В мир частиц с «КОМПАССом»

Политехники исследуют в ЦЕРНе строение материи нашего мира

УЧЕНЫЕ И СТУДЕНТЫ ТПУ ПРИНИМАЮТ УЧАСТИЕ В НАУЧНОЙ РАБОТЕ КОЛЛАБОРАЦИИ COMPASS ЕВРОПЕЙСКОГО ЦЕНТРА ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (ЦЕРН). ВМЕСТЕ С ДРУГИМИ УЧАСТНИКАМИ ЭКСПЕРИМЕНТА ИЗ 13 СТРАН И 25 ИНСТИТУТОВ ПОЛИТЕХНИКИ ЗАНИМАЮТСЯ ПОИСКОМ ОТВЕТОВ НА ВОПРОСЫ ОБ УСТРОЙСТВЕ АДРОННОЙ И ЯДЕРНОЙ МАТЕРИИ.

COMPASS — один из уникальных научных экспериментов ЦЕРНа, в котором на протяжении 20 лет производятся важные измерения, формирующие современные представления ученых о структуре адронов. Получаемые здесь данные пополняют мировой справочник свойств элементарных частиц — «Particle Data Group».

— Теорией, описывающей, из каких элементарных частиц состоит наблюдаемая нами Вселенная и как они между собой взаимодействуют, является так называемая Стандартная модель, которая получила свое окончательное подтверждение после открытия Хиггсовского бозона. Однако даже в Стандартном секторе сегодня осталась масса неисследованных физических эффектов, например, связанных с нетривиальной структурой адронов — сильно взаимодействующих частиц, — рассказывает Александр Чумаков, ассистент кафедры высшей математики и математической физики ТПУ.

Интерес ученых к адронам связан с тем, что именно из них состоит материя, составляющая видимую часть нашей Вселенной. К примеру, адронами являются протоны и нейтроны, образующие атомное ядро. Сами же адроны состоят из еще более элементарных частиц (кварков), которые играют важную роль в строении ядерной материи. COMPASS — один из крупнейших в мире экспериментов на фиксированной мишени — занимается как раз изучением структуры адронов и их спектроскопии.

Эксперимент проводится на протонном суперсинхротроне (SPS) — втором по величине ускорительным кольце ЦЕРНа после Большого адронного коллайдера. Длина установки COMPASS составляет более 60 метров.

— На фиксированную мишень направляется пучок заряженных частиц, которые взаимодействует с ней, рождая вторичные частицы. Эти частицы затем пролетают через последовательно установленные детекторы. Каждый из них передает информацию о том, на какой координате зафиксировал местоположение той или иной частицы. Когда мы соединяем данные всех детекторов, то получаем полную информацию о проделанном частицей «пути». Для этого каждый детектор фиксируется в строго определенной точке — даже малейший сдвиг на десятки-сотни микрон в сторону искажает получаемую с него информацию. Добиться максимальной точности не всегда удается, хоть ученые и стараются, и искажение информации все равно происходит. Дальше эти неточности необходимо корректировать. Для этого в ЦЕРНе разработано специальное программное обеспечение, которое собирает все данные с детекторов для проведения процедуры выравнивания, то есть корректировки информации о координатах частиц. И одной из наших задач в эксперименте COMPASS является как раз работа с этим программным обеспечением, его поддержка и доработка, — рассказывает студент четвертого курса кафедры экспериментальной физики, лаборант кафедры высшей математики и математической физики ТПУ Константин Шарко.

Кроме того, группа ТПУ занимается в экперименте COMPASS теоретической поддержкой, анализом и набором данных, поддержкой тригерной системы и электроники. Всего в эксперименте принимают участие 10 представителей Физико-технического института Томского политеха: двое студентов, пятеро аспирантов, один инженер, один кандидат наук. Возглавляет научную группу профессор кафедры высшей математики и математической физики Валерий Любовицкий.

— Этот эксперимент интересен для нас не только с научной, но и с образовательной стороны. COMPASS является хорошей экспериментальной школой для наших студентов и молодых ученых. Тот опыт, который здесь получают, — уникальный. В дальнейшем наши молодые ученые смогут использовать его как в научном, так и образовательном процессе. Также это отличная площадка для развития международных связей, — резюмирует Андрей Трифонов, заведующий кафедрой высшей математики и математической физики ТПУ.

Виталина Михетко