кривизны трека позитрона. В принципе, такая аппаратура позволяет исследовать процесс e на уровне R 3 10-8. Эксперимент ФАМИЛОН - II планируется проводить на интенсивном пучке «поверхностных» мюонов мезонной фабрике PSI (Швейцария).
Основные результаты работы по Проекту в 2005 году :
Завершается разработка и изготовление силами ОРЭ ПИЯФ новой системы считывания информации с пропорциональных камер - CROS3. CROS3 – это комплект оборудования для съема информации с координатных детекторов, которое разрабатывается в ПИЯФ РАН для быстрого чтения этой информации. Система базируется на опыте, полученном в предшествующих моделях CROS систем. Система CROS1 разработана в ПИЯФ в начале 80-х годов и до настоящего времени используется в экспериментах с пропорциональными камерами на протонных ускорителях в Гатчине и в Дубне. Шесть различных типов координатных детекторов обслуживались при помощи CROS2 в эксперименте E781 Fermilab и один тип детекторов в эксперименте SPES-4п в Saclay. Высокое качество и простота были достигнуты благодаря использованию программируемых элементов с высокой плотностью упаковки (high density Xilinx FPGAs).
Специфические особенности CROS3 таковы:
-
6U евро-шасси для карт электроники, реализующих задержку, формирование и хранение в памяти, со специализированным устройством для быстрого кодирования и передачи считываемой информации;
-
Использование быстрой таймируемой памяти FIFO в качестве программируемой задержки с шагом 20нсек;
-
Выбор времени регистрации событий внутри возможного окна, приемлемого для считывания. Шаг распределения времени измерения равен 20нсек;
-
Скорость съема информации - 20 МГц ;
-
Интерфейс с шиной компьютера PCI.
Основные характеристики системы CROS3:
-
Программное регулирование порога, задержки и «окна» регистрации сигналов;
-
Малые габариты системы и низкая рассеиваемая мощность;
-
Интерфейсы в LVDS, Optical Link, PCI, Ethernet;
-
Скорость считывания данных до 160 Мбайт/сек;
-
Сокращение количества кабелей ;
-
Низкое «мёртвое» время;
-
Измерение времени распределения сигналов сработавших каналов в «окне»
регистрации.
В течение 2005 г. проводилиcь исследовательские, конструкторские и монтажные работы по следующим направлениям:
-
Трассировка платы промежуточной обработки данных (серийный образец);
-
Трассировка платы интерфейса CROS3-PCI–bus (серийный образец);
-
Трассировка платы системного концентратора;
-
Разработка программного обеспечения для тестирования и отладки модулей системы;
-
Разработка программного обеспечения для сбора и накопления данных;
-
Разработка встроенного микропрограммного обеспечения модулей;
-
Монтаж плат усилителей-формирователей;
-
Монтаж плат обработки и промежуточной буферизации данных;
-
Монтаж плат интерфейса CROS3-PCI–bus;
-
Монтаж плат системного концентратора;
По пункту 1 завершена трассировка платы, подготовлены файлы для производства печатной платы и получено готовые изделия.
По пункту 2 завершена трассировка платы, подготовлены файлы для производства печатной платы и получены готовые изделия.
По пункту 3 завершена трассировка платы, подготовлены файлы для производства печатной платы и получены готовые изделия.
По пункту 4 разработано программное обеспечение для настройки платы промежуточной обработки , системного концентратора и CROS3-PCI интерфейса.
По пункту 5 разработан программный объектно-ориентированный модуль загрузки констант и чтения блока данных их буферной памяти CROS3-PCI интерфейса. Разрабатываются программные модули обработки массивов данных.
По пункту 6 ведутся работы по микропрограммному обеспечению модуля промежуточной обработки и концентратора.
По пункту 7 смонтировано 100 плат 16-канальных усилителей-формирователей ( 1600 каналов).
По пункту 8 смонтировано 4 платы промежуточной обработки.
По пункту 9 смонтировано 4 платы CROS3-PCI интерфейса.
По пункту 10 смонтировано 2 платы системного концентратора.
Полное завершение работ по монтажу и тестированию системы планируется в феврале 2006 г. К тому же времени планируется создание программного обеспечения для сбора и обработки данных.
В марте 2006 г. новая электроника будет апробирована в эксперименте по квазиупругому рассеянию протонов на ядрах на синхроциклотроне ПИЯФ в Гатчине.
