Неотдавна шведското издателство MDPI публикува статия за разработването на детектори за неутрино за мегапроекта DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) в Съединените щати. Въпреки, че екипът от учени включваше представители на няколко държави, руските изследователи от Московския институт по физика и технологии (МФТИ) имаха значителен принос за разработването на самите детектори.
Преди два месеца в САЩ приключиха изкопните работи за подземните лаборатории на DUNE. Ще минат още 4 до 7 години преди сензорите да бъдат инсталирани, но като цяло, ако се съди по статията, основата за производството на тези устройства вече е създадена. Учените от МФТИ имат богат опит в разработването на детектори на елементарни частици.
Неутриното и до днес си остава не напълно изучена частица. То взаимодейства слабо с материята, поради което е изключително трудно да бъде открито. Двете лаборатории DUNE ще бъдат оборудвани с огромни резервоари с течен аргон (до 17 000 тона), на чиито стени ще бъдат монтирани фотонни детектори. Тези детектори трябва да издържат на чести промени на температурата от криогенна до стайна и обратно, като същевременно остават изключително чувствителни.
„При разработката на детектора ArCLight, най-трудният етап за нас беше да изберем материали, така че детекторът да издържи на многократно охлаждане до температурата на течния аргон (~187 К) и нагряване до стайна температура. При ниски температури полимерните материали стават крехки и ако коефициентите на термично разширение не съвпадат, детекторът може да се разруши – да се напука.“
обясни Игор Кресло, водещ изследовател в Лабораторията за фундаментални взаимодействия на МФТИ
Задачата на фотонния детектор ArCLight е да регистрира сцинтилационната светлина, възникваща при взаимодействието на неутриното със средата на камерата за времево проектиране, в случая с течния аргон. Особеност на ArCLight е, че той може да бъде поставен на стените на аргоновата камера, тъй като не изкривява насочващото електрическо поле.
Вдясно – схема на работа на ArCLight, като за пример се използва откриване на вакуумно ултравиолетово лъчение.
Физиците са разработили редица прототипи на фотодетектори с различни размери: от малки (5 × 5 cm) до необходимите 30 × 50 cm. Фотонната ефективност на устройствата варира от 0,8 до 2,2%. Колкото по-висока е ефективността, толкова по-слаби са енергиите на фотоните, които детекторът ще може да регистрира, което пряко влияе върху събирането на статистически значими данни. Колкото повече са регистрациите, толкова по-пълна е информацията за свойствата на неутриното.
Учените от МФТИ тестваха различни начини за нанасяне на работни слоеве върху сензорите и разработиха система за контрол на качеството на устройствата. За пълното покриване на стените на двата огромни резервоара ще са необходими огромен брой детектори, включително резервни модули. За тази цел вече е създадена необходимата основа.
Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.
С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.
Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Google Новини, TikTok, Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iPhone, Huawei, Google Chrome, Microsoft Edge и Opera!
