Разработка детекторов регистрации нейтронов дает дополнительную важную информацию для целей фундаментальной науки. Нейтроны, как и другие частицы, активно исследуются учеными; они несут информацию о взаимодействиях, которые будут изучаться, в частности, на ускорительном комплексе NICA. Всестороннее тестирование нейтронных детекторов заключается в проверке их работоспособности и определении характеристик, таких, как КПД, коэффициенты перевода сигналов с детектора в энергию, координаты и т. д. Кроме того, исследование детекторов включает в себя нахождение их оптимальных режимов работы для использования в конкретных задачах.
Тестирование нейтронных детекторов на выводе пучка из Нуклотрона в зоне установки МАРУСЯ (Магнитный радиационный универсальный спектрометр) ведется в ОИЯИ с 2011 года. Начальник Сектора теоретической и методической поддержки проектов Научно-экспериментального отдела физики тяжелых ионов на LHC Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ д. ф.-м. н. Антон Балдин пояснил, что МАРУСЯ была запущена в 90-е годы и служила для задач фундаментальной науки.
«Канал МАРУСЯ состоит из двух частей. Одна часть состоит из магнита и двух линз и представляет собой самостоятельный магнитооптический спектрометр, который может вращаться вокруг мишени. Магнит доворачивает пучок частиц из Нуклотрона дальше по каналу вывода пучка», — рассказал он.
К настоящему времени на основе установки МАРУСЯ была создана тестовая зона детектора SPD, которая может быть использована также для испытания как нейтронных детекторов, так и детекторов заряженных частиц. Фактически же проверку работоспособности детекторов возможно проводить на всем протяжении канала вывода пучка из Нуклотрона (126 метров).
Тестированию нейтронных детекторов посвящен препринт ОИЯИ 2019 года, в котором группа авторов показала, как проводятся эти испытания при ускорении дейтронов в диапазоне энергий от сотен МэВ до нескольких ГэВ. Подробнее о такого рода исследованиях рассказал соавтор статьи, научный сотрудник сектора корреляционных исследований ЛФВЭ Дмитрий Дряблов.
Он пояснил, что последовательно ускоренный в двух синхротронных ускорителях – Бустер и Нуклотрон – пучок заряженных частиц в будущем будет выводиться в коллайдер NICA, но в настоящее время реализована еще одна возможность – вывод пучка в соседнее здание (корпус 205 ЛФВЭ) с экспериментальными установками, использующими фиксированные мишени.
Нейтроны высоких энергий получаются наравне с другими частицами в канале вывода пучка из Нуклотрона. Для проведения испытаний нейтронных детекторов требуются именно нейтроны высоких энергий, которые не могут быть получены на реакторе ИБР-2 или установке ИРЕН в ЛНФ, но могут – на ускорительном комплексе ЛФВЭ.
«Мы можем тестировать нейтронные детекторы на нейтронах с большой энергией, ведь именно такие энергии будут использоваться в тех экспериментах, в которых задействованы эти детекторы», – сообщил Дмитрий Дряблов.
С введением в эксплуатацию ускорительного комплекса NICA в здании с фиксированными мишенями расположится комплекс физических установок для прикладных исследований. Планируется, что испытание нейтронных детекторов войдет в число этих прикладных задач.