Оснащение установки «ФАМИЛОН» современным быстродействующим электронным оборудованием, осуществляющим считывание информации и ее архивирование на магнитных носителях, требует от математического обеспечения максимальной эффективности программ фильтрации и точности восстановления импульсов. С целью выбора способа восстановления импульсов позитронов в установке «ФАМИЛОН», адекватного условиям эксперимента в ИТЭФ произведен анализ алгоритмов реконструкции событий в координатных детекторах установок для исследования свойств элементарных частиц в лабораториях мира.
Показано, что учет особенностей эксперимента, связанных с необходимостью регистрации низкоэнергичных частиц и измерения их импульсов, накладывает ограничения на количество вещества в установке в направлении полета позитронов, и, следовательно, на число плоскостей пропорциональных камер для измерения пространственных координат, по которым требуется восстановить их траектории в магнитном поле.
В результате анализа выбран алгоритм реконструкции, в основе которого лежит не минимизация соответствующего функционала, который эффективен при большом числе степеней свободы, а метод вычисления импульса позитрона по ограниченному числу точек, измеренных на траектории вне магнитного поля.
Разработаны новые версии программ обработки событий в режиме он-лайн АЛЬФА-ОНЛ, восстановления траекторий позитронов и их импульсов АЛЬФА-РЕК и программы статистической обработки АЛЬФА-СТАТ. В них учтены особенности данных, обусловленные применением новых электронных устройств.
Результаты работы подготовлены для опубликования в виде препринта ИТЭФ.
В марте 2005 в результате серьезной аварии (пожар) фазотрон ЛЯП ОИЯИ выведен из строя. Серьезно пострадало оборудование главного экспериментального зала и подвала экспериментального зала. Полностью требуют замены силовые, высокочастотные и управляющие линии коммуникации самого ускорителя и всех элементов каналов транспортировки протонов и вторичных частиц.. Установка ФАМИЛОН, находящая в отдельной пристройке 1 корпуса фазотрона не пострадала, но полностью требуют замены все линии связи между экспериментальным и измерительным залом и коммуникации каналов транспортировки частиц. В мае 2005 года, в связи с началом восстановительных работ, все элементы установки демонтированы и перенесены в безопасное место. Первоочередными задачами восстановительных работ на сегодня являются фазотрон и каналы транспортировки протонов на медицинское направление для обеспечения возможности работы клиники на базе фазотрона. Работы по восстановлению каналов пучков в направлении расположения физических установок (при наличии дополнительного финансирования) начнутся не ранее середины 2006.
В связи с неопределенностью сроков ввода в эксплуатацию канала поверхностных мюонов, после проведения восстановительных работ в ЛЯП ОИЯИ, ведутся переговоры с руководством мезонной фабрики TRIUMF (Канада) о возможности проведения в 2006 году сеанса набора статистики по проекту ФАМИЛОН с использованием аппаратуры и метода исследования ПИЯФ. По результатам исследований TRIUMF в 1983 – 1985 гг. была сделана первая оценка на вероятность безнейтринного распада мюона. Пучки протонов Гатчины, Дубны и TRIUMF , близки по временной структуре и там возможно применить «Гатчинский метод» очистки искомых событий от примеси фона путем привязки к микроструктуре пучка. Наконец в TRIUMF имеются необходимый магнит для спектрометра аналогичный используемого нами в Дубне. В декабре 2005 года в TRIUMF будет проведен семинар по эксперименту ФАМИЛОН после которого будут продолжены переговоры о возможности проведения там цикла исследований по проекту ФАМИЛОН.
