Развитие методики газовых черенковских счетчиков для физики

«Развитие методики газовых черенковских
счетчиков для физики высоких энергий»
Международный семинар, посвященный
90-летию со дня рождения профессора
Михаила Федоровича Лихачева
ЛФВЭ, 25 ноября, 2013г.
После открытия В.И. Векслером в 1944 году (1945) принципа автофазировки
стало возможным строительство синхроциклотронов, а затем и
синхрофазотронов
Космотро́н — циклический
ускоритель протонов на энергию
3.3 ГэВ, первый в мире
синхрофазотрон, построенный в
1948 - 1953 годы в Брукхейвенской
национальной лаборатории (BNL),
Лонг-Айленд, США.
Помимо рекордной энергии, Космотрон стал первым в мире ускорителем, из
которого был выведен пучок для экспериментов вне машины. В начальный период
работы интенсивность выведенного пучка составляла около 1010 протонов за
импульс, а к 1966 году достигла 1012 (сравн. > Нуклотрон).
Беватро́н - слабофокусирующий протонный синхротрон на энергию 6 ГэВ, работавший в
Национальной лаборатории им.Лоуренса (LBNL, Калифорния) в 1954-1971 годы для
экспериментов в области физики высоких энергий и элементарных частиц, а в 1971-1993 годы
в качестве бустера тяжёлых ионов для линейного ускорителя SuperHILAC (BEVALAC).
Синхрофазотрон ОИЯИ — слабофокусирующий протонный ускоритель
типа синхрофазотрон на энергию до 10 ГэВ, был сооружён в Дубне под
руководством академика АН СССР В. И. Векслера и позволил ускорять пучки
протонов до энергии 10 ГэВ с апреля 1957 года –рекордная энергия в то время.
В 2002 году прекратил работу .
Ярмо магнита планируется
оставить, внутри него
расположится бустерное кольцо
для проектируемого коллайдера
NICA
“Forty-niners” ЭФЛАНа + М.Ф. Лихачев (1956г)
4
18 июня 1941 года в сельской школе был выпускной вечер. А 22 июня
единственный на всю нашу деревню репродуктор сообщил, что началась война.
И хотя мы мальчики 30-х годов росли под впечатлением боев в Испании, войны
белофиннами, восхищались мужеством несгибаемого борца против фашизма
Георгия Димитрова, хотя мы чувствовали, что война вот-вот коснется и нас, известие было неожиданным. Когда тебе – 18 лет и ты - командир тебе
доверена жизнь людей, очень важно как можно скорее перейти границу
беззаботного юношества, в котором были и надежная помощь родителей, и
шпаргалки соседей по парте, и снисходительность школьных учителей. Но
война быстро делала людей взрослыми
…В первом бою с танками противника мое орудие было разбито. Наши с
флангов отступали. «Товарищ лейтенант, приказывай, что делать!» повернулись ко мне бойцы. Этот момент я буду помнить всю жизнь, потому
что тогда именно тогда я принял первое в мое жизни по-настоящему
серьезное решение. Мы отступили. Тогда каждый из нас, наверное, особенно
остро почувствовал ответственность не только за боевые дела своего
подразделения, но и за всех, кого мы вынужденно оставили. Позже, под
Сталинградом, это чувство стало еще острее. Вот так мы учились по-новому
мыслить и жить, учились быстро – этого требовала фронтовая обстановка. На
фронте приходилось нелегко. Но и в тылу работали в труднейших условиях, что
бы обеспечить фронт всем необходимым. И я не помню такого случая, что бы
нам не хватило боеприпасов или чего-то другого.
