Une équipe de recherche de l'Université polytechnique de Tomsk participe à la mise à niveau du Grand collisionneur de hadrons (LHC) au Centre européen de recherche nucléaire (CERN). Les scientifiques du TPU ont été chargés d'analyser les détecteurs en fonctionnement et de développer des détecteurs de diamant de nouvelle génération plus fiables pour enregistrer les collisions de particules élémentaires accélérées à des vitesses proches de la vitesse de la lumière, qui se produisent toutes les 28 nanosecondes.

« Les énergies générées lors des expériences au Grand collisionneur de hadrons sont les plus élevées au monde. Les conditions des expériences sont également inhabituelles :les collisions de particules se produisent toutes les 28 nanosecondes. En conséquence, nous les détecteurs les plus fiables et les plus précis pour des réponses rapides à ces collisions, " dit le professeur Pavel Karataev, Université Royal Holloway (Royaume-Uni), chef du Laboratoire de rayonnement électromagnétique, Centre RASA au TPU et l'un des superviseurs du groupe TPU au CERN.

Au CERN, l'équipe de recherche fait partie du projet Beam Radiation Instrumentation and Luminosity (BRIL) de l'expérience CMS, qui est chargé de mesurer la luminosité, bruit de fond induit par la machine (MIB), et la synchronisation du faisceau.

Dans le cadre de BRIL, les scientifiques travaillent à améliorer la fiabilité du système existant de capteurs diamant BCML (Beam Condition Monitor Leakage) qui assurent la sécurité au LHC, ainsi que de tester leurs propres détecteurs à base de diamants synthétiques produits au TPU Institute of High Technology Physics.

Selon Pavel Karataev, afin de poursuivre les expériences au Large Hadron Collider à court terme, les scientifiques vont multiplier par 10 l'intensité du faisceau de protons. Si les capteurs ne sont pas préparés à de telles charges, il sera impossible d'enregistrer les collisions de particules et de mesurer la luminosité du faisceau. Les scientifiques de TPU ont déjà mesuré tous les détecteurs qui fonctionnent actuellement au CERN.

"Maintenant, nous les irradions avec des particules. Nous irradierons les détecteurs pendant deux mois à différentes charges de tension appliquée et de rayonnement pour déterminer une tension de fonctionnement individuelle pour chaque détecteur, prévoir le taux d'usure, la durée de vie moyenne à certaines capacités, et d'autres paramètres, " dit Vitaly Okhotnikov, un ingénieur de recherche qui supervise le projet BCML au CERN.

Les scientifiques se sont également fixé pour objectif de développer des détecteurs à base de diamants synthétiques et de les produire à TPU. Ils présenteront une résistance à l'usure plus prévisible et, le plus important, leurs paramètres de fonctionnement seront également prévisibles. En outre, les scientifiques du TPU participeront à la mise à niveau du système de sécurité du BCML CERN. Le système désactive automatiquement les accélérateurs du LHC lorsque les capteurs enregistrent des niveaux excessifs de luminosité et de rayonnement. Après sa mise à niveau, il sera plus facile de remplacer les capteurs inappropriés tout en minimisant le contact avec le rayonnement émis.