Продолжались работы по проработке эксперимента ФАМИЛОН – II. В качестве прототипа времяпроекционной камеры взят TPC-детектор изготавливаемый в ПИЯФ для проекта «МЮОН». В 2004 году в ПИЯФ, было осуществлено создание модернизированного варианта ТРС-М. Работа включала создание объема для размещения ТРС со всеми элементами вакуумной откачки и наполнения газом. В августе 2004 года ТРС-М была изготовлена и транспортирована в PSI для проведения пучковых исследований. В течение 2005 года привезенный в PSI корпус модернизированного ТРС-М детектора был собран и прошел длительную вакуумную тренировку с прогревом до ~1300 C. Применение безмасляной откачки на уровне форвакуума и высокого вакуума позволило резко уменьшить по сравнению с 2004 годом следы органических растворителей (бензин, спирт) и следы масел, видимых в спектре остаточных масс на квадрупольном масс-спектрометре (~10-9). Достигнутая чистота в спектре остаточных газов позволяет надеяться на стабильную работу катодных плоскостей ТРС-М детектора под напряжением в водороде без оседания на них органики, вызывающей появление разрядных токов. Сборка и тестирование разрядных плоскостей проп-камер (анодная и 2 катодные плоскости, сделанные из стекла) проходила ПИЯФ в специальной “чистой“ комнате при поддержании влажности на уровне 30%. Транспортировка рамок проходила в атмосфере азота. Для достижения требований по чистоте при мытье рамок были приобретены специальные дистилляторы для получения воды с требуемыми параметрами. Сборка ТРС-М детектора в PSI также проходила в чистом боксе. Были повторены вакуумные испытания и лишь затем начались тренировки в азоте и водороде под напряжением. В настоящее время достигнуто рабочее напряжение ~6.1 кВ при токах на уровне ~1 нА. Детектор поставлен под интенсивный источник для имитации рабочих условий на пучке и последующей тренировки.
Публикации
-
В.А.Гордеев, В.А.Андреев, В.Г.Гребинник и др. Поиск безнейтринного
распада мюона. Проект эксперимента. Препринт ПИЯФ-2380, 2000, с.37
-
V.A.Andreev, D.V.Balin, V.N.Duginov et al. Search for Two-Particle Muon
Decay to Positron and Goldstone Massless Boson – Familon. Project of
Experiment (Continuation). Preprint PNPI-2405, 2001, p.52.
-
В.А.Гордеев, Ю.В.Елкин, Е.М.Карасев, А.В.Поярков. Поиск двухчастичного распада мюона на электрон и голдстоуновский бозон – фамилон. Экспериментальная база. Труды СФ АНРБ. Серия «Физико-математические и физические науки». Выпуск 2. – Уфа: Гилем, 2001, с.251-255
-
В.А.Андреев, В.А.Гордеев, В.Г.Гребинник , и др. Поиск безнейтринного распада мюона. Первые результаты эксперимента ФАМИЛОН. Сборник научных трудов III Всеросийской конференции: Университеты России – фундаментальные исследования. Физика элементарных частиц и атомного ядра. МИФИ, Москва, 2002, с. 17-18.
-
V.A.Gordeev, E.M.Karasev, M.Yu.Khlopov et al. Search for two-particle muon decay to positron and goldston massless boson (familon). Project of the experiment. In book: PNPI XXX. High Energy Physics Division. Main scientific activities 1997-2001. PNPI, Gatchina, 2002, p. 293-301.
-
В.Г.Ивочкин, С.И. Воробьев, С.В. Косьяненко. Создание активной мишени для «поверхностных» мюонов на основе плоскопараллельной камеры. Препринт ПИЯФ-2507, Гатчина-2003, с.13.
-
В.А.Андреев, В.А.Гордеев, К.Е.Гусев и др. Эксперимент ФАМИЛОН. Постановка задачи, моделирование. Препринт ИТЭФ, 9-03, 2003, с.18.
-
В.А.Гордеев, В.С.Демидов, Е.В.Демидова, Е.М.Карасев. Эксперимент Фамилон. Моделирование процесса прохождения позитронов в магнитном спектрометре. В сб: Спектральная теория дифференциальных операторов и родственные проблемы. Труды международной научной конференции, СФ АНРБ – СГПИ. – Уфа: Гилем, 2003, Т.2, с.228-233.
-
В.А.Гордеев, В.С.Демидов, В.Н.Дугинов и др. Эксперимент ФАМИЛОН. Теоретическое обоснование, постановка эксперимента, моделирование. В сб: Физика атомного ядра и элементарных частиц. Материалы XXXVII и XXXVIII Зимних школ ПИЯФ. Санкт-Петербург, 2004, с.104-126.
-
С.И.Воробьев, В.Г.Ивочкин, С.В.Косьяненко. Плоскопараллельная камера. Препринт ПИЯФ-2574, Гатчина-2004, с.25.
-
С.И.Воробьев, В.А.Гордеев, С.В.Косьяненко, В.Г.Ивочкин. Активная мишень для эксперимента ФАМИЛОН. В сб: Современные проблемы физики и математики. Труды всероссийской научной конференции, СФ АНРБ – СГПИ. – Уфа: Гилем, 2004, Т.2, с.64-67.
