Краткая аннотация и научное обоснование:
Главная цель международного эксперимента ATLAS – это изучение протон-протонных взаимодействий при рекордных энергиях коллайдера LHC (от 7 до 14 ТэВ). Эти взаимодействия являются источником разнообразных (в том числе и неизвестных ранее) физических процессов, происходящих на уровне элементарных частиц. Исследование такого сорта процессов и последующее описание их в рамках единой мировоззренческой концепции является главной задачей современной физической науки.

С помощью установки ATLAS уже ведется тщательная проверка современной Стандартной модели физики частиц, производится поиск границ ее применимости, ищутся ответы на ключевые вопросы современного этапа развития физики и астрофизики, такие, например, как природа темной материи во Вселенной, наличие дополнительных пространственных измерений и т.п.

Многоцелевой детектор ATLAS  представляет собой уникальный и беспрецедентный по своей сложности физический прибор, сочетающий в себе наиболее передовые достижения современной науки, техники, технологии и средств коммуникаций. Участие в таком масштабном международном проекте, как эксперимент ATLAS на LHC, доступ к новейшим технологиям постановки эксперимента, приобретение нашими сотрудниками опыта анализа экспериментальных данных, прецизионного моделирования физических процессов в детекторе, программной и теоретической поддержки экспериментальных исследований,  представляется совершенно необходимым для такой международной организации как ОИЯИ.

Ожидаемые результаты по завершении проекта:
Обработка новых данных протон-протонных столкновений с энергией 13.6 ТэВ, а также начало работы Большого адронного коллайдера в режиме высокой светимости (HL-LHC) позволят получить новые уникальные экспериментальные результаты. Наиболее важные из них – исследования структуры протона, в частности, вклада глюонов и тяжелых кварков в структурные функции, изучение спектра адронных состояний, в том числе тяжелых мезонов и экзотических тетракварковых и пентакварковых резононсов, прецизионные тесты Стандартной модели физики частиц при энергиях LHC, а также поиск проявлений физики за её рамками. Набор данных с высокой светимостью позволит экспериментально исследовать редкие физические процессы, к примеру, произвести измерения свойств бозона Хиггса в канале его рождения с одним топ-кварком. 

Достижение этих результатов будет невозможно без разработки новых методов обработки и анализа экспериментальных данных. Планируется активное участие сотрудников ОИЯИ в программной поддержке триггерной системы эксперимента, разработке новых методов моделирования физических процессов при энергиях LHC, применении новых методов машинного обучения для обработки данных.

В результате выполнения данного проекта будут также получены уникальные результаты прикладного характера. В числе таких «побочных» результатов необходимо отметить приобретение опыта по созданию, отладке и эксплуатации систем удаленного мониторинга сложных технических аппаратов, работу с большими базами данных, разработку и практическое использование в условиях проведения долгосрочного и крупномасштабного эксперимента системы распределенных вычислений (GRID). Применение этого опыта возможно в будущем в других проектах института.

Ожидаемые результаты по проекту в текущем году:
Изучение резонансного рождения пар Jpsi-мезонов в протон-протонных столкновениях, анализ моделей тетракварковых состояний, состоящих из четырех очарованных кварков, описывающих эти процессы.

Изучение экзотических тетракварковых и пентакварковых состояний со скрытым очарованием в распадах B-адронов на Jpsi-мезон и несколько легких адрнов.

Поиск ассоциативного рождения бозона Хиггса Стандартной модели с одним топ-кварком, разработка новых методов анализа данных (нейронных сетей, деревьев решений и т.п.) для повышения чувствительности к исследуемому процессу.

Изучение спектров тяжелых прелестных мезонов, в частности, измерение свойств возбужденных состояний Bc-мезонов.

Исследование вклада поперечного импульса глюонов в структурные функции протонов.

Поиск возможных экспериментальных проявлений квантово-гравитационных взаимодействий, в частности, элементарных черных дыр, распадающихся на частицы Стандартной модели.

Изучение процессов рождния бозона Хиггса в ассоциации с векторными Z-, W-бозонами.

Участие в разработке системы индексирования событий по триггерам.

Участие в разработке и поддержании программного обеспечения триггерной системы установки  ATLAS.

Моделирование отклика адронного калориметра установки ATLAS.

Участие во второй фазе модернизации мюонного спектрометра и калориметрических систем детектора.

Краткая аннотация и научное обоснование:
Вторая фаза модернизации детектора АТЛАС нацелена на подготовку установки к работе в условиях большой светимости LHC. Во время первой фазы, успешно завершившейся в 2022 году, основным вкладом группы ОИЯИ было участие в реализации проекта создания нового мюонного колеса – важного элемента мюонного спектрометра. Работа по модернизации мюонного спектрометра продолжается в части создания камер RPC. Проводится разработка, испытания и изготовление системы считывания сигналов жидко-аргонового калориметра (LAr) на основе оптоволоконной технологии. С участием ОИЯИ ведется создание нового высокогранулярного детектора с высоким временным разрешением (HGTD).

Ожидаемые результаты по завершении проекта:
Завершение модернизации детекторных систем позволит обеспечить стабильную и эффективную работу установки АТЛАС при светимости LHC на уровне в 5-7 раз выше проектной величины около 10³⁴ cm^-2 s^-1, и набрать полную статистику на уровне 3000 fb^-1.

Ожидаемые результаты по проекту в текущем году:
Разработка и создание прототипов камер RPC. Создание оптоволоконных кабелей для тестового стенда LAr. Создание прототипа оснастки для сборки HGTD.

Сотрудничество по теме: