Лаборатория кремниевых фотоумножителей

Научные результаты:

1. В ходе анализа данных эксперимента Belle найдено новое экзотическое чармоние подобное состояние, названное X*(3860), распадающееся на пару D-анти-D-мезонов по экзотическим кваркониеподобным состояниям Zb(10610) и Zb(10650). Впервые продемонстрировано, что состояния Zb(10610) и Zb(10650) являются виртуальными.
2. На данных эксперимента CMS, полученных при протон-протонных столкновениях с энергией 8 ТэВ в системе центра масс, проведено изучение возбужденных состояний В-мезонов и обнаружен распад B*s2(5840)0 --> B0 K0S.
3. При изучении тяжелых адронов, рождающихся в эксперименте CMS на БАК в протон-протонных столкновениях при энергии 13 ТэВ в системе центра масс, был обнаружен целый ряд распадов, а именно: распад Λ0b-бариона Λ0b --> J/psi Λ phi, распад B0s-мезона с образованием экзотического состояния X(3872) B0s --> X(3872) phi, распады B0 --> psi(2S) K0S π+π− и B0s --> psi(2S) K0S, а также обнаружен новый прелестно-странный барион, распадающийся по каналу Xi_b− π+π−.
4. Разработаны фотодетекторы нового поколения - новый тип кремниевых фотоумножителей на основе непланарной технологии.
5. Проведен анализ данных, полученных при испытаниях высокогранулярного сцинтилляционного адронного калориметра на основе КФЭУ, изготовленных коллективом НИЯУ МИФИ, с поглотителем из стали и из вольфрама. Впервые проведено сравнение характеристик адронных ливней в многослойных калориметрах с идентичными активными элементами, но разными поглотителями, и показана связь характеристик ливней со свойствами материалов.

Внедрение результатов исследования:

• Изготовлены кремниевые фотоумножители (КФЭУ) с рекордными параметрами по эффективности регистрации света.
• Разработаны и изготовлены прототипы КФЭУ по CMOS-технологии.
• Произведены сцинтилляционные ячейки прототипа адронного калориметра для детектора будущего линейного коллайдера.
• Проведена модернизация центральной и торцевых частей адронного калориметра эксперимента CMS с заменой фотодетекторов на кремниевые фотоумножители.
• Разработано и отлажено программное обеспечение для калибровки адронного калориметра CMS в условиях высокого уровня наложения событий. Разработанные программные модули включены в программное обеспечение эксперимента CMS.
• Разработан проект Боннеровского спектрометра с КФЭУ для контроля уровня радиационного фона в экспериментальном зале CMS.
• Разработана система космического вето из полос сцинтиллятора со считыванием света с помощью КФЭУ для эксперимента СОМЕТ (J-PARC, Япония), направленного на изучение мюон-электронной конверсии.
• Зарегистрированы 6 объектов интеллектуальной собственности.

Образование и переподготовка кадров:

• Организованы 8 зарубежных стажировок студентов и аспирантов.
• 9 ученых прошли профессиональную подготовку и повышение квалификации по направлению «Кремниевые фотоумножители».
• Подготовлены и защищены: 5 кандидатских диссертаций, 2 докторские диссертации, 4 дипломные работы специалиста, 3 выпускные квалификационные работы аспиранта, 3 выпускные квалификационные работы магистра, 14 выпускных квалификационных работ бакалавра.
• Разработаны и внедрены в образовательную программу НИЯУ МИФИ три курса лекций для магистров: «Modern Astroparticle Physics» (Д. Бессон), «Astroparticle Physics in Antarctica» (Д. Бессон), «Применение детекторов с кремниевыми фотоумножителями» (Е.В. Попова).
• Разработана и внедрена в курс «Применение детекторов с кремниевыми фотоумножителями» лабораторная работа «Измерение основных параметров кремниевых фотоумножителей».

Другие результаты:

• Получены 10 грантов.
• Выполнены 4 контрактные работы.

Сотрудничество:

• АО НПП «ПУЛЬСАР» (Россия): совместные исследования, разработка технологии изготовления кремниевых фотоумножителей по специальной технологии и по технологии CMOS.
• Научно-производственный комплекс «Технологический центр» (Россия): изготовление кремниевых фотоумножителей с рекордными параметрами по эффективности и по временным характеристикам.
• DESY (Германия): совместные исследования, студенческие обмены, создание и испытания калориметров нового поколения с высокой сегментацией для планируемых экспериментов.
• CERN (Швейцария): совместные исследования, студенческие обмены, модернизация адронного калориметра в эксперименте CMS. Сотрудник лаборатории Павел Парыгин является координатором группы эксплуатации адронного калориметра детектора CMS. Сотрудник лаборатории Сергей Поликарпов в течение двух лет (2019-2021 гг.) занимал должность координатора группы В-физических исследований коллаборации CMS.
• KEK (Япония): совместные исследования, анализ экспериментальных данных и разработка детекторных систем для экспериментов Belle и COMET.