Физики из Санкт-Петербургского госуниверситета совместно с коллегами из Польши и Германии создали вершинный детектор для коллаборации NA61/SHINE. Прибор, который будет использоваться в крупнейшем эксперименте на фиксированной мишени по изучению кварк-глюонной плазмы, поможет понять особенности образования агрегатного состояния материи Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва.
Для изучения кварк-глюонной плазмы ученые разгоняют тяжелые атомные ядра до световых скоростей на современных ускорителях (LHC, RHIC и SPS) и сталкивают между собой. Так как столкновения происходят при очень высокой энергии, ее становится достаточно для того, чтобы «сплавить» протоны и нейтроны первоначальных ядер в одну кварк-глюонную каплю. Создаваемая таким образом кварк-глюонная плазма чрезвычайно нестабильна: от момента создания до ее распада проходит всего около 0,00000000000000000000001 секунды. В момент распада свободные кварки КГП объединяются в группы, образуя частицы, которые улавливаются детекторами на физических экспериментах.
Новый вершинный детектор призван фиксировать распады короткоживущих частиц, содержащих очарованный кварк. Ввиду того что такие частицы распадаются практически сразу после рождения, не пролетев и десятой доли миллиметра, их регистрация оказывается серьезной экспериментальной задачей.
Детектор представляет собой несколько плоскостей, образованных пластинами тончайших (50 микрон) матриц. Каждая матрица состоит из миниатюрных кремниевых чувствительных ячеек — пикселей (1 пиксель — 0,018 миллиметра). Рожденная частица, пролетая через пиксель, оставляет в нем сигнал. По получившимся точкам-пикселям восстанавливается траектория движения частицы, а по нескольким траекториям — положение точки их вылета (основная вершина). Наличие второй вершины, расположенной вблизи от основной, может свидетельствовать о распаде короткоживущей частицы.
