Светимость — ключевая величина, характеризующая работу коллайдеров заряженных частиц. Она дает ученым понимание о количестве столкновений частиц. Для правильной калибровки детекторов, предназначенных для измерения светимости, используется сканирование пучка по методу Ван-дер-Меера. Перекрытие пучков измеряется в зависимости от расстояния между орбитами пучков, потом вычисляется калибровочная постоянная с учетом многих влияющих факторов.
«Мы достаточно активно участвуем в группе по анализу светимости в эксперименте CMS на Большом адронном коллайдере. Обычно модели, используемые для извлечения наблюдаемых данных из данных сканирования Ван-дер-Меера, предполагают гауссово распределение частиц во встречных пучках с какими-то искусственными поправками. Такой способ пусть и хорошо описывает эксперимент, но не выводится из реального распределения частиц в пучке», — рассказал один из авторов исследования, аспирант Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Абед Мохамед Атеф Мохамед.
Ученые рассмотрели достаточно общую, отличающуюся от гауссовой, модель плотности частиц, которая реально описывает пучок Большого адронного коллайдера. Они рассчитали перекрытие пучков, на основании этого смоделировали Ван-дер-Мееровское сканирование и протестировали новую модель на реальных данных. Предложенная модель в ряде случаев на 10-20% лучше описывает экспериментальные данные.
«Известно, что сталкивающиеся сгустки имеют негауссовы хвосты. Негауссову форму хвостов можно объяснить различными эффектами, динамики пучка, а также взаимодействием с оборудованием ускорителя. Эти совокупные эффекты изменяют населенность сталкивающихся сгустков от хвоста к ядру и влияют на абсолютную светимость. Наша работа учитывает такие негауссовы хвосты пучка и дает оценку их влияния на калибровку светимости. Наша модель уже применяется на LHC, но имеет и более широкий потенциал в коллайдерной физике, как для HL-LHC, так и для других коллайдеров», — объяснил один из авторов исследования, научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Антон Бабаев.
Ученые продолжат изучать негауссовое распределение, чьтобы усовершенствовать калибровку светимости коллайдеров.
Результаты исследований опубликованы в журнале The European Physical Journal C (Q1, IF: 4,4).
Ученые ТПУ участвуют в работе нескольких коллабораций и департаментов Европейской организации по ядерным исследованиям — ЦЕРН. Так, в коллаборации CMS ученые вуза ведут исследования в рамках проекта BRIL по измерению светимости.
