А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Эксперимент ПАНДА А.Н.Васильев (ИФВЭ, Протвино) Заседание НТС Росатома, апрель 2007

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Содержание доклада Эксперимент ПАНДА и его физическая программа. Участие ИФВЭ в создании центрального электромагнитного калориметра из вольфрамата свинца (совместно с Курчатовским Институтом). Участие ИФВЭ в создании электромагнитного калориметра типа « шашлык » переднего спектрометра. Участие других российских институтов в эксперименте ПАНДА. Заключение.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Эксперимент ПАНДА в проекте FAIR ПАНДА – это уникальный эксперимент по исследованию фундаментальных проблем адронной и ядерной физики через взаимодействия антивещества с веществом (антипротонов с нуклонами и ядрами). Исследования предполагается проводить на антипротонном пучке накопительного кольца с электронным и стохастическим охлаждением (HESR) c энергией до 15 ГэВ, запуск которого запланирован на год. Ожидается рекордная интенсивность чистого антипротонного пучка, обеспечивающая до 3х10 7 взаимодействий на мишени в секунду.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Эксперимент ПАНДА в проекте FAIR Пучок антипротонов будет беспрецедентным по степени монохроматичности, ожидаемой на уровне p/p = , что позволит проводить исследования сильного взаимодействия с высочайшей точностью. Детектор ПАНДА создается с использованием самых современных достижений науки и техники (в том числе – разработанных российскими учеными) и обеспечивает регистрацию и идентификацию нейтральных и заряженных частиц почти в полном телесном угле и в широком диапазоне энергий. Запуск установки ПАНДА и первый набор статистики планируются на годы.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Установка ПАНДА

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Установка ПАНДА в проекте FAIR PANDA HESR FAIR Baseline Layout Accelerator Experiment

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Физическая программа эксперимента ПАНДА Физическая программа нацелена на поиск новых форм материи во взаимодействиях антивещества с веществом : -экзотических частиц, таких как глюболы и гибриды, -спектроскопию предсказанных теоретически, но еще не обнаруженных состояний чармония выше порога образования пар D-анти-D- мезонов, -исследования гипер-ядер (в том числе – двойных) и чарм-ядер, когда странная (одна или две) или очарованная частица «вживляется» в ядро вместо обычного нуклона. -исследование влияния ядерной среды на свойства элементарных частиц.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Спектр глюболов

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Взаимодействие антивещества с ядром

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Центральный калориметр из вольфрамата свинца На установке ПАНДА предполагается изучать редкие распады, содержащие одиночные фотоны, 0 и -мезоны в широком диапазоне энергий. Планируется создание калориметра на основе вольфрамата свинца (PWO), который обеспечит требуемые высокое энергетическое и координатное разрешения. PWO-кристаллы отличаются высокой плотностью, малой радиационной длиной, быстрым сигналом и хорошими радиационными свойствами. Следует особо подчеркнуть участие Российской промышленности – в Богородицке и Апатитах – в производстве PWO-кристаллов. Нигде в мире, кроме России, не развито массовое производство этих кристаллов.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Калориметр из вольфрамата свинца В калориметре около 20,000 кристаллов. Он делится на три части : - собственно центральный (11,360 crystals) - передний торцевой (6,864 crystals), –задний торцевой (816 crystals). ИФВЭ в переднем торцевом калориметре (в озможна совместная работа с Курчатовским Институтом). -регистрация фотонов с энергиями от десятков МэВ до 8 ГэВ; -новые кристаллы PWO-II с удвоенным световыходом; - рабочая температура С световыход увеличивается еще в раза и разрешение улучшается (см.следующие два слайда); - кристаллы должны быть рад.стойкими.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Богородицк вырастил 60 первых PWO-II кристаллов

Рекордное энергетическое разрешение при С несмотря на утечки из матрицы 3х3 Photomultiplier-readout

