THEME 02-2-1144-2021

Поиск доказательств новой физики за пределами Стандартной Модели с помощью измерения безнейтринного когерентного перехода мюона в электрон (μ → e конверсии) в поле ядра алюминия.

Проекты по теме:

Наименование проекта

Руководитель проекта

Шифр проекта

COMET

Цамалаидзе З.

02-2-1144-1-2021/2024

Проекты:

Наименование проекта

Руководитель проекта

Статус

Лаборатория (Подразделение)

Ответственные от лаборатории

COMET

Цамалаидзе З.

R&D
Реализация

ЛЯП

Адамов Г., Артиков А.М., Бойков А.В., Васильев И.И., Величева Е.П., Волков А.Д., Дугинов В.Н., Евтухович П.Г., Евтухович И.Л., Зимин И.Ю., Калинников В.А., Канева Е.С., Павлов А.В., Сабиров Б.М., Самарцев А.Г., Симоненко А.В., Терещенко В.В., Терещенко С.В., Хубашвили Х., Цверава Н., Чохели Д.Ш.

ЛИТ

Годеридзе Д., Хведелидзе А.

ЛТФ

Азнабаев Д., Исадыков А.Н., Козлов Г.А.

ЛФВЭ

Байгарашев Д., Еник Т.Л.

Краткая аннотация и научное обоснование:

Процессы с нарушением лептонного числа в секторе заряженных лептонов (CLFV), обеспечивают весомый вклад в поиск новой физики с чувствительностью к параметрам широкого спектра новых физических моделей – SUSY, дублетов Хиггса, дополнительных размерностей и, в частности, моделей, объясняющих иерархию масс нейтрино и асимметрию материи – антиматерии Вселенной через лептогенез. Наиболее чувствительное исследование CLFV обеспечивается экспериментами, которые используют высокоинтенсивные мюонные пучки для поиска переходов CLFV мюона в электрон μ⁺→e⁺γ (эксперимент MEG в PSI); μ⁺→e⁺e^-e⁺ (эксперимент Mu3e в PSI) и когерентная безнейтринная конверсия мюона в электрон в поле ядра μ^-N→e^-N (эксперимент COMET в J-PARC).

Эксперимент COMET будет реализован в двух фазах, Фаза-I и Фаза-II. Экспериментальная цель чувствительности для этого процесса в Фазе-I эксперимента cоставляет 3.1 × 10^-15, или с 90%-ой вероятностью верхний предел 7 × 10^-15, что в 100 раз превышает существующий предел. Ожидаемое число фоновых событий равно 0,032. Для достижения целевой чувствительности и фонового уровня будет использоваться протонный пучок мощностью 3,2 кВт 8 ГэВ от
J-PARC. Два типа детекторов, CyDet и StrECAL, будут использоваться для обнаружения событий преобразования µ-e и для измерения фоновых событий, связанных с пучком, с учетом Фазы-II эксперимента соответственно.

Целью полного эксперимента является SES 2,6×10^-17, которую мы называем Фазой-II. Эта конечная цель чувствительности в 10 000 раз лучше, чем текущий экспериментальный предел B(μ^- + Au → e^- + Au) ≤ 7×10^-13, полученный с помощью SINDRUM-II на PSI.

Ученые ОИЯИ успешно участвуют в подготовительном этапе в эксперименте COMET. Для эксперимента СОМЕТ Фаза-I сотрудники ОИЯИ изготовили и протестировали в соответствии требованиям весь комплект
9.8-миллиметровых строу-трубок, около 2700 шт., а для COMET Фаза-II изготовят весь комплект 5-миллиметровых строу-трубок, примут активное участие в создании всего трекера установки, калориметра и вето-системы CRV, также в сборке и обслуживании детекторов, в анализе данных.

Ожидаемые результаты по завершении проекта:

Производство всех строу-трубок. Различные процедуры проверки трубок на давление, утечку газа и удлинение, в соответствии с требованиями COMET.
Проведение научно-исследовательских работ по строу-трубкам диаметром 5 мм и толщиной стенки 12 мкм для Фазы-II COMET. Для этой цели мы подготовили новую линию производства строу-трубок в ЛЯП.
Сборка, испытания и установка второй и третьей станции строу-трекера для Фазы-I.
Изготовление полномасштабной строу-станции для Фазы-I с новым видом строу-трубок.
Разработка и оптимизация метода калибровки кристаллов для калориметра, используемого в Фазе-I и Фазе-II COMET.
Сборка, испытания, установка и эксплуатация калориметра.
Выполнение полномасштабной программы научно-исследовательской работы по созданию системы CRV, позволяющей определить принципы и параметры ее построения. Изготовление, сборка, тестирование CRV для
Фазы-I.

Ожидаемые результаты по проекту в текущем году:

Участие в подготовке, инженерно-физическом запуске Фазы-I.
Научно-исследовательская программа по производству строу-трубок с толщиной стенки 12 мкм и диаметром
5 мм. Измерение всех механических свойств и разработка стандартов для контроля качества изготовленных новых строу-трубок диаметром 5 мм.
Завершение сборки, испытаний, калибровки, установки, испытаний космикой и технического обслуживания
2-3 станций строу-детектора для Фазы-I.
Производство строу-трубок (около 1000 шт.) для полномасштабного прототипа.
Изготовление и сборка полномасштабной строу-станции в ОИЯИ с новыми трубками (12 мкм, 5 мм).
Подготовка для массового производства и испытания строу-трубок для Фазы-II.
Разработка и оптимизация метода калибровки кристаллов для калориметра COMET с учетом особенностей эксперимента: наличие магнитного поля и калориметра высокого разрешения.
Участие в сборке, монтаже, испытаниях космикой и техническом обслуживании калориметра.
Участие в сборке и тестировании CRV для Фазы-I.
Участие в испытаниях пучком компонентов детектора для Фазы-I.
Моделирование комплексной детекторной системы (трекер, калориметр и т.д.).
Участие в инженерно-физических работах в Фазе-α.

