НЕВОД
Материал из Энциклопедия МИФИ
Содержание |
[править] История и принцип действия установки
История создания детектора берёт своё начало в 1977 году, когда впервые была предложена идея создания нейтринного водного детектора на поверхности Земли. В черенковском детекторе непосредственно фиксируется черенковское излучение от заряженных частиц, проходящих через воду (в основном мюонов), а вот источниками мюонов, вполне может быть и нейтрино. Главная идея была в том, что если мюон приходит на детектор снизу, из под земли, то можно с достаточной уверенностью утверждать, что он не связан с космическими лучами и причиной его возникновения является именно нейтрино. Параллельно на детекторе можно изучать и мюоны, прилетевшие сверху, возникающие на высоте 15-20 км от земли, вследствие космического излучения. Строительство корпуса было завершено в 1988 году, до 1990 шло его оснащение, после чего началось создание непосредственно детектора. НЕВОД поэтапно вводился в эксплуатацию в течение 1993-1994 годов. С помощью детектора проводились исследования различных компонент космических лучей, была доказана возможность самой регистрации нейтрино на поверхности Земли (несколько нейтрино все-таки удалось поймать), были произведены исследования многочастичных событий в широком интервале зенитных углов, а также осуществлена разработка и развитие метода спектров локальной плотности мюонов для исследования ШАЛ (широкого атмосферного ливня заряженных частиц).
[править] НЕВОД сейчас
В настоящее время НЕВОД, несмотря на свое название, уже практически не занимается ловлей нейтрино. Принципиальная возможность доказана, а конкурировать с более крупными детекторами, например с расположенным на Байкале, просто бессмысленно. Поэтому все силы брошены на изучение ионизирующего космического излучения, в основном мюонов.
В настоящее время создаётся новая регистрирующая система детектора.
[править] Собственно, бассейн
Водный резервуар с внутренними размерами 9x9x26 м3. Вода постоянно очищается, дабы добиться высокой её прозрачности. Именно из-за работы этих установок сотрудники НЕВОДа вынуждены нести круглосуточные дежурства.
[править] Регистрирующая система черенковских датчиков
Для черенковского детектора важно определить с минимальными искажениями направление пришедшего света. В 1970-х годах в Японии для этих целей разработали фотоумножитель сферической формы. С какой бы стороны ни падал свет, площадь фотокатода под любым углом одинакова, что позволяло с высокой точностью проводить измерения. По тем временам прибор стоил 3 200 долларов. Один фотоумножитель был подарен НЕВОДу. Закупить такие за границей не было возможности, наладить производство у себя — сложно и дорого. Студенты МИФИ решили собственными силами создать эквивалентный, но более дешёвый измерительный прибор. Взяв шесть обычных фотоумножителей (стоили тогда по 160 рублей), они соединили их по прямоугольным осям координат и разместили внутри получившегося модуля электронные системы мониторинга и регистрации частиц. Испытания показали, что, начиная с расстояния в один метр, отклик модуля практически не зависит от угла падения излучения. Так был создан КСМ (квазисферический модуль), аналог иностранного прибора, ничуть не уступающий по своим характеристикам. В 1988 году разработка КСМ была удостоена премии Ленинского комсомола.
Регистрирующая система черенковского водного детектора размещена в водном резервуаре и представляет собой пространственную решетку, в узлах которой располагаются КСМ, регистрирующие черенковское излучение с любого направления с практически одинаковой эффективностью. Конструктивно решетка сформирована из вертикальных гирлянд, состоящих из 3 или 4 модулей. Размеры водного резервуара позволяют разместить до 19 таких плоскостей, 67 гирлянд, 241 КСМ. Так как экспериментальный комплекс НЕВОД является первым черенковским водным детектором на поверхности Земли и играет роль прототипа будущих крупномасштабных установок, при его конструировании предусматривалась возможность использования различных схем расположения и ориентации модулей. Триггерная система позволяет выделять различные классы событий по количеству и расположению, сработавших КСМ.
Система сбора и обработки данных позволяет записывать всю необходимую информацию для последующей реконструкции заряженных событий.
Для калибровки фотоумножителей модулей в течение длительных сеансов измерений используется система калибровочных телескопов (СКТ), которая включает в себя верхние сцинтилляционные счетчики, расположенные на крышке водного бассейна, и нижние, расположенные на дне бассейна. Любые пары этих счетчиков представляют собой узконаправленные телескопы, которые позволяют калибровать квазисферические модули по черенковскому излучению выделенных мюонов. Каждый счетчик представляет собой герметичный корпус, внутри которого расположена сцинтилляционная пластина размером 20x40x1 см, ФЭУ и предусилитель. Световые вспышки, генерируемые частицами в сцинтилляторе, собираются посредством конических световодов на фотокатоды фотоумножителей ФЭУ-85, сигнал с которых усиливается и посылается на внешнюю триггерную систему.
