Description

В цели работ Лаборатории входят теоретические исследования и экспериментальный поиск сигнатур источников рождения частиц нового типа и новых физических явлений слияния кварк-глюонных струн, которые могут образовываться в столкновениях релятивистских ядер в экспериментах на коллайдерах, а также поиск возможного фазового перехода сильно взаимодействующей материи при определённых плотностях энергии в области взаимодействия. Данные исследования имеют также значение для подготовки к анализу будущих экспериментов по столкновениям тяжелых ядер MPD (Multi-Purpose detector) и SPD (Spin Physics Detector) на строящемся коллайдере NICA.
Объекты исследования: ядерная материя при экстремально высоких плотностях энергии и температурах; процессы множественного рождения частиц в адронных столкновениях; рождение страннных, мультистранных и очарованных частиц; алгоритмы анализа и моделирования данных экспериментов в области физики высоких энергий; распределённая GRID-среда; современные быстрые детекторы на микроканальных пластинах и электроника высокого (субнаносекундного) временного разрешения; технологии монолитных кремниевых пиксельных детекторов для установок класса мега-сайенс в экспериментах на коллайдерах.
Методология работ Лаборатории включает в себя три взаимосвязанные задачи:
1.Теоретические исследования процессов образования кластеров кварк-глюонных струн в релятивистских столкновениях адронов.
2.Проверка теорий с использованием новейших экспериментальных данных.
3.Разработка детектирующих систем для мегасайенс установок.

План работ Лаборатории на 2024 г. утвержден Приказом от 10.07.2024 №9917/1 «Об утверждении плана работы коллектива Лаборатории физики сверхвысоких энергий СПбГУ».

Key findings for the project

В отчетный период (2024 г.) в рамках направления работы по разработке новых, модернизации и поддержке существующих подсистем детекторов элементарных частиц получены следующие новые научные результаты:
1. Предложена процедура оптимизации параметров детекторных установок с использованием искусственных нейронных сетей.
2. Разработано новое устройство для быстрого выделения центральных столкновений на основе шевронных сборок и электроники на основе FPGA.
3. Разработаны и созданы сверхлегкие углекомпозитные структуры поддержки и охлаждения современных кремниевых детекторов, проведены исследования термо-механических параметров, создано три экспериментальных стенда.
4. Разработано новое устройство для быстрого выделения центральных столкновений на основе шевронных сборок и электроники на основе FPGA.
5. В рамках работ по созданию вершинного детектора (ВД) эксперимента MPD на коллайдере NICA, разработана модель шестислойной конструкции ВД на основе кремниевых тонких и ультратонких пиксельных детекторов в качестве первых трех слоев.
6. Cоздан новый экспериментальный стенд для изучения процессов охлаждения ультратонких пиксельных детекторов МАПС в соответствии с шестислойной геометрией вершинного детектора эксперимента MPD. Разработана система распределения холодного азота по слоям для обеспечения оптимального съёма тепла.
7. Исследована идентификационная способность шестислойного ВД при реконструкции распадов мезонов D+, D0 и D+s мезонов, рождающихся в ядро-ядерных столкновениях при энергии коллайдера NICA.
8. В ходе экспериментальных работ получены данные о эффективности срабатывания пиксельных детекторов (на прямых треках), при их облучении пучками протонов в диапазоне энергий от 200 МэВ до 1 ГэВ.
9. Проанализированы потери энергии тяжелых фрагментов в адронном калориметре PSD установки MPD и выявлен ряд различий в моделях, используемых для восставновления информации.
Вывод: разработанные в СПбГУ технологии имеют значение для создания экспериментальных установок на коллайдере NICA и могут быть применены в медицине, в частности, при разработке протонного томографа (pCT).
В отчетный период (2024 г.) в рамках анализа экспериментальных данных по исследованиям кварк-глюоной плазмы в pp-, р+А и ядро-ядерных столкноений получены следующие новые научные результаты:
В модели взаимодействующих цветовых струн рассчитаны быстротно-азимутальные корреляции в pp и p+Pb столкновениях и произведено сравнение с экспериментальными данными ALICE. Изучены флуктуации поперечного импульса в pp- и ядро-ядерных столкновениях в модели UrQMD.
На основе доступных экспериментальных данных по спектрам странных и мультистранных частиц, измеренным для центральных столкновений тяжелых ионов в широкой области энергий столкновений, вычислены величины средних поперечных энергий. Установлено, что отношения поперечных энергий для различных частиц, рождающихся в центральных столкновениях релятивистских ядер, практически постоянны в диапазоне энергий столкновения на пару нуклонов √sNN =39 ГэВ -- 2760 ГэВ. Последнее представляет собой новый материал для последующего теоретического анализа свойств и процессов адронизации кварк-глюоной плазмы.
В отчетный период (2024 г.) в рамках разработки теорий столкновений релятивистских ядер получены следующие новые научные результаты:
Разработан новый подход для расчёта распределений по множественности на основе мульти-померонной модели, применённой к pp столкновениям. Показано наличие осцилляций модифицированных комбинантов.
Показано, что стандартная реджевская схема не может количественно описать экспериментальные данные на БАК. Доказывается недостаточность упрощающих предположений для описания сечений при высоких энергиях.
Расширена термальная модель мультипомеронного обмена для описания рождения частиц с конечной массой, описаны корреляционные функции и спектры в pp и Pb+Pb столкновениях, а также сильно-интенсивные переменные.
В модели взаимодействующих цветовых струн рассчитаны быстротно-азимутальные корреляции в pp и p+Pb столкновениях и произведено сравнение с экспериментальными данными ALICE. Изучены флуктуации поперечного импульса в pp- и ядро-ядерных столкновениях в модели UrQMD.
Для целей сканирования фазовой диаграммы сильновзаимодействующей материи и изучения фазового перехода между адронным газом и кварк-глюонной плазмой, а также поиска критической точки разработан подход пособытийного определения термодинамических параметров, продемонстрирована самосогласованность метода и определена его разрешающая способность (15%) в широком диапазоне температуры и бариохимического потенциала.
Выполнено обобщение оригинального теоретического подхода, разработанного в СПбГУ ранее для микроскопического описания кумулятивных явлений в протон-ядерных взаимодействиях и учитывающего только взаимодействие нуклона с флуктоном, на случай взаимодействия двух флуктонов при столкновении ядер. Разрабатываются предложения по использованию данного нового подхода в экспериментах мега-сайенс проекта NICA.
В условиях завершения сотрудничества с ЦЕРН в Лаборатории физики сверхвысоких энергий СПбГУ в 2024 году продолжались работы по ранее взятым обязательствам и в соответствии с планами по проектам гранта СПбГУ и двух грантов РНФ. Кроме того, эти работы велись с учетом возможного использования накопленного опыта для подготовки в экспериментах мега-сайенс проекта NICA.
Плановые показатели деятельности Лаборатории за отчетный период (2024 г.) достигнуты в полном объеме, подробная информация представлена в Приложении № 1 к настоящему отчету.
Short titleLAB
AcronymLAB-2025
StatusActive
Effective start/end date1/01/2531/12/25

ID: 134553326