Конференции

ATLAS: на середине пути

В этом году двадцатипятилетний юбилей отмечает одна из самых крупных научных коллабораций в мире - коллаборация ATLAS, образованная в октябре 1992 года для проведения фундаментальных исследований на Большом адронном коллайдере LHC в ЦЕРН.

ОИЯИ включился в подготовку международного эксперимента ATLAS еще на этапе предварительных исследований и разработок и стал одним из основных его участников. Этому знаменательному событию была посвящена конференция, организованная и проведенная ОИЯИ 24-29 апреля в Черногории. В конференции приняли участие коллеги из ОИЯИ и других научных центров России, Европы и США.

Как известно, главная цель эксперимента ATLAS - изучение протон-протонных взаимодействий при рекордных энергиях коллайдера LHC 14 ТэВ. Эти взаимодействия приводят к разнообразным физическим процессам, происходящим на уровне элементарных частиц. В частности, с помощью установки ATLAS ведется тщательная проверка современной Стандартной модели физики частиц, определяются границы ее применимости, ищутся ответы на ключевые вопросы современного этапа развития физики и астрофизики, такие, например, как происхождение масс у элементарных частиц, природа темной материи во Вселенной, наличие дополнительных пространственных измерений и т.п. Важнейшим результатом работы коллаборации ATLAS (совместно с коллаборацией CMS) на сегодняшний день является открытие бозона Хиггса, за которое группа ученых-теоретиков была удостоена Нобелевской премии.

Многоцелевой детектор ATLAS представляет собой уникальный и беспрецедентный по своей сложности физический прибор. С одной стороны, эксперимент аккумулирует в себе наиболее передовые достижения современной науки, техники, технологии, средств обработки и передачи информации, а с другой стороны, гарантирует решение главной задачи его создания - производство совершенно новых знаний об окружающем нас мире. Поэтому участие в столь масштабном международном проекте, как эксперимент ATLAS на LHC, представляется совершенно необходимым для такой международной организации, как ОИЯИ. Это доступ к новейшим технологиям, сопричастность к получению уникальнейших научных результатов.

Открывая первую сессию конференции, Николай Русакович, возглавлявший дубненскую команду ATLAS в течение 20 лет, отметил роль многих коллег из разных стран мира, заложивших краеугольные камни в концепцию и реализацию всего проекта ATLAS. К большому сожалению, далеко не все из этих замечательных людей по разным причинам смогли принять участие в нашей конференции.

В докладах Питера Йенни, Фридриха Дидака и Дэвида Чарлтона, руководивших коллаборацией в разные годы, неоднократно отмечалось, что сотрудники ОИЯИ внесли заметный, а порой и решающий вклад в разработку, конструирование, производство, сборку и запуск в эксплуатацию практически всех основных подсистем детектора ATLAS.

Питер Йенни	Фридрих Дидак	Дэвид Чарлтон

Действительно, в период с 1994 по 2007 годы сотрудниками Института были успешно выполнены все взятые на себя обязательства по созданию, монтажу и наладке практически всех подсистем детектора ATLAS, системы запуска установки, расчета магнитных полей, изготовлению и монтажу несущих конструкций крупнейшего в мире сверхпроводящего магнита - тороида установки ATLAS.

Серия докладов сотрудников ОИЯИ Николая Топилина и Ираклия Минашвили, а также Олега Соловьянова из ИФВЭ НИЦ КИ (Протвино) были посвящены огромной работе над созданием адронного калориметра ATLAS, которая началась в ОИЯИ в феврале 1994 года. Сложнейший проект включал в себя высокоточное производство примерно 300 тысяч различных компонентов и их прецизионную сборку. Отдельно была подчеркнута важность разработки и применения высокоточной методики контроля точности сборки. К 3 июля 2002 года последний из 65 собранных в ОИЯИ модулей калориметра был доставлен в ЦЕРН. В декабре 2004 года дубненский центральный калориметр был полностью установлен на свое рабочее место. В середине 2006 года все работы по полномасштабной сборке калориметра ATLAS были полностью завершены.

Николай Топилин	Ираклий Минашвили	Олег Соловьянов

Идея использования дрейфовых трубок с повышенным давлением рабочего газа в качестве основного прецизионного детектирующего элемента мюонной системы была предложена сотрудниками ОИЯИ (Г.Д.Алексеев). В марте 1994 года именно этот вариант (из трех предложенных) был выбран в качестве основного для детекторов мюонной системы ATLAS. С 1994 по 2000 годы в ЛЯП был создан участок для производства мюонных детекторов, оснащенный современным, а в ряде случаев уникальным оборудованием. С 2000 по 2004 гг. на этом участке было изготовлено и проверено свыше 70 тысяч дрейфовых трубок, что составляет 20 процентов от общего числа детекторов мюонной системы.

