Следующая темаПредыдущая тема
 Перейти в данной теме к
 cотрудничеству по теме
Вернуться к направлениюВернуться к содержанию
02-2-1124-2015/2017
Приоритет:1
Статус: Одобрена

Поиск новой физики в экспериментах на интенсивных пучках мюонов Фермилаб

Руководитель темы:    Глаголев В.В.
Научный руководитель темы:     Будагов Ю.А.

Участвующие страны и международные организации:

Беларусь, Болгария, Грузия, Италия, Россия, Словакия, США, Украина.

Изучаемая проблема и основная цель исследований:

Эксперимент Mu2e посвящен поиску процесса с нарушением лептонного числа для заряженных лептонов µ - N e - N, в котором мюон когерентно переходит в электрон в поле ядра. При наличии массы у нейтрино данный процесс возможен, но остается ненаблюдаемым, т.к. вероятность пропорциональна (Delta m 2ij/M 2W) 2, где Delta m 2ij разница квадратов масс i-ой и j-ой нейтринных собственных состояний, а MW - масса W-бозона. Предсказанные вероятности для процессов µ - N e - N и µ + e +gamma составляют ~10-50. Эти процессы являются теоретически безупречными объектами при поисках новой физики (НФ). Во многих моделях НФ, включающих массивные нейтрино, вероятности этих процессов существенно увеличиваются и становятся доступными для наблюдений.
Аномальный магнитный момент мюона aµ может быть вычислен с большой точностью и измерен в эксперименте Фермилаб. Этот эксперимент получил название "мюон g-2". Сравнение данных эксперимента и предсказаний Стандартной модели (СМ) обеспечит достоверный поиск НФ. Разница между измерением и предсказанием на данный момент Delta aµ = (255 ± 80)x 10 -11 (3.2 sigma) является наиболее цитируемым результатом и, возможно, предвестником НФ в Тэвной области энергий. Различные объяснения этой разницы, в том числе суперсимметрией, внутренней структурой лептонов, петлями частиц темной материи и т.д., хорошо обоснованы теоретически в каждой из этих моделей. Улучшение точности этого измерения в 4 раза позволит понять наблюдается ли отклонение от СМ и если да, то в пользу какой из предложенных теоретиками моделей.

Ожидаемые результаты по завершении этапов темы или проектов:
  1. Mu2e: Проведение НИОКР по выбору элементов кристаллического сцинтилляционного э.м.кало-риметра и вето системы. Участие ОИЯИ в моделировании, создании и тестировании этих систем.
    Окончательный выбор типа и геометрии элемента годоскопического электромагнитного калориметра установки и начало массового производства этих элементов. В качестве кандидатов рассматриваются кристаллы типа LYSO, BaF2 и CsI. Калориметр должен быть быстрым (фронт сигнала примерно 1 нсек) для включения в тригер и обладать хорошим энергетическим разрешением (примерно 5% для 100 МэВ электронов). Будут уточнены форма и размеры элементов, будут выбраны фотодетекторы и создана соответствующая электроника, проведены тесты на радиационную стойкость. Полное количество кристаллов в калориметре составит примерно 2000 шт.
    Будет определена окончательная конфигурация вето системы, составленной из пластических экструдированных сцинтилляторов до 4.5 м длиной и съемом информации с помощью спектросмещающих волокон, для достижения эффективности регистрации космических мюонов 99.99%. Будет проведено тестирование элементов электроники и фотодетекторов на радиационную стойкость.
    По завершению этапа темы должно начаться массовое производство и тестирование элементов этих систем с активным участием сотрудников ОИЯИ в Фермилабе и других лабораториях США, а также в ОИЯИ.

  2. Muon g-2: Участие ОИЯИ в создании системы сбора данных. Проведение НИОКР для выбора оптимальных строу-детекторов установки.
    Создание части системы сбора данных, ответственной за визуализацию принимаемой информации и проведение on-line контроля качества поступающих данных. Участие в НИОКР по трековым строу-детекторам эксперимента Muon g-2 для создания оптимального трекера. Участие в запуске и проведении эксперимента, обработке данных.
Ожидаемые результаты по этапам темы или проектам в текущем году:
  1. На основе проведенного моделирования выбор оптимального кристалла и его размеров для э.м. калориметра установки Mu2e.

  2. Проведение тестов на гамма источниках и на пучке электронов сборки элементов э.м. калориметра типа CsI и BaF2.