[править] Мюонные годоскопы
[править] УРАГАН
На крыше бассейна установлены блоки мюонного годоскопа УРАГАН. Годоскоп УРАГАН состоит из отдельных горизонтальных модулей (так называемых «супермодулей»), площадью 11.5 кв.м. каждый, расположенных на крышке водного черенковского детектора НЕВОД (173 м над уровнем моря). Каждый модуль состоит из восьми слоев газоразрядных камер, оснащенных системой внешних считывающих полосок-стрипов (2560 X + 2304 Y каналов в одном супермодуле) с шагом 1.0 см и 1.2 см в проекциях X и Y соответственно. Слои камер разделены пенопластовыми пластинами толщиной 5 см. Слой представляет собой сборку из 20 стримерных камер, каждая из которых состоит из 16 трубок квадратного сечения 9х9 кв.мм. и длиной 3.5 м, заключенных в один пластиковый корпус. Камеры работают в режиме ограниченного стримера, который обеспечен выбором специальной трехкомпонентной газовой смеси (аргон, углекислый газ и n-пентан) и соответствующим рабочим напряжением. Заряженные частицы (мюоны), проходящие через газовые камеры, вызывают стимерный разряд, который индуцирует сигналы на стрипах. А поскольку полоски расположены крест-накрест, то по пересечению сработавших полосок становится возможным определить точное место попадания частицы. Далее, та же частица детектируеся другими, нижележащими слоями супермодуля. По смещению координат можно определить ее траекторию. Каждый супермодуль размещается на отдельной подвижной платформе, что позволяет менять положение супермодулей относительно друг друга и детектирующей системы черенковского водного детектора НЕВОД.
[править] ДЕКОР
По бокам бассейна размещены модули бокового координатного детектора ДЕКОР для ловли все тех же мюонов.
Создание его началось в 1992 году, когда было заключено соглашение с Институтом космогеофизики (Турин, Италия) о создании вокруг бассейна координатного детектора большой площади. Сами работы по созданию бокового координатного детектора (ДЕКОР-Б) были начаты в 1995 году и завершены в 1999 г. В 2001 году были закончены работы по созданию верхнего координатного детектора ДЕКОР-В. Всего было смонтировано 8 "супермодулей", состоящих из 8 слоев стримерных трубок, общей площадью 70 кв.м. Стриповая система съема информации позволяет локализовать место прохождения частицы с точностью ~ 1 см по каждой координате.
Работа годоскопов вместе с черенковским детектором в бассейне (то есть одна и та же заряженная частица регистрируется и на влете в бассейн и на вылете, и непосредственно при пролете бассейна) позволяет получать гораздо более существенную информацию для измерения ее энергии. Размещение же детекторов по бокам бассейна позволяет обнаруживать частицы, пришедшие под большими зенитными углами, то есть расстояние до точки их образования может быть до 500-600 км. Таким образом, с помощью бокового детектора можно детектировать ливни заряженных частиц, начинающиеся, например над Петербургом.
[править] Научно-образовательный центр НЕВОД
Научно-образовательный центр «Невод» создан 15 октября 1962 году как Мюонная лаборатория кафедры №7. В этот день в МИФИ начались работы по созданию ионизационного калориметра для исследования космических лучей. Удивительно, но эта лаборатория единственная ухитрилась остаться в доме Юшкова после переезда института на Каширское шоссе. 1 декабря 1962 года, в день когда вышло постановление о Совета Министров СССР о том, что МИФИ должен в пятидневный срок освободить дом Юшкова, в лаборатории планировали начать работу по укладке первого слоя ионизационных камер и железных пластин весом по 60 кг в собранную к этому моменту ферму установки. Не желая терять разбирать уникальный прибор, сотрудники лаборатории заняли круговую оборону и в пятидневный срок уложили пять слоев ионизационных камер и восемь тонн железа, собрав, таким образом, 20% установки и тем самым практически саботировав переезд. Это произвело впечатление и заместителем председателя Совета Министров СССР было принято решение оставить за МИФИ помещения на ул. Кирова д. 21, в котором работала мюонная лаборатория. Лаборатория задержалась там на 26 лет, официально покинув старое здание МИФИ только 4 октября 1988 года.
В настоящий момент научно-образовательный центр, является структурным подразделением МИФИ. В этом центре проходят УИР, выполняют курсовые проекты, преддипломную практику и дипломное проектирование студенты 7-11 семестров почти всех факультетов МИФИ (в частности, практикум на НЕВОДе входит в расписание всех семестров факультета С). Ряд выполненных исследований был отмечен призами на конкурсах студенческих работ.
[править] Основные направления научных исследований
- Физика космических лучей высоких энергий
- Нейтринная физика
- Физика Солнца и солнечно-земных связей
- Мюонная диагностика верхних слоев атмосферы и магнитосферы
[править] Контакты НОЦ НЕВОД
Руководитель - Петрухин Анатолий Афанасьевич, тел. (495) 323-90-40, комната 47-215.
Заместитель руководителя - Кокоулин Ростислав Павловлович, тел. (495) 323-92-60, комната 47-212.
Заместитель руководителя - Яшин Игорь Иванович, тел. (495) 323-92-52, комната 47-202.
Главный инженер - Чепик Евгений Яковлевич, тел. (495) 323-92-59, комната 47-201.
Заведующая учебной лабораторией - Барбашина Наталья Сергеевна, тел. (495) 323-90-40, комната 47-215.
Материально ответственная - Чернова Лариса Николаевна, тел. (495) 323-92-59, комната 47-201.
Администратор сети - Чернов Дмитрий Викторович, тел. (495) 323-92-58, комната 47-213.
[править] Ссылки
 | Эта статья является одной из статей с главной страницы Энциклопедии МИФИ. |