Газета «Дубна: наука, содружество, прогресс», 1980 г. 9 апреля, № 15
1958 Физика
Павел Алексеевич Черенков Игорь Евгеньевич Тамм Илья Михайлович Франк
«за открытие и истолкование эффекта Черенкова»
1962 Физика Лев Давидович Ландау «за пионерские теории
конденсированных сред и особенно жидкого гелия»
1964 Физика Николай Геннадиевич Басов Александр Михайлович Прохоров
«за фундаментальные работы в области квантовой электроники
1978 Физика Пётр Леонидович Капица
«за его базовые исследования и открытия в физике низких температур»
2000 Физика Жорес Иванович Алфёров «за разработки в
полупроводниковой технике»
2003 Физика Алексей Алексеевич Абрикосов[3 ] Виталий Лазаревич Гинзбург
«за создание теории сверхпроводимости второго рода и теории сверхтекучести
жидкого гелия-3»
2010 Физика Константин Сергеевич Новосёлов[4] «за новаторские
эксперименты по исследованию двумерного материала графена»
u-скорость волны,
v-скорость источника излучения
Фото кольца черенковского света,
протоны 600 МэВ (В.П. Зрелов)
Конструкции газовых дифференциальных
черенковских счетчиков, разработанные в ЛВЭ
и используемые в экспериментах
на синхрофазотроне на пучках положительных
частиц в интервале импульсов 2.69-4.75 ГэВ/с
Открытие эффекта каналирования релятивистких частиц в кристаллах
на выведенных пучках синхрофазотрона еще далеко впереди (Э. Цыганов)
Конструкции газовых пороговых
черенковских счетчиков (ЛВЭ)
.
Сечения (+)p-взаимодействий, точки при 2.69-4.75 ГэВ/с – данные ЛВЭ
CHERENKOV DETECTORS AND THEIR APPLICATIONS
IN SCIENCE AND TECHNOLOGY
Proceedings of the Seminar held on the Occasion of the 50th Anniversary of the
Discovery of Vavilov-Cherenkov Radiation
P. N. Lebedev Physical Institute, Academy of Sciences of the USSR 11-17 July, 1984
Дифференциальные и пороговые газовые счетчики, используемые в ИФВЭ
при измерении полных сечений pp-, p-, Kp-взаимодействий и обнаружении
«серпуховского эффекта»
S.P. Denisov et al., NIM 85 (1970)101
L~50m (proposal)
Широкоаппертурные секционированные черенковские
счетчики для использования в пучках вторичных частиц
A.Kilert et al., Proc.Int.Conf. on Instrumentation for High Energy Physics, Dubna (1970)
ОБНАРУЖЕНИЕ АНОМАЛЬНЫХ
СВОЙСТВ ПРИ ИССЛЕДОВАНИЯХ
ЧЕРЕНКОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
АЛЕКСЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ ТЯПКИН
More light on the Cherenkov effect
Cherenkov radiation is one of the main techniques for particle identification, but
details of the underlying theory are still under debate. A group of researchers from
Comenius University, Bratislava, CERN and JINR recently carried out measurements
using CERN's high-energy beam of lead ions. With the assistance of the NA49
experiment, they used air, helium and various crystals as media.
Ring the changes
The photo shows the result of passing the beam through a biaxial crystal of triglycine
sulphate. The circle is the image of the Cherenkov radiation via the focusing lens, and
the two elliptical bands are the Cherenkov radiation (the crystal has two different
refractive indices). The light is also not uniform due to the alignment of the optical
axis of the crystal.
Cherenkov radiation derives its name from Pavel Cherenkov, who as a young PhD
student at Moscow's Lebedev Institute in the early 1930s, was assigned by Sergei
Vavilov the task of investigating what happens to the radiation from a piece of radium
when it is immersed in a fluid. Such radioactive materials give off an eerie blue light,
such as that seen in a "swimming pool" nuclear reactor.
Initially, this was thought to be fluorescence, similar to that seen when X-rays strike a
screen, but Vavilov and Cherenkov were not convinced. After heroic investigations,
where Cherenkov would typically prepare for a working day by staying in a totally
dark room for one hour, he found that the radiation was produced by electrons and
was essentially independent of the liquid used, thereby ruling out fluorescence.
The explanation for the effect came in 1937 from Ilya Frank and Igor Tamm, who
explained that the radiation is a shock wave resulting from a charged particle moving
through a material faster than the velocity of light in the material ¬ the optical
equivalent of the sonic boom produced by an aircraft as it accelerates beyond the
speed of sound. The "Cherenkov" radiation propagates as a cone whose opening
angle depends on the particle velocity. When this cone hits a flat surface, a
characteristic ring is seen.