  3. Тестирование сцинтилляционных стрипов различного сечения со съемом информации с помощью спектросмещающих волокон для определения оптимальной геометрии счетчиков. Выбор наполнителя для отверстий стрипов с целью увеличения светосбора.

  4. Создание рабочей версии программы on-line контроля и визуализации данных для эксперимента Muon g-2 и интеграция ее в общую систему сбора данных.

  5. Участие в испытаниях элементов детектора на радиационную стойкость.

Проекты по теме:
  Название проекта Руководитель проекта Приоритет проекта
(сроки реализации)
1. Поиск новой физики в экспериментах на интенсивных пучках мюонов Фермилаб Глаголев В.В.1   (2015-2017)

Основные этапы темы:
Этап темы или эксперимент Руководители Статус проекта или эксперимента
  Лаборатория или другие
подразделения ОИЯИ
Ответственные от лаборатории		Основные исполнители
1. Эксперимент Mu2e Глаголев В.В.
R&D
Реализация
  ЛЯП
  		Артиков А.М.,  Атанов Н.В.,  Атанова О.С.,  Азарян Н.С.,  Баранов В.Ю.,  Батусов В.Ю.,  Будагов Ю.А.,  Чохели Д.Ш.,  Давыдов Ю.И.,  Демин Д.Л.,  Флягин В.Б.,  Гуськов Д.С.,  Харжеев Ю.Н.,  Коломоец В.И.,  Коломоец С.М.,  Кульчицкий Ю.А,  Ляблин М.В.,  Романов В.М.,  Сазонова А.В.,  Шалюгин А.Н.,  Симоненко А.В.,  Студенов С.Н.,  Суханова А.К.,  Суслов И.А.,  Терещенко В.В.,  Терещенко С.В.,  Титкова И.В.,  Усубов З.У.
  ЛТФ
  		Казаков Д.И.,  Козлов Г.А.,  Тарасов О.В.
  ЛИТ
  		Кореньков В.В.,  Ужинский В.В.
  ЛФВЭ
  		Галоян А.
2. Эксперимент Muon g-2 Хомутов Н.В.
R&D
Реализация
  ЛЯП
  		Баранов В.А.,  Дугинов В.И.,  Грицай К.И.,  Коренченко А.С.,  Кравчук Н.П.,  Кучинский Н.А.,  Мамедов Т.Н.,  Руденко А.И.,  Вольных В.П.
  ЛФВЭ
  		Мовчан С.А.
  ЛРБ
  		Крылов В.А.


Сотрудничество по теме:
Страна или
международная
организация		 Город Институт или
лаборатория 		Участники Статус
Беларусь Минск НЦ ФЧВЭ БГУ Батурицкий М.А. + 2 чел. Совместные работы
    "ИНТЕГРАЛ" Шведов С.В.
Белоус А.И. + 2 чел. 		Совместные работы
Болгария София SU Чижов М.В. Совместные работы
Грузия Тбилиси ИФВЭ-ТГУ Чохели Д.Ш. Совместные работы
Россия Москва, Троицк ИЯИ РАН Джилкибаев Р.М.
Матушко В.Л. 		Совместные работы
  Гатчина ПИЯФ Косьяненко С.В.
Суворов В.М. 		Совместные работы
Словакия Братислава CU Дубничкова А.З. Совместные работы
    IP SAS Дубничка С.
Бартош Е.
Адамусцин К.
Липтай А. 		Совместные работы
Украина Харьков ИСМА НАНУ Бояринцев А.Ю.
Гринев Б.В.
Гектин А.В.
Сидлецкий О.Ц. 		Совместные работы
Италия Фраскати INFN LNF Мишетти С.
Хаппачер Ф. 		Протокол
  Пиза UniPi Беллетини Дж.
Бедески Ф. 		Совместные работы
    INFN   Совместные работы
США Батавия Fermilab Глензинский Д.
Рей Р.
Чирхард Р.
Мурат П.
Велев Г.
Члачидзе Г.
Полли К. 		Соглашение
  Лексингтон UK Горриндж Т. Совместные работы
  Шарлотсвилл UVa Дукес С.
Групп К.
Оксузян Ю.
Почанич Д. 		Совместные работы
Следующая темаПредыдущая тема

 Вернуться в начало темы
Вернуться к направлениюВернуться к содержанию