обучение
Учебные курсы - Аппаратура и установки в физике высоких энергий
Тема 1. Введение в физику ускорителей
Основные принципы ускорения заряженных частиц. Источники пучков заряженных частиц. Движение заряженных частиц в электромагнитных полях. Физические обоснования необходимости увеличения энергии частиц для исследования материи. Полезная энергия ускоренных частиц при взаимодействии с неподвижными частицами и при создании встречных пучков. Исторический обзор в контексте возникающих физических задач.
Тема 2. Линейные ускорители
Электростатические ускорители. Линейные высокочастотные ускорители. Принцип резонансного ускорения. Понятия равновесной и неравновесной частиц. Принцип автофазировки в резонансных ускорителях.
Тема 3. Циклические ускорители
Циклотрон. Бетатрон. Микротрон. Синхротрон. Особенности электронных синхротронов. Бетатронные и синхротронные колебания. Слабая фокусировка. Сильная фокусировка. Влияние пространственного заряда пучка. Особенности ускорения электронов. Излучение электронов в циклических ускорителях. Сравнение параметров циклических и линейных ускорителей.
Тема 4. Накопительные кольца
Накопление легких частиц. Накопление тяжелых частиц. Электронное и стохастическое охлаждение пучков частиц. Ускорители на встречных пучках (коллайдеры). Линейные и циклические коллайдеры. Светимость встречных пучков. Охлаждение пучков частиц. Сверхпроводящие ускоряющие структуры. Примеры фундаментальных исследований на коллайдерах. Открытие W и Z-бозонов. Измерение массы t-кварка. Большой Адронный Коллайдер (LHC). Электронные накопители - источники синхротронного излучения.
Изоспин элементарных частиц. Сохранение изоспина в сильных взаимодействиях. Изоспиновая функция двух нуклонов. Обобщенный принцип Паули для двух нуклонов. G-четность пиона.
Тема 5. Пучки вторичных частиц
Особенности использования внутренней и внешней мишеней. Принципы получения и структура канала вторичных частиц. Мезонные фабрики. Радиоактивные пучки ионов. Методы ISOL фрагментации для создания пучков радиоактивных ионов. Пучки нейтральных частиц.
Тема 6. Электромагнитные взаимодействия заряженных частиц с веществом
Ионизационные потери энергии заряженных частиц. Образование δ-электронов. Формула Бете-Блоха. Флуктуации ионизационных потерь. Пробеги тяжелых заряженных частиц в веществе. Черенковское излучение. Переходное излучение.
Распределение Ландау. Радиационные потери энергии. Критическая энергия. Многократное рассеяние электронов. Экстраполированный пробег электронов. Прохождение через вещество электронов сверхвысоких энергий. Особенности прохождения через вещество позитронов.
Тема 7. Взаимодействие фотонов с веществом
Кривая поглощения. Фотоэффект. Эффект Ожэ. Комптон-эффект. Образование электрон-позитронных пар. Другие процессы взаимодействия фотонов с веществом. Полное сечение взаимодействия фотонов с веществом. Электромагнитный каскад, продольное и поперечное развитие ливня
Тема 8. Сильные взаимодействия элементарных частиц
Сечения неупругих взаимодействий адронов. Длина адронного поглощения. Адронные каскады и их компоненты. Продольное и поперечное развитие адронного ливня. Различия между адронными и электромагнитными ливнями.
Тема 9. Принципы работы газовых ионизационных детекторов
Режимы работы газовых ионизационных детекторов: ионизационная камера, пропорциональная камера, счетчик Гейгера- Мюллера. Энергия ионообразования. Процессы формирования сигнала в ионизационных камерах. Временное разрешение ионизационных камер. Особенности регистрации многозарядных ионов.
Ионизационные камеры с газовым усилением. Конструкционные особенности пропорциональных камер. Процессы формирования сигнала в пропорциональных камерах. Временное разрешение пропорциональных камер. Регистрация нейтронов с помощью пропорциональных счетчиков.
Многопроволочная пропорциональная камера. Дрейфовая камера. Способы получения пространственного образа трека частицы в современной экспериментальной установке. Время проекционная камера (TPC), конструкция, принцип действия. Примеры использования газовых детекторов в физическом эксперименте, специальные типы газовых детекторов.
Тема 10. Принципы работы полупроводниковых детекторов
Принципы регистрации частиц с помощью полупроводниковых детекторов (п.п.д.). p-n переход в п.п.д. Чувствительные и нечувствительные объемы п.п.д. Основные типы кремниевых п.п.д. Основные типы германиевых п.п.д. Фактор Фано Телескоп детекторов, как основной элемент полупроводниковых спектрометров. Определение энергии заряженных частиц по сигналам с детекторов многослойного телескопа. Метод максимального правдоподобия. Основные факторы, влияющие на энергетическое разрешение многослойных полупроводниковых спектрометров. Микростриповые и пиксельные кремниевые п.п.д. Использование п.п.д. для построения вершинных и трековых систем на примере эксперимента ATLAS.
Тема 11. Крупнейшие экспериментальные комплексы на LHC
Основные характеристики и параметры LHC/ Принципы построения установок на ускорителях сверхвысокой энергии. Установка ATLAS. Установка CMS. Установка ALICE. Установка LHCb..