Активности:

Наименование активности

Руководители

Статус

Лаборатория (Подразделение)

Ответственные от лаборатории

T2К-II

Давыдов Ю.И.

R&D
Реализация

ЛЯП

Артиков А.М., Баранов В.Ю., Бойков А.В., Васильев И.И., Глаголев В.В., Демин Д.Л., Киричков Н.В., Кисеева В.И., Колесников А.О., Красноперов А.В., Малышев В.Л.,
Попов Б.А., Суслов И.А., Терещенко В.В., Терещенко С.В., Хомутов Н.В., Шайковский А.В.

ЛТФ

Козлов Г.А.

Эксперимент Mu2e

Давыдов Ю.И.

R&D
Реализация

ЛЯП

Артиков А.М., Атанов Н.В., Атанова О.С., Баранов В.Ю., Бойков А.В., Васильев И.И., Глаголев В.В., Зимин И.Ю., Кисеева В.И., Колесников А.О., Малышев В.Л., Сазонова А.В., Суслов И.А., Терещенко В.В., Терещенко С.В., Шалюгин А.Н.

ЛТФ

Казаков Д.И., Козлов Г.А.

Эксперимент MEG-II

Хомутов Н.В.

Набор данных
Обработка данных

ЛЯП

Афанасьев К.Г., Давыдов Ю.И., Кравчук Н.П.,
Колесников А.О., Крылов В.А., Кучинский Н.А.,
Малышев В.Л., Рождественский А.М.

«Нейтринная платформа ЦЕРН»

Попов Б.А.

Набор данных
Обработка данных

ЛЯП

Атанов Н.В., Колесников А.О., Красноперов А.В.,
Любушкин В.В., Малышев В.Л., Терещенко В.В.,
Терещенко С.В.

Сотрудничество по теме:

Страна или международная организация	Город	Институт	Статус	Участники
Беларусь	Минск	БГУ	Совместные работы	Коваленко М.Н. + 5 чел.
			и обмен визитами
		ИФ НАНБ	Совместные работы	Орлович В.А.
			и обмен визитами	Шёлковый Д.В. + 4 чел.
		НИИ ЯП БГУ	Совместные работы	Мисевич О.В.
			и обмен визитами	Лобка А.С. + 3 чел.
		НПЦ НАНБ по материаловедению	Совместные работы и обмен визитами	Желудкевич А.Л. + 5 чел.
Болгария	София	SU	Совместные работы	Чижов М.В.
Великобритания	Дидкот	RAL	Совместные работы	Кларк Д. + 4 чел.
	Лондон	Imperial College	Совместные работы	Кларк Д. + 4 чел.
				Учида Иоши + 6 чел.
Германия	Дрезден	TU Dresden	Совместные работы	Зуреб К. + 4 чел.
Грузия	Тбилиси	GTU	Совместные работы	Ломидзе Д. + 6 чел.
		HEPI-TSU	Совместные работы	Девидзе Г. + 4 чел.
				Чохели Д.Ш.
		UG	Совместные работы	Гогилидзе С. + 2 чел.
Италия	Пиза	INFN	Совместные работы	Бедески Ф.
				Беллетини Дж. + 1 чел.
		UniPi	Совместные работы	Балдини А.
	Фраскати	INFN LNF	Совместные работы	Мишетти С.
				Сарра И.
				Хаппачер Ф.
Казахстан	Алма-Ата	ИЯФ	Совместные работы	Здоровец М. + 3 чел.
Россия	Москва	ФИАН	Совместные работы	Данилов М.В.
	Москва, Троицк	ИЯИ РАН	Совместные работы	Джилкибаев Р.М.
				Куденко Ю.Г.
				Матушко В.Л.
				Минеев О.В.
				Хабибуллин М.М.
				Хотянцев А.Н.
	Новосибирск	ИЯФ СО РАН	Совместные работы	Григорьев Д. + 6 чел.
		НГУ	Совместные работы	Бондар А. + 6 чел.
США	Батавия	Fermilab	Соглашение	Бернстайн Р.
				Глензинский Д.
				Кучке Р.
				Мукерджи А.
				Мурат П.
				Уитмор Дж. Чирхард Р.
	Лемонт	ANL	Совместные работы	Оксузян Ю.
	Пасадена	Caltech	Совместные работы	Хитлин Д. + 3 чел.
	Шарлотсвилл	UVa	Совместные работы	Групп К.
				Дукес С.
				Почанич Д.
Франция	Париж	IN2P3	Совместные работы	Капуста Ф. + 4 чел.
		LPTHE	Совместные работы	Гиганти К.
Чехия	Прага	CU	Совместные работы	Фингер М. + 4 чел.
Швейцария	Виллиген	PSI	Совместные работы	Ритт Ш.
	Цюрих	ETH	Совместные работы	Сгалаберна Д. + 5 чел.
Япония	Осака	Osaka Univ.	Совместные работы	Куно Ю. + 14 чел.
	Токай	JAEA	Совместные работы	Мацубара Ц. + 1 чел.
	Токио	UT	Совместные работы	Мори Т.
	Фукуока	Kyushu Univ.	Совместные работы	Тожо Дж. + 8 чел.
	Цукуба	KEK	Совместные работы	Михара С. + 18 чел.
				▲