Further elucidation came in the 1950s when Cherenkov rings were photographed by
Valentin Zrelov using proton beams at the Joint Institute for Nuclear Research (JINR),
Dubna, near Moscow. In 1958, Cherenkov, Frank and Tamm shared the Nobel prize
for their work. Vavilov had died earlier.
"Световой барьер" в электродинамике во всём должен быть
подобен барьерам в акустике и в гидродинамике, но отличатся от
них, как было отмечено в моей работе [1], только добавлением к
черенковскому излучению под малыми углами вынужденного
излучения возбужденных атомов самой газообразной среды,
наполняющей счетчик. Эта характерная особенность дает
возможность однозначно обнаружить "световой барьер" в
спектрометрических исследованиях, наблюдая в излучении
линии соответствующих атомам газа в детекторе.
Экспериментальные исследования свойств черенковского
излучения на пучке релятивистских ионов свинца ускорителя
ЦЕРН… (NA49, 1998) полностью подтвердили мои предсказания
о существовании "светового барьера" на пороге черенковского
излучения.
В ходе запланированных исследований по доказательству
существования "светового барьера" неожиданно было
обнаружено аномальное, прежде всего, по интенсивности,
испускаемой отдельными частицами черенковского излучения,
что позволяло зарегистрировать диаметр круга и по нему
определить скорость движения этих необычных частиц.
Другой, не менее удивительной неожиданностью для таких
частиц было установление движения их со сверхсветовой
скоростью [2].
… несмотря на это подтверждение порогового всплеска в
повторном измерении, двое из основных участников нашего
эксперимента (Ружичка и Зрелов) выступили против
публикации этого впервые полученного экспериментального
подтверждения существования барьерного эффекта на
пороге черенковского излучения.
то, что такие частицы излучают видимый направленный вперед свет почти в
миллион раз более интенсивно, чем черенковское излучение однозарядной
частицы, экспериментально обнаружено впервые. Однако теоретически
такое излучение предсказал советский учёный Д.А. Киржниц в 1985 году [4].
Он показал, что магнитный монополь в среде из обычных атомов должен
лавинным образом терять энергию на ионизацию и на излучение …
, кроме несомненности самого факта об обнаружении аномально-интенсивных
случаев излучения, я могу сослаться лишь на гипотезу крупного теоретика,
лауреата нобелевской премии за 1965 год Юлиана Швингера. Он в 1969 г. [5]
высказал весьма неожиданное предположение о том, что магнитные заряды,
которые безуспешно пытались обнаружить, на самом деле в виде дипольных
моментов входят в основу любого вещества; они принимаются нами за особые
коротко действующие ядерные силы, необычно большие по величине …
… забытая физиками идея Ю. Швингера не только красивая, но и
удивительно рациональная в своей основе, поскольку сводит ядерные
силы к магнитным …
… я два года назад в своем докладе перед молодыми сотрудниками ОИЯИ
рискнул предсказать этой программе полную реализацию в ХХI-ом веке,
поскольку она «позволяет исключить ядерные взаимодействия из числа
первичных фундаментальных явлений и, тем самым, подтвердить
принцип нерасточительности природы в своих основах.»
ТЯПКИН А.А. (2003Г.)
«ОБНАРУЖЕНИЕ АНОМАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПРИ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЧЕРЕНКОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ»
1. Тяпкин А.А. Об индуцированном излучении, вызванном заряженной
релятивистской частицей в газе ниже черенковского порога. //Краткие сообщения
ОИЯИ, 1993,No 3(60)-93, С. 26-31.
2. Тяпкин А.А. Экспериментальные указания о существовании тахионов...
//Препринт ОИЯИ, Дубна, Д1-99-292; A.S. Vodopianov, V.P. Zrelov, A.A. Tyapkin.
Analysis of the anomalous Cherenkov Radiation...//Particles and Nuclei, Letters №
2[99]-2000.