18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 1 Эксперимент ПАНДА А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) - презентация

1 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 1 Эксперимент ПАНДА А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ)

2 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 2 Содержание доклада Эксперимент ПАНДА. Физическая программа эксперимента. Сотрудничество ПАНДА. Участие российских институтов в эксперименте. Заключение.

3 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 3 PANDA Collaboration From the Ulrich Wiedners report at GSI at the end of January 2008: PANDA at present is a group of 420 physicists from 54 institutions from 17 countries Basel, Beijing, Bochum, IIT Bombay, Bonn, Brescia, IFIN Bucharest, Catania, Cracow, IFJ PAN Cracow, Cracow UT, Dresden, Edinburgh, Erlangen, Ferrara, Frankfurt, Genova, Giessen, Glasgow, GSI, Inst. of Physics Helsinki, FZ Jülich, JINR Dubna, Katowice, KVI Groningen, Lanzhou, LNF, Lund, Mainz, Minsk, ITEP Moscow, MPEI Moscow, TU München, Münster, IIT Mumbay, Northwestern, BINP Novosibirsk, IPN Orsay, Pavia, Piemonte Orientale, IHEP Protvino, PNPI St.Petersburg, KTH Stockholm, Stockholm, Torino, Torino Politecnico, Trieste, TSL Uppsala, Tübingen, Uppsala, Valencia, SINS Warsaw, TU Warsaw, AAS Wien

4 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 4 Эксперимент ПАНДА в проекте FAIR ПАНДА – это уникальный эксперимент по исследованию экстремальных состояний материи, фундаментальных проблем адронной и ядерной физики через взаимодействия антивещества с веществом (антипротонов с нуклонами и ядрами). Исследования предлагается 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 10 7 взаимодействий на водородной мишени в секунду.

5 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 5 Эксперимент ПАНДА в проекте FAIR Пучок антипротонов будет беспрецедентным по степени монохроматичности, ожидаемой на уровне p/p = , что позволит проводить прецизионные исследования процессов сильного взаимодействия. 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 2014 год.

6 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 6 Установка ПАНДА в проекте FAIR PANDA HESR FAIR Baseline Layout Accelerator Experiment

7 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 7 Установка ПАНДА ( стоимость 64.95M )

8 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 8 Физическая программа эксперимента ПАНДА Физическая программа нацелена на поиск новых форм материи во взаимодействиях антивещества с веществом, в основном : -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 вместо обычного нуклона в ядре возможны странная (одна или две) или очарованная частицы.

9 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 9 PANDA at FAIR – using antiprotons to study QCD Our knowledge of the behaviour of QCD-strong interaction at large distances is still primitive. Spectroscopy experiments within hadron physics are the tool to investigate both in the dynamics governing the interaction of fundamental particles and the existence of new forms of matter. PANDA is a state-of-the-art universal detector for strong interaction studies at storage ring HESR with circumference of 442 m at FAIR Antiprotons GeV/c, L= cm -2 sec -1, p/p= Physics program at PANDA : –charmonium spectroscopy => testing confinement –exotics – glueballs (ggg), hybrids (ccg), pentaquarks… –hidden and open charm mesons in nuclei –strange and charmed baryons in nuclear fields

10 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 10 Спектр глюболов в КХД на решетках J PC

11 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 11 Взаимодействие антивещества с ядром

12 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 12 Участие российских институтов в эксперименте ПАНДА Эксперимент ПАНДА представлен научным сотрудничеством, куда входят научные центры и университеты из 17 стран. В состав официально входят шесть российских научных центров: -ГНЦ Институт физики высоких энергий (ИФВЭ, Протвино), -ГНЦ Институт теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ, Москва), -Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна), -Петербургский институт ядерной физики (ПИЯФ, Гатчина), -Московский энергетический институт (МЭИ, Москва), -Институт ядерной физики Сибирского Отделения РАН им. Будкера (ИЯФ СО РАН, Новосибирск). Соисполнители : РНЦ Курчатовский институт, НИИЯФ МГУ, ФТИ им. Иоффе (Санкт-Петербург) и др.

13 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) предложений российских институтов по вкладам в ПАНДА Планируют участие в создании : ГНЦ ИФВЭ - два калориметра – 1) центральный из вольфрамата свинца (совместно с РНЦ КИ) и 2) типа «шашлык», а также 3)передний вершинный детектор (совместно с НИЯФ МГУ и ФТИ им.Иоффе). ОИЯИ – 4) мюонная система, 5) черенковский детектор DIRC, 6) сверхпроводящий соленоид. ПИЯФ – 7) передний детектор времени пролета. ГНЦ ИТЭФ и МЭИ – 8) корпускулярная мишень (pellet target). ________________________________________________________________ Кроме того : Все институты – 9 ) Монте Карло и физика. ГНЦ ИФВЭ и ОИЯИ – 10) центральный детектор времени пролета

14 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 14 Excited glue (glueballs and hybrids) Charm in Nuclei, Charmonium Hadrons in Matter Hypernuclei, etc. SolenoidDIRCMuon Iron yokeRadiatorsFull System Present JINR Involvement

15 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 15 PANDA solenoid JINR, Dubna (A.Vodopyanov, E.Koshurnikov) Yoke production in Russia Work Package 1.12 М

