Детекторы позволят получать трехмерные изображения для изучения нейтрино
Возможности новой детекторной технологии для физики элементарных частиц, разработанной исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) подтвердили эксперименты, 18 мая сообщает phys.
Эксперимент по захвату беспрецедентных трехмерных изображений траекторий заряженных частиц был продемонстрирован с использованием космических лучей, когда они падают и проходят через криостат, заполненный тонной жидкого аргона.
По словам лаборатории Беркли, революционный по масштабу для этой новой технологии эксперимент в Бернском университете в Швейцарии, управляемый удаленно из-за пандемии COVID-19, демонстрирует готовность к гораздо более крупному и амбициозному проекту: Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE).
По словам ученого Дуайера, всего за несколько коротких лет команда Berkeley Lab воплотила в жизнь амбициозную концепцию под названием LArPix (пиксели из жидкого аргона). «Мы преодолели проблемы, связанные с шумом, энергопотреблением, криогенной совместимостью и, в последнее время, масштабируемостью и надежностью, перенеся многие аспекты этой технологии на промышленное производство».
Дуайер объяснил, что DUNE — это новый крупный научный объект, который строится Министерством энергетики США для изучения свойств субатомных нейтрино, которые будут запускаться под землей из ускорителя в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Fermilab) Министерства энергетики недалеко от Чикаго.
Нейтрино — это чрезвычайно легкие частицы, которые слабо взаимодействуют с веществом — это то, что исследователи хотели бы лучше понять в своем стремлении ответить на фундаментальные вопросы о Вселенной.
Нейтрино, произведенные ускорителем Fermilab, пройдут через ближний детектор, оснащенный прибором LArPix, на площадке Fermilab, прежде чем двигаться дальше, чтобы завершить свое 700-мильное путешествие в глубокой подземной шахте в Южной Дакоте.
По словам Дуайера, LArPix — это шаг вперед в том, как обнаруживать и записывать сигналы во временных проекционных камерах с жидким аргоном (LArTPC), технологии, которую выбирают для будущих экспериментов с нейтрино и темной материей.
«Вот где мы в Berkeley Lab пришли с настоящим 3D-считыванием пикселей, предоставленным LArPix», — сказал Дуайер. «Это позволит нам визуализировать нейтрино DUNE с высокой точностью в очень загруженной среде».
Он пояснил, что с помощью LArPix плоскости проводов заменяются массивами металлических пикселей, изготовленных на стандартных электронных платах, которые можно легко изготовить.
По его словам, маломощная электроника совместима с требованиями криогенного состояния жидкой аргоновой среды.Изучая нейтрино, «мы думаем, что можем узнать кое-что о более глубоких загадках Вселенной — особенно такие вопросы, как почему во Вселенной больше материи, чем антивещества», — объяснил Дуайер.
