Проекты XXI века

На страницах нашего еженедельника мы уже публиковали информацию о проекте HADES. Рассказать о полученных результатах мы попросили координатора проекта в ОИЯИ профессора Ю.В.ЗАНЕВСКОГО.

Результаты, полученные недавно в экспериментах на установке HADES на ядрах углерода, подтвердили существование загадки "DLS PUZZLE", обнаруженной 10 лет назад в Беркли (США) в экспериментах на пучках ядер кальция и углерода. Загадка заключалась в почти десятикратном превышении выхода дилептонов в области инвариантных масс примерно 150-550 МэВ по сравнению со значениями, предсказанными теоретическими моделями. Интригу загадке придавало и то, что это был последний эксперимент, выполненный в Беркли перед закрытием лаборатории, тогда как более ранние результаты этой группы прекрасно описывались теорией. Следует подчеркнуть, что решение загадки DLS было одной из важнейших задач проекта HADES. Полученные недавно экспериментальные данные заметно активизировали и теоретиков.

В конце октября в GSI состоялся семинар, на котором теоретики из Дармштадта, Дубны, Нанта, Россендорфа, Франкфурта совместно с физиками коллаборации HADES обсуждали теоретические модели, позволяющие объяснить эту загадку. Исследование коллаборацией HADES зависимости данного эффекта от энергии сталкивающихся ядер привело к заключению о решающем вкладе адронных источников в данный процесс. Кроме того, симуляция на данных HADES условий эксперимента в Беркли показала полную совместимость результатов двух групп. С другой стороны, результаты обработки недавно полученных экспериментальных данных по pp и np взаимодействиям на установке HADES позволили теоретикам профессорам Е.Л.Братковской и Л.П.Каптарю сделать вывод, что указанное превышение может быть объяснено большим сечением "тормозного излучения". Таким образом, сделаны решающие шаги в разрешении загадки "DLS PUZZLE".

Эти результаты, несомненно, являются значительным достижением коллаборации HADES, а также специалистов Дубны. Но впереди еще предстоит большая работа по детальному изучению этого явления.

Напомним, что спектрометр HADES создан в 2000 году в GSI крупной европейской коллаборацией для систематического исследования свойств адронов в горячей и плотной материи на ускорителе SIS-18. Установка обладает уникальными параметрами - большим аксептансом (телесным углом регистрации дилептонов) и высоким разрешением по массе. Главной ее задачей является регистрация электрон-позитронных пар, образующихся при столкновении ядер. Большая проникающая способность этих дилептонов, образованных на различных стадиях ядерного столкновения, способна пролить свет на глубинные свойства материи, такие как источник массы дилептона, модификация свойств частиц в ядерном окружении, восстановление киральной симметрии, а также исследовать новые возможные состояния материи, например, смешанную кварк-адронную фазу и кварк-глюонную плазму.

Для восстановления треков заряженных частиц в спектрометре HADES используются 24 модуля дрейфовых камер, симметрично расположенных вокруг оси спектрометра, формирующих четыре "плоскости" разных размеров. Первые две "плоскости" расположены внутри сверхпроводящего магнита, две другие - после магнита. Шесть дрейфовых камер внутри каждого модуля развернуты на определенные углы для эффективного восстановления треков при большой множественности частиц. Для минимизации многократного рассеяния в качестве рабочего газа камер была выбрана смесь на основе гелия с добавкой изобутана, а все катодные и потенциальные плоскости намотаны тонкой алюминиевой проволокой.

Сотрудниками ОИЯИ была разработана оригинальная, предварительно напряженная конструкция очень тонких и узких анодных и катодных рамок для обеспечения необходимой жесткости камеры. Успешные испытания полномасштабного прототипа на стенде в ОИЯИ и на пучке SIS-18 в GSI подтвердили правильность выбранной концепции. Было получено высокое пространственное разрешение - около 70 микрон. Таким образом, был сделан важный шаг на пути создания спектрометра. И следует отметить, что после этого имена наших сотрудников произносились в коллаборации (и в GSI) с большим почтением.

После испытаний прототипа нами были созданы и испытаны в ОИЯИ 6 модулей, которые затем были интегрированы в спектрометр HADES ("плоскость" 2). Камеры надежно работают уже более семи лет в интенсивных пучках частиц при большой множественности. В дальнейшем эта наша концепция была использована для всех "плоскостей" спектрометра HADES. Нашими сотрудниками также создана электроника считывания информации с дрейфовых камер спектрометра, которая в то время обладала наилучшими параметрами для аппаратуры подобного типа. В процессе экспериментов отмечена ее очень высокая надежность - за все время эксплуатации из 32 тысяч электронных каналов "вылетел" только один.

Физиками ОИЯИ выполнена большая и чрезвычайно важная работа по созданию математического обеспечения, предназначенного для поиска и восстановления треков в системе дрейфовых камер спектрометра HADES. Известно, что данные о треках частиц в спектрометре являются основными для обработки физической информации. Разработанное математическое обеспечение, получившее в коллаборации название "Dubna Tracking Software", успешно используется в процессе набора статистики и последующей обработке полученных экспериментальных данных.

Результаты наших методических разработок докладывались на международных конференциях в Вене, Лондоне и других международных форумах, а также на международных семинарах по проблемам физики частиц, проводимых в Дубне и странах-участницах ОИЯИ. В 2005 году в Дубне состоялось совещание коллаборации HADES, на котором были также представлены несколько докладов экспериментаторов и теоретиков ОИЯИ.

Проект HADES c 2001 года выполняет экспериментальную программу на пучках ядер, протонов и дейтронов. Уже набрано около семи миллиардов событий, которые обрабатываются в разных центрах коллаборации, включая ОИЯИ.

HADES - установка первой очереди, которая будет работать в экспериментах на ускорительном комплексе FAIR при энергии ядер 2-8 АГэВ. Коллаборацией уже получен Европейский грант на модернизацию системы регистрации времени пролета частиц и аппаратуры сбора данных спектрометра, начата проработка физической программы.

Нужно сказать, что HADES привлекает внимание организаторов практически всех крупных международных конференций по ядерной физике - коллаборации часто предлагают представить доклад на пленарных заседаниях.

Коллаборация высоко оценивает вклад сотрудников ОИЯИ в создание спектрометра, математического обеспечения, обработку экспериментальных данных. Эта работа получила признание и в ОИЯИ: цикл работ по проекту HADES выдвинут на соискание премии ОИЯИ за 2007 год.

Следует добавить, что работы по этому проекту стимулировали и помогли нам создать в ЛВЭ лабораторию детекторов европейского уровня, оснащенную самым современным оборудованием и приборами.

В заключение я хочу через газету выразить глубокую признательность всем сотрудникам ОИЯИ, которые принимали и принимают участие в работах по проекту HADES. Я благодарю также профессора В.Д.Тонеева за помощь в подготовке этой статьи.