18:36 25 Novembre 2020
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Un rilevatore unico per il Grande Collisore di Adroni (Large Hadron Collider, LHC - ndr) è stato sviluppato dai ricercatori dell'Università Nazionale di Ricerca Nucleare di Mosca «MEPhI».

Secondo gli autori del lavoro, il nuovo dispositivo consentirà per la prima volta di studiare le particelle, la cui formazione è ancora un "punto cieco" della fisica sperimentale. Lo ha riferito l'ufficio stampa dell'università.

Uno dei compiti principali della fisica sperimentale oggi è lo studio di particelle fortemente interagenti, gli adroni, ottenuti negli acceleratori mediante la collisione dei protoni. Dopo la collisione, gli adroni si muovono a piccoli angoli rispetto alla direzione dei protoni, il che, secondo gli scienziati, li rende difficili da studiare. Finora, non ci sono rilevatori che permettano di distinguere i diversi tipi di particelle con queste traiettorie.

Per ottenere informazioni sul tipo di queste particelle, i ricercatori hanno inserito dispositivi speciali sul loro percorso: i radiatori. Nell'area del radiatore si verifica la cosiddetta radiazione di transizione, un effetto elettromagnetico causato dalla transizione di una particella carica da un mezzo all'altro. La sua analisi, hanno spiegato i fisici, è la chiave per isolare e studiare i diversi tipi di adroni.

Per la prima volta al mondo i ricercatori dell'Università Nazionale di Ricerca Nucleare di Mosca «MEPhI» sono riusciti a trovare una serie di soluzioni teoriche e ingegneristiche che consentono di creare un rilevatore di radiazioni di transizione (TIR) ​​basato su semiconduttori ad alta granularità. La parte sperimentale dello studio è stata condotta presso il rivelatore SPS del Grande Collisore di Adroni.

"La regione di diversi gradi rispetto alla direzione dei protoni in collisione, in cui sarebbe possibile tracciare la formazione di diversi tipi di adroni, è ancora in gran parte un 'punto cieco' per la ricerca nel Grande Collisore di Adroni. Il lavoro in quest'area consentirà una penetrazione più profonda nella struttura del protone per studiare più a fondo le particelle. Inoltre, solo comprendendo questo problema, è possibile risolvere il paradosso della fisica delle particelle cosmiche, che non ha ancora una spiegazione adeguata, il cambiamento nello spettro delle particelle ad alta energia fino a 10^17 eV (elettronvolt)", ha affermato il ricercatore senior Petr Teterin presso il Dipartimento di Fisica Elementare delle Particelle dell'Università Nazionale di Ricerca Nucleare di Mosca «MEPhI».

Per la prima volta i ricercatori dell'Università Nazionale di Ricerca Nucleare di Mosca «MEPhI» hanno studiato le distribuzioni spettrale-angolari della radiazione di transizione, nonché le espressioni analitiche per le sue distribuzioni angolari. Ciò consente di creare rilevatori di un nuovo tipo per l'identificazione delle particelle.

"Abbiamo implementato molto lavoro sperimentale e teorico per cercare nuovi effetti e metodi. Sulla base di calcoli di modelli realistici, abbiamo dimostrato la possibilità di determinare gli spettri degli adroni con una precisione percentuale: si tratta di una svolta che dovrebbe svolgere un ruolo centrale negli esperimenti pianificati presso il Grande Collisore di Adroni", ha aggiunto Peter Teterin.

Secondo i fisici, si è scoperto che gli effetti di interferenza nei radiatori multistrato modificano l'angolo principale in cui viene generata la radiazione di transizione e la sua dipendenza dalla massa delle particelle può differire notevolmente dalla legge generalmente accettata.

Inoltre, come parte dello studio, i ricercatori dell'Università Nazionale di Ricerca Nucleare di Mosca «MEPhI» hanno sviluppato nuovi radiatori e prototipi di rivelatori di vario tipo, compresi rivelatori a semiconduttore ad alta risoluzione.

In futuro i ricercatori intendono creare, insieme all'Istituto Congiunto di Ricerche Nucleari di Dubna e a MediPix, uno dei collaboratori del CERN, un rilevatore di radiazioni di transizione di alta qualità con la capacità di tracciare con precisione le particelle per esperimenti di fisica di alta energia e raggi cosmici.

Questo lavoro è supportato dal Fondo Russo Scientifico col progetto № 16-12-10277.

Tags:
Tecnologia, Scienza e Tecnica, Fisica, Russia
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