Ключевая информация о Центре

Центр инфраструктурного взаимодействия и партнерства MegaScience объединяет научные группы НИТУ «МИСиС», ведущие работы на крупнейших экспериментальных исследовательских комплексах (так называемых установках класса «MegaScience») в России и за рубежом. Целью данных работ является изучение фундаментальных свойств материи, а также разработки новых технологий, материалов, методик и устройств в рамках исследовательских программ этих комплексов. Приоритетным проектом, реализуемым Центром, является проект «Перспективные решения, технологии, методики и материалы для поиска новых физических эффектов».

Деятельность Центра

С 2017 года НИТУ «МИСиС» реализует проект «Перспективные решения, технологии, методики и материалы для поиска новых физических эффектов». Основная цель проекта — разработка перспективных технологий и материалов для поиска новых физических эффектов в экспериментах в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), а также для приложений за рамками физики высоких энергий. Партнёры проекта — известные научные и образовательные центры, такие, как CERN, INFN, University «Federico II» of Naples, University of Zurich, Imperial College of London, а также ряд российских университетов и компаний. Проект получил поддержку Международного научного совета НИТУ «МИСиС». Научный руководитель проекта — профессор Imperial College of London и НИТУ «МИСиС» Андрей Голутвин.

Новые шаги в развитии технологий, как правило, дают возможность изучения новых типов фундаментальных физических явлений, и наоборот, фундаментальные открытия приводят к созданию новых технологий. Для измерений беспрецедентно высокой точности, выполняемых на предельных энергиях и интенсивностях потоков частиц в ЦЕРН и в других центрах, требуются новые технологии детектирования частиц, а также новые методы обработки соответствующих «больших» данных. В рамках проекта «Перспективные решения, технологии, методики и материалы для поиска новых физических эффектов» разрабатываются новые методики и технологии в области радиационно-стойких сцинтилляторов, кремниевых трековых детекторов, ядерных эмульсий сверхвысокого разрешения, крупномасштабных магнитных защитных и спектрометрических систем, а также в области анализа больших данных.

Открытие бозона Хиггса в экспериментах ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере положило завершающий кирпич в здание Стандартной Модели. Вместе с тем, на сегодня имеются твердо установленные наблюдательные факты, которые Стандартная Модель не в состоянии объяснить: ненулевые массы нейтрино, барионная асимметрия Вселенной, существование темной материи и темной энергии и другие. Это мотивирует как рассмотрение теоретических моделей, объясняющих эти феномены, так и работы на существующих экспериментальных установках и проектирование новых, данные которых позволят проверить предсказания таких моделей.

С 2017 года НИТУ «МИСиС» является активным членом коллаборации LHCb на Большом адронном коллайдере, а также коллаборации SHiP на ускорителе SPS в ЦЕРН.

Эксперимент LHCb (от англ. Large Hadron Collider beauty experiment) — один из четырех основных экспериментов на БАК, имеет своей основной целью поиск ответа на один из самых интригующих вопросов современной физики высоких энергий — по каким причинам в ходе эволюции Вселенной от Большого взрыва до настоящего времени из неё исчезло антивещество. В процессе набора и анализа данных получен ряд первоклассных результатов в области физики адронов, содержащих b-кварк, наиболее чувствительных к нарушению CP-симметрии (cм., в частности, [1-4]).

Эксперимент SHiP (Search for Hidden Particles) на ускорителе SPS (Super Proton Synchrotron) в CERN предложен как проект, в ряде отношений удачно дополняющий эксперименты на БАК (см. [5-8]). В этом эксперименте с фиксированной мишенью предполагается проводить поиск очень слабо взаимодействующих нейтральных частиц за пределами Стандартной Модели — лептонов, аксионов, «тёмных фотонов» и других. Особый интерес представляет поиск правых партнёров нейтрино Стандартной Модели, существование которых сильно мотивировано теорией, так как они способны одновременно объяснить упомянутые выше эффекты. Частицы такого типа не могут быть обнаружены в экспериментах на БАК ни в настоящий период, ни после его модернизации.

Важность открытия любой из новых частиц, к которым чувствителен SHiP, невозможно переоценить. Вместе с тем, в эксперименте планируется обширная программа исследований по физике тау-нейтрино и лёгкой тёмной материи, в частности, предполагается первое прямое экспериментальное наблюдение тау-антинейтрино.

Работы в рамках проекта сгруппированы по нескольким тематическим блокам, которые ориентированы как на задачи, связанные с подготовкой к следующей фазе модернизации эксперимента LHCb, так и с обеспечением сооружения экспериментальной установки SHiP.

В рамках проекта реализуется образовательная программа [10]. Программа носит междисциплинарный характер на перекрёстке физики высоких энергий, материаловедения и наук о данных. Первый сезон был успешно реализован в 2018/2019 году, второй реализуется в настоящее время. Программа состоит из 20 занятий с октября по апрель, которые сосредоточены на следующих основных темах:

  • Физика фундаментальных свойств материи;
  • Физика взаимодействия излучений и частиц с веществом и детекторные технологии;
  • Принципы получения, обработки и анализа физических данных.

Программа открыта для всех желающих, и наиболее интересна студентам-физикам и инженерам старших курсов, планирующим продолжить обучение в аспирантуре. Занятия проходят раз в неделю по средам с 17:30 до 20:30 на английском языке. Каждое занятие состоит из общеобразовательной лекции и учебно-научной работы над конкретным проектом. Занятия проводят сотрудники ЦЕРН и профессора ведущих вузов-партнёров программы; Imperial College of London, University «Federico II» of Naples, University of Zurich, EPFL.

Слушатели, успешно сдавшие итоговый экзамен, получают сертификат о прохождении курса, ценные подарки, а также возможность приоритетного поступления в аспирантуру по тематике курса к руководителям — лекторам программы.

Участие в программе позволяет не только узнать много нового и интересного, но и даёт возможность стать членом активной международной команды исследователей, работающих над захватывающими проблемами в ЦЕРН и в других исследовательских центрах мира.