В экспериментальном комплексе НЕВОД НИЯУ МИФИ завершена работа над созданием Многоцелевого детектора мюонов (МДМ). Эта крупномасштабная установка предназначена для исследования космических лучей, охватывающих широкий диапазон энергий и зенитных углов.
Детектор мюонов состоит из 32 многопроволочных дрейфовых камер, образующих две координатные плоскости, которые экранированы 31,5 см стального поглотителя. Площадь каждой из этих плоскостей составляет 13 квадратных метров, а общий вес поглотителя превышает 50 тонн, что делает установку одной из самых массивных в комплексе.
В рамках проекта была разработана многоуровневая регистрирующая система МДМ, в которую входят уникальные время-цифровые преобразователи и усилители-формирователи для обработки слаботочных сигналов, системы временной синхронизации и предварительной обработки данных. Это позволяет детектору регистрировать как одиночные, так и группы мюонов, образующихся в атмосфере при взаимодействии космических лучей — заряженных частиц сверхвысоких энергий. При движении этих частиц через воздух возникают широкие атмосферные ливни (ШАЛ), представляющие собой каскады вторичных частиц, которые могут достигать в поперечном сечении сотен квадратных километров.
Энергия космических лучей может в сотни миллионов раз превышать энергию частиц, используемых в Большом адронном коллайдере в ЦЕРН. Это делает изучение атмосферных ливней особенно ценным для научного сообщества, так как позволяет заглянуть в процессы, недоступные для наблюдения на рукотворных ускорителях частиц. Одним из таких процессов является образование пятого состояния материи — кварк-глюонной плазмы, которую также планируется исследовать на новом ускорителе NICA в Дубне.
Ректор МИФИ Владимир Шевченко отметил: «Само название установки говорит о широком круге задач, которые можно с ее помощью решить. Это как фундаментальные, так и прикладные исследования. Проект команды наших молодых ученых интересен, масштабен и перспективен, а также поддержан финансово в рамках гранта Российского научного фонда».
Кроме того, исследование анизотропии одиночных мюонов может предоставить важные данные о состоянии атмосферы Земли. Высокая угловая и координатная точность МДМ позволяет использовать установку в качестве прецизионного стенда для изучения характеристик детекторов заряженных частиц.
На данный момент МДМ введён в эксплуатацию и начинает регистрировать события совместно с другими крупными детекторами комплекса НЕВОД, среди которых черенковский водный детектор объемом 2000 м³ и крупнейший в мире координатный детектор мюонов космических лучей ТРЕК, также разработанный командой молодых ученых проекта.
Заместитель директора Российского научного фонда Андрей Блинов отметил важность поддержки как фундаментальных, так и прикладных исследований, добавив, что 73% исполнителей проектов — это молодые ученые. Он недавно посетил научные лаборатории МИФИ и встретился со студентами, обсуждая актуальные достижения и перспективы проектов.