-
В.А.Гордеев, К.Е.Гусев, В.С.Демидов и др. Эксперимент Фамилон. Программное обеспечение. Препринт ИТЭФ, 14-04, 2004, с.31.
-
С.И. Воробьёв, В.А. Гордеев, С.В. Косьяненко, В.Г. Ивочкин, Ю.А. Щеглов. Прототип активной мишени для эксперимента ФАМИЛОН. Сб. трудов: 9 конференция молодых ученых и специалистов, 2005г., г.Дубна.
-
С.И. Воробьёв, В.А. Гордеев, А.А. Жданов, Ю.В. Ёлкин, В.Г. Ивочкин, Е.Н. Комаров, С.В.Косьяненко, Ю.А. Щеглов, Г.В. Щербаков. Плоскопараллельная камера как детектор остановок мюонов для активной мишени проекта ФАМИЛОН. ПТЭ, №5, 2005, с.29-35.
S. I. Vorobyev, V. A. Gordeev, A.A. Zhdanov, Yu. V. Elkin, V. G. Ivochkin,
E. N. Komarov, S. V. Kosianenko, Yu. A. Scheglov, and G. V. Scherbakov.
A Plane Parallel Chamber Used as a Stopped Muon Detector for the Active
Target of the FAMILON Project. Instruments and Experimental Techniques,
Vol. 48, No. 5, 2005, pp. 585–591.
-
В.А. Андреев, В.А. Гордеев, А.А. Жданов, Ю.В. Елкин, Е.Н. Комаров, Г.В. Щербаков и др. Эксперимент ФАМИЛОН: постановка задами, моделирование. В сборнике: Основные результаты научных исследований ПИЯФ РАН 2000-2004 гг. Гатчина, ПИЯФ, 2005, в печати.
-
Yu.V. Elkin, V.A. Gordeev, V.G. Ivochkin, E.N. Komarov,S.V. Kosianenko,
Yu.A. Scheglov, G.V. Scherbakov, S. I.Vorobyev STOPPED MUON
DETECTOR FOR THE ACTIVE TARGET OF THE FAMILON PROJECT.
В сборнике: Основные результаты научных исследований ПИЯФ РАН
2000-2004 гг. Гатчина, ПИЯФ, 2005, в печати.
-
В.А.Гордеев. Безнейтринный распад мюона. Эксперимент ФАМИЛОН. Доклад на сессии секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Москва, ИТЭФ 5 – 9 декабря 2005 года. Материалы доклада будут представлены для опубликования в журнале Ядерная Физика.
-
В.А.Гордеев. Статус эксперимента ФАМИЛОН. Доклад на XXXIX Зимней школе ПИЯФ по физике атомного ядра и элементарных частиц. Санкт-Петербург, Репино, 14 – 20 февраля 2005 года
-
В.А.Гордеев. Эксперимент ФАМИЛОН. Результаты исследований 2004 – 2005 гг. и планы на 2006 год. Рабочее совещание по программе SR-исследований и Проекту ФАМИЛОН. Гатчина, ПИЯФ, 17 – 1 октября 2005 г.
Основные результаты работы по Проекту в 2005 году :
В рамках подготовки второго этапа эксперимента ФАМИЛОН в ОФВЭ ПИЯФ разработка и изготовлена новая система считывания информации с пропорциональных камер CROS3 - комплект оборудования для съема информации с координатных детекторов и для быстрого чтения этой информации.
Специфические особенности CROS3 таковы:
6U евро-шасси для карт электроники, реализующих задержку, формирование и хранение в памяти, со специализированным устройством для быстрого кодирования и передачи считываемой информации; Использование быстрой таймируемой памяти FIFO в качестве программируемой задержки с шагом 20нсек; Выбор времени регистрации событий внутри возможного окна, приемлемого для считывания. Шаг распределения времени измерения равен 20нсек; Скорость съема информации - 20 МГц ; Интерфейс с шиной компьютера PCI.
Основные характеристики системы CROS3:
Программное регулирование порога, задержки и «окна» регистрации сигналов;
Малые габариты системы и низкая рассеиваемая мощность; Интерфейсы в LVDS, Optical Link, PCI, Ethernet; Скорость считывания данных до 160 Мбайт/сек; Сокращение количества кабелей; Низкое «мёртвое» время; Измерение времени распределения сигналов сработавших каналов в «окне» регистрации.
Достарыңызбен бөлісу: |