Объединённый институт ядерных исследований

Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) — единственная в России международная межправительственная научная организация. Создана в 1956 г., зарегистрирована ООН в 1957 г. Юридический адрес ОИЯИ — в Нью-Йорке, а территориально институт расположен в городе Дубна Московской области. 

В состав научного центра входят 19 стран-участниц. Девиз ОИЯИ — «Наука сближает народы».Основные направления теоретических и экспериментальных исследований в ОИЯИ: физика элементарных частиц, ядерная физика и физика конденсированных сред.

За прошедшие 10 лет в ОИЯИ было открыто 10 элементов таблицы Менделеева, именно здесь строится мегасайнс-установка — коллайдер NICA. Институт является одной из ведущих организаций в международной научной коллаборации в проекте Baikal-GVD — создании Байкальского нейтринного телескопа.

Темная комната "Зеленой лаборатории"

Темная комната изначально предназначалась для тестирования крупногабаритных фотоумножителей эксперимента JUNO. Эксперимент JUNO (Цзяньмыньская подземная нейтринная обсерватория (JUNO) проектируется для изучения иерархии масс нейтрино, а также для точного измерения осцилляционных параметров нейтрино через регистрацию реакторных антинейтрино в сцинтилляционном детекторе. Ученые смогут использовать детектор и для изучения солнечных нейтрино, геонейтрино (рождающихся при распаде радионуклидов внутри Земли) и атмосферных нейтрино. Исследования такого рода помогут физикам ответить на ключевые вопросы о том, как устроен микро- и макромир, что происходило и происходит во Вселенной и как можно использовать эти знания в будущем.

Вакуумные фотоэлектронные умножители (ФЭУ), которые тестируются в Темной комнате, − это сверхчувствительные приборы, способные регистрировать одиночные кванты света – фотоны. Чтобы уменьшить фон от внешнего света, вся комната изнутри окрашена в черный цвет и полностью светоизолирована.

В комнате предусмотрена компенсация магнитного поля Земли: на полу, стенах и потолке смонтированы катушки Гельмгольца. По катушкам пропускается электрический ток, который создает вектор магнитного поля, строго противоположный магнитному полю Земли. Таким образом оно компенсируется почти до нуля (единицы − мкТл). Ученым это нужно для того, чтобы убрать силу Лоренца, которая действует внутри ФЭУ на электроны и делает эксплуатацию крупногабаритных ФЭУ в магнитном поле Земли (50 мкТл) практически невозможной.

В Темной комнате, наряду с белым освещением, предусмотрено красное освещение. Оно необходимо для проведения работ во время тестов ФЭУ. Так эти приборы получают меньший "стресс" и быстрее "восстанавливаются" после засветки (выходят на нормальный уровень шума). Испытания крупногабаритных ФЭУ проводятся в сканирующей станции, которая позволяет измерить зональные распределения эффективности и другие характеристики этих устройств.

Вообще, Темная комната оказалась удобным помещением для проведения всех исследований, где требуется фотодетектирование. В частности, сейчас в комнате располагается стенд для изучения вклада черенковского света (свечения, которое возникает, когда заряженные частицы в прозрачной среде движутся со скоростью больше скорости света в данной среде) в световыход жидкого сцинтиллятора эксперимента NOvA (эксперимента по изучению осцилляций нейтрино).

В комнате также проводятся сборочные работы светосчитывающих модулей системы регистрации света в жидком аргоне модульной времяпроекционной камеры ближнего детектора эксперимента по изучению осцилляций нейтрино DUNE (ND-LAr DUNE).

Посетить

“Зеленая лаборатория” — лаборатория тестирования фотодетекторов

Лаборатория тестирования фотодетекторов, или как ее называют из-за цвета здания «Зеленая лаборатория», представляет собой лабораторно-экспериментальный комплекс для изучения и испытаний фотодетекторов, а также сцинтилляционных детекторов. Исследования в области нейтринной физики, проведенные с помощью этих устройств, помогут ученым ответить на ключевые физические вопросы, "заглянуть" за пределы Стандартной модели, понять почему вещества во Вселенной больше, чем антивещества, а также раскрыть другие тайны природы.

В “Зеленой лаборатории” ученые работают прежде всего над методикой изучения вакуумных фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) и полупроводниковых кремниевых фотоумножителей (SiPM). Эти фотодетекторы нужно тестировать для того, чтобы определить их точные параметры. Они учитываются в дальнейшем при проектировании физических установок. Например, такой параметр, как PDE (эффективность регистрации фотонов) очень важен: он влияет на точность измерения энергии детектора (энергетическое разрешение). Комплекс базируется в Лаборатории ядерных проблем им. В. П. Джелепова Объединенного института ядерных исследований. Сегодня основная деятельность коллектива “Зеленой лаборатории” – это работа в экспериментах, изучающих нейтринные осцилляции: JUNO/TAO (Китай) и NOvA/DUNE (США).

