Модернизация Большого Адронного Коллайдера под названием High-Luminosity upgrade (HL-LHC) кардинально увеличит количество и темп столкновений протонов в области датчиков эксперимента ATLAS, что даст возможность ученым-физикам исследовать некоторые из самых редких и экзотических явлений и процессов во Вселенной. Однако, такое увеличение мощности коллайдера подразумевает такое повышение уровня радиации и увеличение количества данных с которыми старые датчики эксперимента попросту не смогут справиться. Для решения этой проблемы прямо сейчас на коллайдере ведется сборка и монтаж новой системы датчиков, получившей название Muon New Small Wheel (NSW), которая является результатом десятилетия проектно-конструкторских работ.
Система NSW состоит из двух идентичных датчиков, имеющих форму большого колеса, которые устанавливаются на противоположных сторонах экспериментальной камеры эксперимента ATLAS. Датчики NSW получили свое название по аналогии с предыдущими датчиками, которые имели диаметр 25 метров и назывались «большими колесами», но каждый из датчиков NSW имеет диаметр 10 метров и весит около 100 тонн.
Но не размер датчика имеет большое значение для ученых. Главное заключается в функциональности, обеспечиваемой двумя инновационными разработками, детекторами двух типов — MM (micromega) и sTGC (small-strip thin-gap chamber). Комбинация двух разных типов детекторов позволит регистрировать и измерять параметры элементарных частиц с более высокой скоростью и в большем динамическом диапазоне, чем это было возможно ранее.
Каждое колесо датчика NSW состоит из 16 секторов, каждый из которых содержит по два слоя детекторов MM и sTGC. Детекторы расположены группами по четыре, что дает всему датчику некоторую полезную избыточность, которая позволит отфильтровать помехи, шумы и случайные события, прослеживая путь частиц-мюонов через объем датчика. Общее количество каналов измерений от датчиков MM равно двум миллионам, а от датчиков sTGC — 350 тысяч.
Отметим, что камеры с датчиками MM и sTGC изготавливались в совершенно различных местах, в институтах, лабораториях и университетах девяти стран: Канады, Чили, Китая, Франции, Германии, Греции, Израиля, Италии и России. Собранные камеры были доставлены в Женеву, где была выполнена тщательная проверка и окончательный монтаж колес датчиков NSW.
Монтаж первого колеса NSW «A» был закончен еще в мае 2021 года, после чего началась процедура его установки под землей. А команда инженеров тем временем приступила к сборке второго колеса NSW «С», которая была завершена 14 октября. За период со 2 июня по 12 октября был проведена процедура демонтажа старых 25-метровых датчиков и подготовка места к установке новых датчиков.
Все процедуры по установке и тестированию датчиков NSW на месте будут завершены к началу третьего периода работы коллайдера Run 3, который стартует в следующем году. Но полностью все их возможности будут раскрыты лишь после очередного периода модернизации, LS3, запланированного на 2025 год, после которого коллайдер HL-LHC выйдет на полную мощность.
