Новий надчутливий детектор, здатний з високою точністю визначати траєкторії частинок, створили вчені Лабораторії фізики надвисоких енергій Санкт-Петербурзького державного університету в співпраці з колегами з університетів Кракова (Польща) і Франкфурта (Німеччина).
Новий верховий детектор покликаний фіксувати розпади короткоживучих часток, що містять зачарований кварк (або c-кварк). Пояснимо, що мова йде про кварк-глюонної плазми (КГП) — новому сверхгорячем і сверхплотном агрегатному стані речовини. Передбачається, що саме в такому стані знаходилася наша Всесвіт у перші мікросекунди життя, уточнюється в прес-релізі.
КГП — це свого роду рідина з кварків і глюонов, незачинених в складові частинки (наприклад, протони і нейтрони), з яких складається навколишнє нас матерія. Для вивчення кварк-глюонної плазми науковці розганяють важкі атомні ядра до світлових швидкостей на сучасних прискорювачах і зіштовхують між собою. Так як зіткнення відбуваються при дуже високої енергії, її досить, щоб «сплавити» протони і нейтрони первинних ядер в одну кварк-глюонну краплю.
Створювана таким чином кварк-глюонна плазма вкрай нестабільна: від моменту створення до її розпаду проходить всього близько 0,00000000000000000000001 секунди. У момент розпаду вільні кварки КГП об’єднуються в групи, утворюючи частинки, які уловлюються детекторами.
В освіті КГП на експерименті беруть участь не тільки кварки, спочатку знаходяться всередині протонів і нейтронів, але і більш важкі види цих частинок. Взагалі процес народження нових кварків і анігіляція старих відбувається безперервно до самого розпаду краплі, проте важкі види народжуються в основному в самий перший момент зіткнення, тобто до утворення краплі як такої. Саме тому вони становлять особливий інтерес для дослідників.
Вивчення частинок, що містять такі первинні кварки, може служити свого роду «рентгеном» кварк-глюонної плазми.Кращим представником сімейства кварків для цієї мети вважається c-кварк. Він не міститься в звичайній матерії, як u — і d-кварки, досить важкий, щоб практично не утворюватися всередині самої краплі, на відміну від s-кварка, і при цьому досить легкий, щоб утворюватися в перші моменти зіткнення в необхідному для «рентгену» кількості.
Оскільки такі частки розпадаються практично відразу після народження, не пролетівши і десятої частки міліметра (що, тим не менш, у мільярди разів більше розміру крапель утворюються КГП), їх реєстрація є серйозною експериментальної завданням. Для цього і створений новий детектор.
Він являє собою кілька площин, утворених пластинами найтонших (50 мікрон) матриць. Кожна матриця складається з мініатюрних кремнієвих чутливих осередків — пікселів (1 піксель — 0,018 міліметра).
Народжена частинка, пролітаючи через піксель, залишає в ньому сигнал. По цим точкам-пікселям відновлюється траєкторія руху частинки, а по декількох траєкторіях — положення точки їх вильоту (основна вершина). Наявність другої вершини, розташованої поблизу від основної, може свідчити про розпад короткоживущей частинки.
«Ми очікуємо отримати перші дані з нашого вершинного детектора до середини грудня, а потім в ЦЕРН настане різдвяне затишшя, і ми проаналізуємо, що у нас вийшло», — розповів завідувач лабораторією Григорій Феофілов.Подальша мета — створення детектора, який можна використовувати в різних установках, не тільки в ЦЕРН, але і на колайдері НІКА (Дубна, Підмосков’я) і в інших великих наукових центрах.
Нагадаємо, що раніше фахівці ЦЕРН відтворили перші секунди Всесвіту.
