Un team di ricerca della Tomsk Polytechnic University sta partecipando all'aggiornamento del Large Hadron Collider (LHC) presso il Centro europeo per la ricerca nucleare (CERN). Gli scienziati della TPU sono stati incaricati di analizzare i rivelatori operativi e di sviluppare rivelatori di diamanti di nuova generazione più affidabili per registrare le collisioni di particelle elementari accelerate a velocità vicine alla velocità della luce, che si verificano ogni 28 nanosecondi.

"Le energie che emergono durante gli esperimenti al Large Hadron Collider sono le più alte del mondo. Anche le condizioni degli esperimenti sono insolite:le collisioni di particelle si verificano ogni 28 nanosecondi. Di conseguenza, siamo i rilevatori più affidabili e precisi per risposte rapide a queste collisioni, "dice il professor Pavel Karataev, Royal Holloway University (Regno Unito), responsabile del Laboratorio di Radiazioni Elettromagnetiche, RASA Center presso TPU e uno dei supervisori del gruppo TPU presso il CERN.

Al CERN, il team di ricerca fa parte del progetto Beam Radiation Instrumentation and Luminosity (BRIL) dell'esperimento CMS, che è responsabile della misurazione della luminosità, sfondo indotto dalla macchina (MIB), e temporizzazione del raggio.

Nell'ambito del BRIL, gli scienziati stanno lavorando per migliorare l'affidabilità del sistema esistente di sensori a diamante BCML (Beam Condition Monitor Leakage) che garantiscono la sicurezza a LHC, oltre a testare i propri rivelatori basati su diamanti sintetici prodotti presso il TPU Institute of High Technology Physics.

Secondo Pavel Karataev, per continuare gli esperimenti al Large Hadron Collider nel breve periodo, gli scienziati aumenteranno l'intensità del fascio di protoni di un fattore 10. Se i sensori non sono preparati per tali carichi, sarà impossibile registrare le collisioni di particelle e misurare la luminosità del raggio. Gli scienziati della TPU hanno già misurato tutti i rilevatori che attualmente operano al CERN.

"Ora, li stiamo irradiando con particelle. Irradieremo i rilevatori per due mesi a diversi carichi di tensione applicata e radiazione per determinare una tensione operativa individuale per ciascun rilevatore, prevedere il tasso di usura, la vita media di servizio a determinate capacità, e altri parametri, "dice Vitaly Okhotnikov, un ingegnere di ricerca che supervisiona il progetto BCML al CERN.

Gli scienziati hanno anche fissato l'obiettivo di sviluppare rilevatori basati su diamanti sintetici e di produrli in TPU. Saranno caratterizzati da una resistenza all'usura più prevedibile e, più importante, anche i loro parametri operativi saranno prevedibili. Inoltre, gli scienziati della TPU prenderanno parte all'aggiornamento del sistema di sicurezza del BCML CERN. Il sistema disattiva automaticamente gli acceleratori LHC quando i sensori registrano livelli eccessivi di luminosità e radiazione. Dopo il suo aggiornamento, sarà più facile sostituire i sensori inappropriati riducendo al minimo il contatto con le radiazioni emesse.