Сотрудники ЛЯП ОИЯИ в сжатые сроки завершили работы по созданию оснастки для сборки активной мишени нового типа SuperFGD ближнего детектора ND280 эксперимента Т2К. Уникальная мишень SuperFGD состоит из примерно двух миллионов сцинтилляционных кубиков, пронизанных волокнами в трех направлениях с шагом один сантиметр. Комплект оснастки, разработанный и изготовленный специалистами Лаборатории, включает в себя систему доступа к детектору сверху для монтажа его компонентов, сборочную платформу, на которой располагается детектор во время выполнения технологических операций, а также комплект транспортировочной тары для перевозки как массива сцинтилляторов, так и компонентов самой оснастки.

Фото: коллаборация Т2К

Сборочная платформа представляет из себя стол с импровизированной столешницей, выполненной в виде решетчатой матрицы из стальных пластин. На ребрах этих стальных пластин располагается ящик, в котором будет производиться прецизионная сборка активной мишени. Платформа для доступа к мишени сверху позволяет варьировать высоту и будет использована для прокладки вертикальных спектросмещающих волокон сквозь слои кубиков.

Эти конструкторские проекты были одобрены соответствующей подгруппой коллаборации T2K. В ходе разработки оснастки было учтено значительное количество противоречивых требований, проведен большой объем расчетов на статические и динамические нагрузки методом конечных элементов, представлены расчеты конструкции на сейсмостойкость, разработаны и представлены подробные отчеты и эксплуатационная документация.

Рабочие моменты в сборочном цехе ЛЯП

Примечательно, что эта проектная работа была выполнена «с нуля» коллективом молодых инженеров, сравнительно недавно работающих в Институте, и прошла все необходимые организационно-технические этапы, включая подписание Протокола о научно-техническом сотрудничестве с ИЯИ РАН, подготовку технического задания, проведение эскизного, технического и рабочего проектирования. Работы проводились сотрудниками Конструкторского отдела (КО) ЛЯП под руководством начальника КО Николая Киричкова и начальника Группы электрофизического оборудования КО ЛЯП Андрея Шайковского совместно с коллегами из Научно-экспериментального отдела множественных адронных процессов (НЭОМАП) ЛЯП.

Сейчас оборудование находится в стадии подготовки к отправке в ИЯИ РАН и далее в японский протонный ускорительный комплекс J-PARC. Нельзя не отметить растущую слаженность взаимодействия между специалистами научных отделов ЛЯП, а также сотрудничество с коллегами из ведущих научно-исследовательских центров Российской Федерации.

Участники рабочей группы проекта в сборочном цехе ЛЯП

T2K (Tokai-to-Kamioka) — это нейтринный эксперимент, направленный на изучение того, как нейтрино меняют свой «аромат», в частности, с целью наблюдения нарушения CP-симметрии в нейтринных осцилляциях. Ускорительные нейтрино, создаются с помощью протонного ускорителя частиц (синхротрона) в центре J-PARC, находящемся на востоке Японии в городе Токай (140 км на север от Токио). Экспериментальная установка Т2К была разработана, создана и эксплуатируется международной коллаборацией, в которую входят около 500 ученых из 12 стран. В 2020 году группа из Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ подключилась к работам по модернизации ближнего детектора ND280 для второй фазы эксперимента Т2К.

Группа участвует в создании уникальной активной сцинтилляционной мишени нового типа для ND280, состоящей примерно из двух миллионов сцинтилляционных кубиков, размерами один кубический см каждый, пронизанной оптическими волокнами в трех направлениях. Сотрудники провели исследования оптических свойств элементов мишени и перекрестных наводок между ними. Нашими коллегами разработана и создана специальная платформа — основание для сборки мишени и система доступа сверху, позволяющая послойно собирать мишень сначала на лесках, а затем и на оптических волокнах. Наши коллеги разработали плату в стандарте NIM для проведения калибровки создаваемой мишени. Физики ЛЯП занимаются обработкой данных с прошедших сеансов T2K и поиском проявлений Новой физики (т.н. темных фотонов) на событиях с ближней мишени эксперимента.

Кроме того, физики ЛЯП ОИЯИ внесли определяющий вклад в прецизионные измерения выходов адронов в протон-углеродных взаимодействиях при энергии 30 ГэВ в эксперименте NA61/SHINE на ускорителе SPS в ЦЕРНе. Эти данные используются для точного вычисления спектров и потоков нейтрино и антинейтрино в эксперименте T2K.