El Gran Colisionador de Hadrones y el problema que Rusia está a punto de resolver

Así lo informó el servicio de prensa de la Universidad.

Una de las principales tareas de la física experimental en la actualidad es el estudio de los hadrones, partículas que interactúan fuertemente, obtenidas en los aceleradores por medio de la colisión de protones. Después de la colisión, los hadrones se mueven con las trayectorias de pequeños ángulos hacia los protones, lo que, según los científicos, dificulta su estudio. Hasta el momento, no existen detectores que permitan distinguir entre diferentes tipos de partículas con tales trayectorias.

Para obtener información sobre el género de estas partículas, los científicos ponen en su camino dispositivos especiales, que se llaman radiadores. En el área del radiador se produce la llamada radiación de transición, un efecto electromagnético causado por la transición de una partícula cargada de un medio a otro. Su análisis, explicaron los científicos, es clave para escoger y estudiar diferentes tipos de hadrones.

Por primera vez en el mundo, los científicos de MEPhI lograron encontrar una serie de soluciones teóricas y de ingeniería que hacen posible crear un detector de radiación de transición (TRD) ​​basado en semiconductores altamente granulados. La parte experimental del estudio se llevó a cabo en el detector SPS del Gran Colisionador de Hadrones.

"La zona de varios grados en dirección a los protones en colisión, en la que sería posible rastrear la formación de diferentes tipos de hadrones, sigue siendo en gran medida un "punto ciego" de las investigaciones en el LHC. El trabajo en esta área permitirá penetrar más profundamente en la estructura del protón y estudiar las partículas dentro del mismo, al igual que su interacción recíproca. Además, solo después de entender este problema es posible resolver la paradoja de la física de las partículas cósmicas, que aún no tiene una explicación adecuada: el cambio del espectro de partículas a altas energías hasta 10 E 17 eV", – dijo el investigador principal del Departamento de Física de Partículas Elementales de MEPhI, Piotr Teterin.

Por primera vez, los especialistas de MEPhI estudiaron las distribuciones espectral-angulares de la radiación de transición, así como las expresiones analíticas para sus distribuciones angulares. Eso permite crear detectores de nuevo tipo para la identificación de partículas.

"Hemos realizado mucho trabajo experimental y teórico para buscar nuevos efectos y métodos. Basándonos en cálculos de modelos realistas del TRD, hemos mostrado la posibilidad de determinar los espectros de hadrones con un porcentaje concreto de precisión. Realmente es un avance que debería desempeñar un papel central en los experimentos planeados en el LHC", dijo Piotr Teterin.

Según los científicos, resulta que los efectos de interferencia en los radiadores de multicapa cambian el ángulo principal en el que se genera la radiación de transición, mientras que su dependencia de la masa de partículas puede diferir mucho de lo que generalmente está aceptado.

Además, como parte del estudio, los científicos de MEPhI han desarrollado nuevos radiadores y prototipos de detectores de varias clases, incluidos los detectores de semiconductores de alta resolución.        

En el futuro, los científicos planean crear, junto con el Instituto Central de Investigación Nuclear en Dubná y una de las colaboradoras del CERN, MediPix, un detector de radiación de transición de alta calidad con la capacidad de rastrear partículas con precisión para experimentos en física de alta energía y rayos cósmicos.

Este trabajo cuenta con el apoyo de la Fundación Científica de Rusia, proyecto No. 16-12-10277.