Нейтронный реактор ПИК начал выход на мощность 10 мегаватт
Исследовательский нейтронный реактор ПИК, который находится Гатчине под Петербургом, вышел на следующую стадию энергетического пуска — его мощность начали повышать на уровень 10 мегаватт, а вывод реактора на рабочую мощность в 100 мегаватт планируется на 2022 год. О выводе реактора на энергетический режим работы говорится в сообщении на сайте Курчатовского института.
Реактор ПИК начали строить в 1976 году в Петербургском институте ядерной физики имени Константинова (ПИЯФ), который сейчас входит в состав Курчатовского института. Поток нейтронов, который он должен был генерировать, предлагалось использовать для высокоточных исследований структуры вещества — в частности, биологических молекул, которые сложно изучать с помощью рентгеновского или синхротронного излучения.
После аварии на Чернобыльской АЭС строительство было остановлено и возобновилось только в 2007 году. В феврале 2011 года состоялся физический пуск на мощности порядка 100 ватт — на минимальном контролируемом уровне мощности. Тогда же реактор был включен в программу «Мегасайенс», которая предусматривает поддержку строительства в России крупных научных установок с международным участием. В рамках этой программы также идет строительство коллайдера NICA в Дубне, планируется создание нового синхротрона в Протвино.
В конце февраля 2019 года было объявлено, что реактор прошел первую стадию энергетического пуска и выведен на энергию 100 киловатт. Тогда сообщалось, что выход на энергию в 1 мегаватт должен состояться до конца 2019 года.
В понедельник в ходе заседания Совета по науке и образованию президент Курчатовского института Михаил Ковальчук объявил, что начинаются тестовые эксперименты на первых пяти экспериментальных станциях реактора ПИК, две из которых созданы германскими учеными. Всего на реакторе планируется построить 25 экспериментальных станций. Как сообщила N + 1 представитель ПИЯФ, на этом этапе реактор начали выводить на уровень в 10 мегаватт. Один из участников проекта, в свою очередь, уточнил, что ранее реактор работал на мощности в 3 мегаватта. Затем ученые и инженеры начнут проверку работоспособности и управляемости реактора в этом интервале мощности. Полноценная научная работа на реакторе начнется после его вывода на мощность в 100 мегаватт, выход на эту ступень ожидается в 2022 году, сообщила представитель ПИЯФ.
Об истории и предназначении нейтронного реактора ПИК можно прочитать в нашем материале «Энергетический пуск», а о другой российской мегаустановке, строительство которой близится к завершению — о коллайдере NICA — читайте в статье «Маленький взрыв».
Сергей Кузнецов
Редкий процесс рассмотрели в совместном массиве данных экспериментов CMS и ATLAS
На Большом адронном коллайдере впервые нашли убедительные следы редкого распада бозона Хиггса на Z-бозон и фотон. Его увидели со статистической точностью в 3,4σ в объединенных данных экспериментов CMS и ATLAS по протон-протонным столкновениям за 2015-2018 года. Обнаруженный сигнал совпал с предсказаниями Стандартной модели, но в будущем подробное изучение распада поможет в поиске различий между теорией и экспериментом. О своих результатах физики рассказали на конференции LHCP-2023, подробнее об открытии сообщается в сопровождающей записке. Бозон Хиггса — знаменитая элементарная частица, объясняющая существование инертной массы у ряда частиц Стандартной модели. Существование этой частицы теоретически предсказал Питер Хиггс еще в 1964 году, а в 2012 году ее обнаружили эксперименты CMS и ATLAS на Большом адронном коллайдере. Бозон Хиггса стал последней экспериментально открытой частицей Стандартной модели, но на этом его исследование не закончилось. Те же самые ATLAS и CMS продолжили изучать свойства бозона, в числе которых — каналы его распада и сила его взаимодействия с другими частицами. Почти все предсказываемые Стандартной моделью свойства бозона Хиггса удалось подтвердить. Но некоторые из распадов этой частицы чрезвычайно редкие, поэтому чтобы увидеть и изучить их необходимо накопить особенно большой массив экспериментальных данных. Один из таких распадов — канал в один переносчик слабого взаимодействия Z-бозон и один фотон. Согласно теории, для бозона Хиггса с массой в 125 гигаэлектронвольт доля этого распада среди всех остальных — примерно 0,15 процента. Именно в такие редкие распады физики изучают в поисках расхождения экспериментальных данной со Стандартной моделью, у которой не получается объяснить ряд проблем в современной физике. Отклонение вероятности такого распада от стандартных теоретических предсказаний могло послужить аргументом в пользу моделей, в которых бозон Хиггса на самом деле нейтральный скаляр или сложная частица. Это же может указать на правдивость теорий с дополнительными еще не открытыми бесцветными заряженными частицами, которые взаимодействуют с бозоном Хиггса через петлевые поправки. Теперь же ученым впервые удалось рассмотреть распад бозона Хиггса на Z-бозон и фотон в результатах экспериментов CMS и ATLAS. Физики проанализировали данные, накопленные за 2015-2018 года в ходе протон-протонных столкновений при энергии в системе центра масс в 13 тераэлектронвольт. Z-бозон искали через продукты уже его распада на мюонную или электрон-позитронную пару с массой больше 50 мегаэлектронвольт. Сам распад идентифицировали через пик инвариантной массы пары Z-бозона и фотона в окрестности массы бозона Хиггса — 125 гигаэлектронвольт. Для увеличения чувствительности анализа данных к изучаемому распаду все события-кандидаты разделяли на несколько категорий в зависимости от канала рождения бозона Хиггса, накладывали ограничения на кинематику продуктов распада, а также использовали машинное обучение. В результате физики увидели искомый распад со статистической точностью в 2,2σ для данных ATLAS и 2,6σ для данных CMS, что в сумме дало статистическую точность в 3,4σ. Также ученые оценили силу сигнала µ — отношение наблюдаемого в эксперименте произведения сечения и вероятности распада бозона Хиггса на Z-бозон и фотон к предсказываемому Стандартной моделью значению. Полученное значение µ = 2.2 ± 0.7 хоть и говорит о результате в два раза больше теоретических предсказаний, но из-за высокой погрешности согласуется с теорией со статистической точностью в 1,9σ. При этом доля изучаемого распада бозона Хиггса среди других его распадов оказалась равной (3.4 ± 1.1) × 10−3. Таким образом, для проверки предсказаний Стандартной модели в данном канале распада все еще требуется больше экспериментальных данных. Это далеко не первый редкий распад бозона Хиггса, который зарегистрировали на Большом адронном коллайдере. К примеру, ранее те же эксперименты CMS и ATLAS увидели канал распада на два мюона. А о том, как и почему для изучения таких редких распадов собираются строить электрон-позитронную хиггсовскую фабрику, можно почитать в нашем материале «100 ТэВ на перспективу».