Работая в рамках широкого международного сотрудничества, ОИЯИ внес заметный вклад в разработку концепции торцевого жидкоаргонного адронного калориметра детектора ATLAS, его механических характеристик и электроники считывания информации. В период с 2000 по 2003 гг. были собраны 25 серийных модулей калориметров, что составляет 38 процентов от общего числа всех серийных модулей адронного калориметра установки. На реакторе ИБР-2 Лаборатории нейтронной физики проведены исследования радиационной устойчивости элементов электроники калориметров, а также радиационной стойкости конструкционных материалов.

В сотрудничестве с рядом российских и международных научных организаций, начиная с 1994 года, группа ОИЯИ участвовала в разработке, создании и тестировании детектора переходного излучения - трекера для внутреннего детектора установки ATLAS. Прежде всего необходимо отметить исследования конструкционных материалов, элементов детекторов и прототипов на реакторах ОИЯИ, производство элементов детектора; разработку технологии сборки детекторов и специализированного сборочного оборудования. Высокой оригинальностью и сложностью отличались исследование и выработка спецификации на метод охлаждения детектора.

Герман Тен Кате - руководитель сборки системы сверхпроводящих воздушных тороидов установки ATLAS и Николай Зимин - ответственный за эти работы от ОИЯИ.

Уникальность установки ATLAS состоит еще и в том, что в ней реализованы две сверхпроводящие магнитные системы. Весь внутренний детектор находится в однородном поле небольшого центрального соленоида, а мюонная система - в поле, создаваемом системой сверхпроводящих воздушных тороидов. До настоящего времени это самая большая в мире сверхпроводящая магнитная система. Ее длина более 30 м, диаметр 20 м, длина сверхпроводящих кабелей в тороидах более 90 км. В докладе Германа Тен Кате (Университет Твенте) был отдельно подчеркнут вклад специалистов ОИЯИ в сборку и испытания всех тороидов на поверхности и в монтаж этих самых крупноразмерных элементов установки в подземном экспериментальном зале. Работа была выполнена за очень короткий период (13 месяцев), что обеспечило необходимое время для монтажа всех остальных детекторных систем. Эта работа была отмечена специальной премией ATLAS наряду с такими гигантами, как INTEL и ORACLE.

Одна из сессий конференции была посвящена разработкам прикладного характера, выросшим из технологий, используемых в эксперименте. Доклады по этой тематике были представлены Георгием Шелковым, Михаилом Ляблиным, Алексеем Жемчуговым, Сергеем Котовым и др. Предваряя их выступления, Николай Русакович напомнил о значительном вкладе коллег, к сожалению, уже ушедших от нас, - Владимира Пешехонова (технологии строу-детекторов) и Вадима Котова (система удаленного контроля данных).

На сегодняшний момент наш Институт участвует в модернизации установки ATLAS, что было отражено в докладе руководителя группы по участию в модернизации детектора в ОИЯИ Александра Чеплакова. Обзорный доклад по истории участия нашего Института в физической программе эксперимента за прошедшие 25 лет был представлен Евгением Храмовым (ОИЯИ). Главными направлениями физических исследований сотрудников ОИЯИ в рамках коллаборации ATLAS было участие в работах по проверке Стандартной модели и поиске проявлений новой физики в ряде экзотических процессов, физика топ-кварка и тяжелых ионов, поиск бозона Хиггса, поиск суперсимметрии и т.п. Завершающей частью конференции стали доклады представителей рабочих групп в ОИЯИ по анализу данных, набранных в эксперименте за все время работы установки.

В заключительной лекции Дмитрия Казакова (ОИЯИ) был прослежен впечатляющий путь физики частиц за 25 лет существования коллаборации ATLAS. Достигнутый успех позволил существенно продвинуться в понимании наиболее фундаментальных процессов, происходящих в природе.

Закрывая конференцию, Вадим Бедняков с благодарностью отметил вклад в создание ATLAS всех наших старших коллег, таких как А.Н.Сисакян, Ю.А.Будагов, Д.И.Хубуа, Г.А.Шелков, Г.Д.Алексеев, В.В.Кухтин, А.П.Чеплаков, Н.И.Зимин, М.Ю.Казаринов, Ю.А.Кульчицкий, В.М.Романов, В.Д.Пешехонов, В.М.Котов и многих других. Он также подчеркнул, что юбилей коллаборации - это только середина намеченного пути. Предстоят еще несколько этапов модернизации детектора ATLAS и ускорителя LHC, что позволит получить новые, уникальные данные и сделать важные шаги в решении фундаментальных физических задач. ОИЯИ готов к этой работе, у нас выросли замечательные молодые сотрудники, за ними - будущее.

Вадим БЕДНЯКОВ,
Николай РУСАКОВИЧ,
Евгений ХРАМОВ