Коллаборация LHCb работает над серьезной модернизацией детектора

Большой адронный коллайдер проходит сейчас плановое техническое обслуживание и небольшую модернизацию. Эта фаза продлится до конца 2014 года, и она включает в себя длинный список технических работ как на самом ускорителе, так и на всех установленных на нем детекторах.

Однако все эти мероприятия касаются ремонта и улучшения уже установленных и работающих частей аппаратуры; в отдельных случаях речь идет о доустановке отдельных компонентов. Никакой существенной модернизации ключевых узлов эти работы не предусматривают. Такой апгрейд намечен лишь на 2018–2019 годы, но уже сейчас все специалисты вовсю готовятся к этому этапу «перевооружения» коллайдера.

На днях коллаборация LHCb представила подробные технические проекты (Technical Design Reports) по модернизации ключевого узла своего детектора — вершинного детектора VELO, — а также всей системы идентификации частиц. Оба проекта опубликованы на сайте ЦЕРНа (LHCb VELO Upgrade Technical Design Report и LHCb PID Upgrade Technical Design Report). Популярные сообщения об этих проектах появились на сайте коллаборации LHCb, а также на их страничке в Google+.

VELO — это первый, самый чувствительный и самый хрупкий, слой детектора LHCb, через который пролетают частицы, родившиеся в столкновении протонов. Он установлен в считанных миллиметрах от протонного пучка — а пучок этот, напомним, обладает энергией, сравнимой с кинетической энергией летящего реактивного самолета! Главная задача этого детектора — с высокой точностью восстановить первые миллиметры траектории рожденных частц. Благодаря этому LHCb может изучать рождение и распады очарованных и прелестных адронов с недостижимой ранее точностью.

Коллаборация планирует полностью переделать VELO к 2018 году, повысив его быстродействие и точность определения координат частиц. Это потребует, среди прочего, и реализации новой системы охлаждения этого детектора, про которую мы уже писали в новости Модернизация вершинного детектора в LHCb потребует новой технологии охлаждения. Ближайшие пару лет коллаборация планирует посвятить окончательной доработке технологий, а в 2016 году начнется непосредственное изготовление этого детектора.

Система идентификации частиц тоже играет важнейшую роль при выполнения научных задач детектора. Это совокупность детекторных компонентов (черенковские детекторы, калориметры, мюонные детекторы), которые должны быстро и четко опознать тип частиц, оставивший каждый конкретный след в детекторе VELO. Физики рассчитывают к 2020 году повысить частоту столкновений на LHCb, а значит, эта система идентификации должна за выделенное время (25 наносекунд) не только сработать, но и быстро опознать тип частиц. Это предъявляет повышенные требования не только к самим исследовательским инструментам, но и к обслуживающей их электронике. В частности, на детекторе планируется внедрить новый триггер — электронную схему, которая за экстремально короткое время принимает решение, сохранять информацию об этом столкновении или нет. Здесь планы аналогичные — к 2016 году изготовить работающие прототипы всех компонентов, а к 2018 году приступить к их изготовлению.

Таким образом, к третьему этапу работы коллайдера (LHC Run 3, 2020–2022 годы) детектор LHCb подойдет полностью обновленным.