Новые технологии в создании детекторов элементарных частиц. Часть II.

НАЧАЛО

В настоящее время Япония проводит крупномасштабный эксперимент T2K по изучению нейтрино, который уже дал многообещающие результаты. Однако, поскольку всегда есть возможности для улучшения, физики задумались о том, как можно улучшить одну из частей экспериментального комплекса - детектор нейтрино Супер-Камиоканде, тем самым повысив точность измерений.

В ЦЕРНе было предложено очень интересное решение. Согласно им, каждый регистратор частиц в новом детекторе должен представлять собой двухцветную пластиковую сцинтилляционную матрицу на основе полистирола, разделенную на чувствительные элементы в виде кубов размером 1 см x 1 см x 1 см. В конечном итоге регистратор будет хранить около двух миллионов элементов, что на сегодняшний день является технологическим пределом - собрать и связать больше элементов в одном устройстве практически невозможно. Но перспективным регистраторам потребуется еще больше мелких элементов на единицу в соответствии с правилом «чем меньше игра в кости, тем точнее результаты».

Группа EP Neutrino в ЦЕРНе сейчас пытается решить эту проблему, начав разработку новой технологии производства пластиковых сцинтилляторов в 3D-печати. Помимо ЦЕРН, Институт сцинтилляционных материалов (ISMA) Национальной академии наук Украины и Университет технологий и менеджмента кантона Во (HEIG-VD) в Швейцарии, ученые которых отвечают за внедрение 3D-печати, принимают часть проекта. Конечная цель ученых - разработать технологию 3D-печати «Суперкуб» - единый массивный сцинтилляторный блок с множеством оптически независимых сенсорных элементов. Предполагается, что «Суперкуб» печатается сразу целиком, что дает возможность создавать тонкие элементы любого размера и устраняет проблему их сборки в единый записывающий блок. Кроме того, предполагается, что эта технология должна ускорить производственный процесс - по оценкам, регистратор размером 20 см x 20 см x 20 см и предметы объемом менее 1 см3 могут быть изготовлены примерно за день.

Первые предварительные испытания обнадеживают: световой поток тестируемой матрицы сравним со световым потоком традиционного сцинтиллятора. Однако до реализации задуманного «суперкуба» еще далеко. Требуется дальнейшая оптимизация параметров сцинтиллятора и настройка конфигурации 3D-принтера. Кроме того, еще не разработан оптический материал для изоляции чувствительных элементов друг от друга и предотвращения освещения соседей при срабатывании одного из них.

В целом ученые не сомневаются в том, что эта новая технология повысит способность физиков обнаруживать элементарные частицы. Кроме того, по мере того, как начинает развиваться производство регистраторов следующего поколения, потрясения будут ждать не только физику высоких энергий, но и медицину, где использование чувствительных детекторов частиц становится все более популярным, например, в терапии рака. . Сами ученые любят думать, что через несколько лет 3D-печать также позволит школьникам создавать свои собственные системы обнаружения радиации.

Мне важно ваше мнение. Если вам это нравится, то подписывайтесь.