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Опыт ИФВЭ и КИ в исследованиях PWO-кристаллов ИФВЭ - пионер, открывший 15 лет назад вольфрамат свинца как материал для ЭМК с рекордными разрешениями. ИФВЭ и КИ накопили большой опыт в исследованиях свойств PWO-кристаллов и создания электромагнитных калориметров на их основе, участвуя в экспериментах CMS, BTeV, PRIMEX и ALICE, а также в совместном сотрудничестве в последние годы. ИФВЭ опубликовал более 20 статей в NIM по кристаллам и их калориметрии. ИФВЭ ведет систематические исследования радиационной стойкости PWO-кристаллов с целью выработки технологии их выращивания на уникальной в мире установке с постоянным и непрерывным контролем во время облучения. КИ имеет оборудование для измерения оптических свойств кристаллов и световыхода.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Типичное падение сигналов при облучении ( /-25 0 C) B389 at dose rate 2 rad/h DC signal Blue LED signal Red LED signal -25 C +20 C

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель ИФВЭ в создании калориметра из вольфрамата свинца. Разработка и изготовление в российской промышленности всех основных механических элементов калориметра. Контроль качества изготавливаемых в российской промышленности кристаллов. Участие в сборке калориметра, его запуске, тестах, калибровке. Разработка и создание мониторной системы и системы медленного контроля всех узлов калориметра. Создание программного обеспечения и участие в физическом анализе данных. Для выполнения этих работ надо 5 млн.евро.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 ИФВЭ в создании калориметра типа «шашлык» В декабре 2006 года был проведен сеанс на ускорителе У-70 по изучению прототипа из 9-ти модулей «шашлыка». В каждом модуле было 380 слоев с толщиной свинцового поглотителя 300 микрон и сцинтиллятором толщиной 1,5 мм. Поперечные размеры модуля 110x110 мм 2.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Модули «шашлыка» в процессе сборки

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Энергетическое разрешение «шашлыка» Предварительные результаты (матрицы 3х3)

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Калориметр типа «шашлык» в эксперименте ПАНДА Калориметр – это прямоугольная матрица 13х27 – всего 351 модуль. Длина модуля 70 см. Рабочая поверхность детектора 4 м 2. Вес детектора около 15 тонн. Для создания калориметра типа «шашлык» переднего спектрометра запрашивается 1 млн. евро.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Участие российских институтов в эксперименте ПАНДА Э ксперимент ПАНДА представлен научной коллаборацией, в которую входят научные центры и университеты из 13 европейских государств, Китая и США. В состав коллаборации входят четыре российских научных центра: -ГНЦ Институт физики высоких энергий (ИФВЭ, Протвино), -Петербургский институт ядерной физики (ПИЯФ, Гатчина), -Будкеровский институт ядерной физики (БИЯФ, Новосибирск), -Томский государственный университет (ТГУ, Томск), а также международная научная организация - Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна).

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель Заключение Полноценное участие российских ученых в эксперименте ПАНДА обеспечит России право на интеллектуальную собственность - принципиально новые знания в ядерной физике и физике элементарных частиц. Российские ученые получат возможность участия в экспериментальных исследованиях экстремальных состояний материи в течение двух десятилетий. В России нет и не планируется получение подобного уникального антипротонного пучка. Принципиально новая сверхбыстрая электроника и система сбора данных эксперимента ПАНДА позволят приобрести опыт создания подобных систем передовой технологии в России.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Заключение-2 ИФВЭ планирует участие в создании переднего торцевого калориметра из вольфрамата свинца и калориметра типа «шашлык» переднего спектрометра. Запрос ИФВЭ 6 млн.евро. Росатом интегрирует вокруг себя в ПАНДА другие Институты РАН и ОИЯИ. ОИЯИ планирует участие в создании сверхпроводящего соленоида и теплого магнита, а также в создании мюонного детектора и минидрейфовых камер. ПИЯФ планирует участие в создании детектора времени пролета. Суммарный запрос РАН и ОИЯИ около 10 млн. евро.

А.Н. Васильев, ИФВЭ Заседание НТС Росатома, апрель 2007 Заключение-3 Поиск новых форм материи во взаимодействии антивещества с веществом в эксперименте ПАНДА в самом высокоинтенсивном и монохроматичном пучке антивещества (антипротонов) является уникальным дополнением к физике ультравысоких энергий на LHC. Нигде в мире, кроме России, не развито массовое производство кристаллов из вольфрамата свинца. Россия произвела более 70 тыс. кристаллов для CMS и ALICE. Большая часть из 16,5 млн.евро (оценочная стоимость центрального калориметра) придут из Германии в Россию. Запрашиваемые ИФВЭ 5 млн.евро также останутся в России и будут вложены в развитие российской промышленности, для которой создание установки ПАНДА даст большую прибыль.