16 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 16 Detector DIRC Radiator material: Quartz with very high precision surface machining Only 4 factories have an equipment and experience: Factory of optical glass in Lytkarino, Russia Corning Glass Corporation, USA Shott Corporation, Germany Ohara Corporation, Japan JINR, Dubna (A.Vodopyanov, V.Dodokhov) Work Package 1.12 М

17 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 17 Muon detector for PANDA Full System Work Package 2.52 М JINR, Dubna (G.Alexeev)

18 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 18 Present Gatchina involvement Top view of PANDA detector TOF in the dipole magnet TOF wall Work package 0.50 М

19 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 19 Scintillation wall

20 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 20 Калориметр из вольфрамата свинца Рассмотрим подробнее участие России в калориметрии ПАНДА. Для измерения -квантов, 0 и -мезонов 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 – завода в Богородицке– в производстве PWO-кристаллов. Нигде в мире, кроме России, не развито массовое производство этих кристаллов.

21 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 21 PANDA lead tungstate calorimeter

22 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 22 Калориметр из вольфрамата свинца В центральном калориметре 11,360 кристаллов. ГНЦ ИФВЭ - совместная работа с РНЦ Курчатовским Институтом. Регистрация фотонов с энергиями от 10 МэВ до 10 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 радиационно-стойкими.

23 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 23 Богородицк вырастил 60 первых PWO-II кристаллов

24 18 июня 2008Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 24 Рекордное энергетическое разрешение при С несмотря на утечки из матрицы 3х3 Photomultiplier-readout

25 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 25 Исследования свойств PWO-кристаллов Более 15-ти лет назад в ИФВЭ вольфрамат свинца был впервые использован как материал для калориметрии. ИФВЭ накопил большой опыт в исследованиях свойств PWO- кристаллов и создании электромагнитных калориметров на их основе для экспериментов CMS, PRIMEX и BTeV. ИФВЭ опубликовал более 20 статей в NIM по PWO-кристаллам и калориметрам на их основе. В последние годы ИФВЭ тесно сотрудничает по кристаллам с КИАЭ, создающим калориметр для ALICE. ИФВЭ ведет систематические исследования радиационной стойкости PWO-кристаллов на уникальной в мире установке с непрерывным контролем во время облучения с целью улучшения технологии выращивания радиационно-стойких кристаллов. КИАЭ имеет оборудование для измерения оптических свойств кристаллов и световыхода.

26 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 26 ГНЦ ИФВЭ в создании калориметра из вольфрамата свинца. Разработка и изготовление в российской промышленности всех основных механических элементов калориметра. Контроль качества кристаллов, изготавливаемых российской промышленностью. 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.

27 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 27 ИФВЭ в создании калориметра типа «шашлык» Рассмотрим теперь второй калориметр ПАНДА. В декабре 2006 года был проведен сеанс на ускорителе У-70 в ИФВЭ 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.

28 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 28 Модули «шашлыка» в процессе сборки

29 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 29 Энергетическое разрешение «шашлыка» Предварительные результаты (матрицы 3х3)

30 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 30 Калориметр типа «шашлык» в эксперименте ПАНДА Калориметр – это прямоугольная матрица 13х27 (26х54) – всего 351(1404) модуль. Длина модуля 70 см. Ячейка 11х11 см (5.5х5.5 см). Рабочая поверхность детектора 4 м 2. Вес детектора около 15 тонн. Для создания калориметра типа «шашлык» переднего спектрометра запрашивается 2.5M

31 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 31 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 проведение подобного эксперимента. Принципиально новая сверхбыстрая электроника и система сбора данных эксперимента ПАНДА позволят приобрести опыт создания подобных систем передовой технологии в России.

32 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 32 Заключение-2 Поиск новых форм материи во взаимодействии антивещества с веществом в эксперименте ПАНДА в 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. Подавляющая часть из 20.5M (оценочная стоимость центрального PWO-калориметра) останется в России и будет вложена в развитие российской промышленности.

33 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 33 Заключение-3 Росатом интегрирует вокруг себя в ПАНДА другие Институты РАН, Минобрнауки и ОИЯИ. Суммарный запрос всех российских институтов на изготовление отдельных детекторов и узлов установки ПАНДА составляет М евро (по Cost Book 24 М евро). Создав эти детекторы, Россия будет занимать лидирующее положение в эксперименте ПАНДА.

34 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 34 Вклад России в ПАНДА (для сетевого графика) 8 российских детекторов/узлов установки ПАНДА : 1) передний электромагнитный калориметр типа «шашлык» 2) центральный электромагнитный калориметр из вольфрамата свинца 3)передний вершинный детектор 4) мюонная система 5) радиаторы черенковского детектора DIRC 6) ярмо сверхпроводящего соленоида 7) передний детектор времени пролета 8) корпускулярная мишень

35 18 июня 2008 Совещание по ФАИР в ИЦФР в ИТЭФ, А.Н.Васильев (ГНЦ ИФВЭ) 35 Основные сроки в ПАНДА (для сетевого графика) Изготовление детекторов и узлов в России – 2009, 2010, 2011, 2012 Транспортировка детекторов и узлов из России в Дармштадт – 2012, 2013 Сборка в Дармштадте, отладка и запуск детекторов и узлов, сделанных в России, интеграция в установку – 2013, 2014