Создание нового поколения детекторов ионизирующих излучений и частиц

В 1994 г. коллаборацией CMS было принято решение создавать электромагнитный калориметр с высоким разрешением на основе кристаллов вольфрамата свинца (PWO). В начале девяностых вольфрамат свинца рассматривался как потенциально перспективный материал для физики высоких энергий. Однако, по целому ряду ключевых характеристик он не соответствовал требованиям условий эксперимента. Группа научных сотрудников НИИ ЯП под руководством д. ф.-м. наук Коржика М.В. играла ключевую роль в создании на основе материала вольфрамата свинца тяжелого быстродействующего, радиационно-стойкого сцинтилляционного элемента. Массовое производство данных элементов было начато в 1999 году в России на Богородицком заводе техно-химических изделий.

Достигнутый успех в разработке сцинтиллятора вольфрамата свинца позволил коллаборации ALICE в ЦЕРНе также принять данные сцинтилляторы для создания своего электромагнитного калориметра.

В коллаборации с LAPP (Лабораторией Физики частиц, Анси-ле Вью, Франция) и ЦЕРН, для обеспечения сертификации кристаллов PWO, научным коллективом Отдела ЭФВЭ в период 1996 - 2003 были разработаны, изготовлены и смонтированы в ЦЕРНе и на Богородицком заводе техно-химических изделий компоненты спектрометров для измерения параметров кристаллов PWO в условиях массового производства. В настоящее время Отдел продолжает работы по обеспечению проведения сертификации кристаллов PWO для CMS, изготавливаемых на Богородицком заводе техно-химических изделий. Эксперты института осуществляют периодический контроль состояния и калибровку оборудования, установленного на Заводе. Также, сотрудники Института осуществляют анализ параметров выпускаемых кристаллов и контролируют стабильность качества кристаллов.

В рамках сотрудничества с LAPP по обеспечению сертификации кристаллов PWO в период 2000 - 2002 гг. были разработаны и смонтированы компоненты спектрометров для измерения параметров кристаллов PWO на пучке частиц. В течение 2002-2003 гг. сотрудниками Отдела в коллаборации с учеными LAPP и ЦЕРН были проведены комплексные исследования поведения сцинтилляционных кристаллов PWO под действием облучения. В ходе исследований были установлены корреляции, которые необходимы для корректного восстановления экспериментальных данных.

В 2003 году PWO был также принят для создания детектора на основе кристаллов вольфрамата свинца для международного проекта "Протон-Антипротон" (Panda) на ускорителе антипротонных и ионных исследований (FAIR) в Центре исследования тяжелых ионов (GSI), г. Дармштадт, Германия. Отдел будет участвовать в разработке технологии производства сцинтилляторов PWO, адаптированных для использования в условиях эксперимента PANDA. Отдел также будет участвовать в работах по оптимизации светосбора из детектирующей ячейки.

В 2005 г. Отдел физики высоких энергий НИИ ЯП получил приглашение принять участие в исследованиях по проекту Международного линейного коллайдера ILC. В рамках данного проекта научная группа НИИ ЯП планирует принять участие в разработке перспективных компенсированных электромагнитных калориметров с использованием кристаллов PWO для проведения экспериментов на новом планируемом к созданию ускорителе ILC.

Таким образом, сцинтиллятор PWO стал наиболее широко применяемым в экспериментах по физике высоких энергий ближайщего десятилетия.