Фізики знайшли спосіб відстежувати «втрачені» в колайдері частинки

Дослідники використовували недавно створений метод, щоб краще вивчити розсіяні частинки, які вилітають за межі утримуючих полів прискорювача.

Після інтенсивних зіткнень в колайдері частина частинок, що утворюються, може губитися - вилітати за межі установки. Тепер вчені знайшли спосіб уникнути таких втрат

Високоінтенсивний пучок у прискорювачі формується з трильйонів частинок, які з величезною швидкістю рухаються по спеціальному тунелю, утримувані полем надпровідних магнітнів. Розрахувати траєкторії всіх частинок, які виходять при зіткненні пучка з мішенню, не під силу навіть сучасним суперкомп'ютерам. Частина частинок все одно залишається за межами сприйняття детекторів.

За словами авторів нової роботи, опублікованої в журналі Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, втрати в пучці є однією з найголовніших проблем високоінтенсивних прискорювачів частинок, таких як Великий адронний колайдер (БАК) і Джерело розщеплюваних нейтронів (SNS).

При зіткненнях атомів в SNS утворюються скупчення нейтронів - близько 20 частинок на один протон, потім нейтрони летять через уповільнювачі і вакуумні камери до детекторам. Збільшення потужності прискорювача підвищує кількість створюваних нейтронів. Це, в свою чергу, підвищує наукову продуктивність установки і дозволяє проводити нові види експериментів. Але зі зростанням потужності збільшується і радіус розсіювання частинок після зіткнення, через що деякі з них не детектуються.

Щоб вирішити цю проблему фізики створили новий вимірювальний метод і перевірили його працездатність на точній копії SNS - установці під назвою ORNL. Нова методика заснована на тому ж підході, який дослідники використовували в 2018 році для проведення першого виміру пучка в прискорювачі частинок в шести вимірюваннях.y і z, такий метод дозволяє також отримати інформацію про кути розльоту частинок.

У новому дослідженні фізики використовували 6D-вимірювання як базову лінію і знизили кількість вимірювань, в яких ведеться зйомка, до двох. Це дозволило вченим підвищити дозвіл детектора і керувати величиною розсіювання частинок, змінюючи вхідні параметри пучка. Зменшивши розсіяння, автори змогли захопити детектором частинки, які раніше випадали з їхнього поля зору.