Для эксперимента TAO в “Зеленой лаборатории” разрабатывается методика массового тестирования матриц SiPM. Матрица SiPM— это плата, на которую устанавливается до 64 кремниевых фотодетекторов. Всего ученые планируют протестировать более 4000 матриц. Для детектора JUNO в Темной комнате была разработана сканирующая станция. Там уже были протестированы более 3000 крупногабаритных ФЭУ.

Здесь также изучается жидкий сцинтиллятор детектора NOvA, был исследован эффект гашения сцинтилляций (коэффициент Биркса), сейчас анализируется вклад черенковского света в отклик сцинтиллятора. А еще разрабатывается система считывания света (LRO) в жидкоаргоновой времяпроекционной камере ближнего детектора (ND-LAr) эксперимента DUNE.

В лабораторном комплексе располагается также комната удаленного управления эксперимента NOvA, где ученые из ОИЯИ и других институтов, работая посменно, контролируют работу детекторов и процесс набора данных.

Посетить

Центр Удаленного управления эксперимента NOvA.

Посетить

Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс (МИВК)

Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс (МИВК) – это технологическая база для проведения научных исследований в единой информационно-вычислительной среде. Здесь находится большое количество компьютеров, часть из которых обеспечивает хранение полученных данных, а другая часть – их обработку.

МИВК объединяет в себе четыре ключевые составляющие: грид-инфраструктуру, центральный вычислительный комплекс, облачную инфраструктуру и высокопроизводительную платформу HybriLIT, в состав которой входит суперкомпьютер «Говорун». Такое разнообразие компонентов нужно для решения широкого спектра актуальных задач: от теоретических исследований до обработки, хранения и анализа экспериментальных данных. Суммарная мощность всего оборудования составляет около 30 тысяч процессорных ядер. Общий объем доступной памяти на дисковых и флеш накопителей – порядка 40 петабайт, то есть 40 миллионов гигабайт!

В МИВК хранятся и обрабатываются данные, поступающие с экспериментальных установок российских и международных научных проектов, в которых ОИЯИ принимает активное участие: например, с Байкальского нейтринного телескопа – обсерватории, которая находится на дне озера Байкал, экспериментов коллайдера НИКА, оти экспериментов ATLAS, ALICE и CMS на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе  и так далее. Сотрудники лаборатории помогают коллегам из ОИЯИ адаптировать их программы под вычислительные ресурсы комплекса.

Посетите тур, чтобы узнать больше о вычислительном комплексе.

Посетить

Лаборатория номер 13

Посетить

Фурье-дифрактометр высокого разрешения

Фурье-дифрактометр высокого разрешения (ФДВР) — это уникальный инструмент для исследований кристаллических материалов в виде порошка. Он находится на реакторе ИБР-2 Лаборатории нейтронной физики Объединенного института ядерных исследований. ФДВР отличается от других нейтронных дифрактометров высоким разрешением, что позволяет исследовать структуру веществ с особо высокой точностью. 

Нейтроны не имеют электрического заряда, поэтому рассеиваются они в основном ядром, а не электронами в атоме. Как следствие, “барьеров” на их пути становится меньше, что позволяет частицам проникать гораздо глубже в вещество, чем другие виды излучений (включая хорошо знакомое нам рентгеновское). Этот эффект дает возможность охарактеризовать интересующий материал по всему объему, а не только его поверхность. С помощью нейтронов ученые могут получать информацию о материале, находящегося внутри какого-то устройства или оболочки — например, внутри металлического кейса —  не разбирая саму оболочку. Это делает их удобным инструментом для исследования многокомпонентных реальных объектов, таких как аккумуляторы. Кроме того нейтроны имеют магнитный момент, что позволяет исследовать некоторые магнитные свойства вещества.  

Нейтроны, как и рентгеновское излучение, при выполнении ряда условий, могут дифрагировать на кристалле , то есть рассеиваться по определенным законам: например, усиливаться или ослабляться в зависимости от направления рассеяния. Такое рассеянное излучение можно регистрировать и затем анализировать, получая информацию об атомном строении исследуемого вещества: симметрии кристалла, расположении и типе атомов, дефектах кристаллической решетки и многом другом. Эти данные нужны, чтобы ответить на фундаментальные вопросы — например, как работает материал и какие процессы в нем происходят. Особенно это актуально для создания аккумуляторов нового поколения. 

Загляните в комнату, чтобы узнать, как работает фурье-дифрактометре!

Посетить