'Ruđerovi' fizičari sudjelovali u uspješnoj instalaciji piksel detektora na CMS-u
Bhakti Chitroda, Laboratorij za fiziku elementarnih čestica
Nakon više od dvije godine održavanja i nadogradnje, nedavno je na CERN-u uspješno instaliran i pušten u rad piksel detektor na CMS-u. Konačna instalacija predstavlja uspješnu završnicu u nizu brojnih dostignuća grupe koja radi na detektoru CMS, a koja okuplja oko 600 znanstvenika, istraživača i tehničara iz preko 70 institucija u 19 zemalja. U ovoj uspješnoj instalaciji sudjelovali su i eksperimentalni fizičari s Instituta Ruđer Bošković (IRB).
Silicijski piksel detektor dio je detektora CMS najbliži točki sudara protonskih snopova i služi detekciji tragova električki nabijenih čestica koje nastaju u sudarima protona.Kao takav izložen je većim dozama zračenja, posebice njegov prvi sloj.
Te doze zračenja uzrokuju oštećenja i negativno utječu na operativne karakteristike detektora i kvalitetu prikupljenih podataka. Stoga je već kod ugradnje postojećeg piksel detektora krajem 2016. i početkom 2017. godine bilo planirano da se njegov prvi sloj zamijeni tijekom sljedeće duže pauze u prikupljanju podataka koja je započela početkom 2019. godine budući da on ne bi bio u stanju izdržati sljedećih nekoliko godina prikupljanja podataka.
Postojeći piksel detektor je zapravo druga unaprijeđena generacija u odnosu na originalni piksel detektor koji se koristio od početka rada LHC-a pa do kraja 2016. godine.
Članovi Laboratorija za fiziku elementarnih čestica, zajedno s kolegama zaposlenim na EU projektu PaRaDeSEC uključili su se u projekt izgradnje zamjene za prvi sloj piksel detektora zajedno s kolegama s Instituta Paul Scherrer (PSI), ETH Zurich i Helsinki Institute of Physics.
''Aktivnosti su počele već u ljeto 2017. godine kada smo se na PSI-u upoznavali s opremom i procedurama testiranja modula piksel detektora koji predstavljaju osnovni gradivni i funkcionalni element piksel detektora. 2018. godinu proveli smo uglavnom u ispitivanjima prototipova komponenata novih modula na IRB-u na panoramskom izvoru gama zraka 60Co i Tandem Van de Graaff akceleratoru.
Svrha ispitivanja bila je utvrditi otpornost komponenata na zračenje i time osigurati njihovu dugotrajnost u stvarnim uvjetima rada na LHC-u. Za aktivnosti na IRB-u imali smo svesrdnu podršku članova Laboratorija za radijacijsku kemiju i dozimetriju kao i Laboratorija za interakcije ionskih snopova na čemu smo im iznimno zahvalni. 2019. godinu proveli smo u čestim i dužim boravcima na PSI-u gdje smo pristupili sklapanju novih modula piksel detektora i njihovom testiranju. Ta se aktivnost nastavila i početkom 2020. godine. Međutim, početak pandemije COVID-19 otežao je daljnji rad na projektu te uzrokovao određena kašnjenja u odnosu na originalno planirani raspored,'' objašnjava dr. sc. Dinko Ferenček iz Laboratorija za fiziku elementarnih čestica na IRB-u.
U ljeto 2020. godine situacija s pandemijom se poboljšala pa su putovanja ruđerovaca na PSI ponovno bila moguća. Tada su dovršili testiranje modula, rangirali ih prema kvaliteti te ih pripremili za ugradnju na noseću strukturu piksel detektora.
Sastavljeni prvi sloj piksel detektora transportiran je s PSI-a na CERN ujesen 2020. godine nakon čega je integriran u ostatak piksel detektora i zajedno s njime dodatno testiran.
Kulminacija projekta bila je ugradnja piksel detektora u ostatak detektora CMS u lipnju 2021. godine, otprilike godinu dana kasnije nego što je bilo originalno planirano uslijed pandemije COVID-19.
Od 150 novokonstruiranih detektorskih modula, ukupno 96 konačno je ugrađeno na mehaničku konstrukciju, a najveći dio posla odvijao se na PSI-u i to uz pomoć znanstvenika iz Laboratorija za fiziku elementarnih čestica. Ruđerovci koji su posebno doprinijeli u ovom procesu su dr. sc. Dinko Ferenček, doktorandi Bhakti Chitroda i Matej Roguljić te dr. sc. Andrey Starodumov iz Centra za detektore, senzore i elektroniku na IRB-u.
Rezultati testiranja i kalibriranja novih modula piksel detektora prezentirani su na konferenciji Vertex 2020 i objavljeni u zborniku radova.
