VU fizikai prisidės prie vieno iš milžiniškų CERN detektoriaus modulių surinkimo ir testavimo

Vilniaus universiteto (VU) Fizikos fakulteto Branduolių ir elementariųjų dalelių fizikos centras dalyvauja atnaujinant Europos branduolinių tyrimų organizacijos (CERN) Kompaktiškojo miuonų solenoido (CMS) detektorių. Prie vienos iš milžiniško CMS detektoriaus dalių – vidinio trekerio (ang. tracker) – atnaujinimo darbų prisidedantys VU fizikai vieninteliai Lietuvoje tobulina modulių TEPX (angl. Tracker Endcap Pixel) elektroninių dalių surinkimą ir testuoja jų atsparumą bei veikimą. 

VU dalyvaus surenkant ir testuojant CERN CMS detektoriaus modulius. Tam pritarė CMS vidinio trekerio atstovai – Marko Dragicevic ir Giacomo Sguazzoni, kurie 2026 m. liepos 1 d. atvyko į VU ir įvertino Lietuvos techninį pasirengimą surinkti modulius. CMS atstovai puikiai atsiliepė apie VU mokslininkų atliekamą darbą ir turimą įrangą.

„Dalyvaujame surenkant puslaidininkinę elektroniką ir ją testuojame. Mūsų patikrinti specifinės klasės moduliai bus įdiegti atnaujinant CMS detektorių“, – pasakoja VU Branduolių ir elementariųjų dalelių fizikos centro direktorius dr. Andrius Juodagalvis.

Pasak jo, VU mokslininkai ultragarsiniu virinimu sujungia iš CERN gaunamus silicio jutiklius su elektrinių signalų nuskaitymo lustu. Tai jie daro itin preciziškai, mat elektronikos komponentų dalys virinamos naudojant vos 25 mikrometrų (µm) storio vielutę. Tokie už žmogaus plauką plonesni daiktai matomi tik pro mikroskopą. Testavimo patalpoje patikrinama, ar viskas veikia gerai, ar paruošta kitam etapui – apsauginio sluoksnio padengimui. Gavę jau apsaugotus modulius, naudodami specializuotą stendą ir programinę įrangą, fizikai testuoja jų veikimą – ar prietaisas teisingai nuskaito signalus ir tinka dalelėms registruoti.

„Šie elektroniniai komponentai bus integruoti į atnaujinamą CMS detektorių. Atnaujinimas reikalingas rengiantis naujos kartos Didelio šviesingumo didžiojo hadronų priešpriešinių srautų greitintuvo veikimui (angl. High‑Luminosity Large Hadron Collider, HL-LHC). Šviesingumas nusako, kaip dažnai greitintuve susiduria protonai. Pavyzdžiui, dabar įvyksta apie 60 susidūrimų, o atnaujinus greitintuvą protonų susidūrimai bus daug intensyvesni, sieks iki 200 atskirų protonų susidūrimų vienu metu“, – pasakoja VU mokslininkas. Tai reiškia, kad kas 25 nanosekundes (ns), arba, kitaip tariant, 40 milijonų kartų per sekundę, vienu metu įvyks 200 atskirų minisprogimų ir kiekvienas jų sukurs naujas daleles.

Pasak VU Branduolių ir elementariųjų dalelių fizikos centro direktoriaus, greitintuve protonai lekia srautais. Kiekvienas srautų susidūrimas lietuviškai vadinamas kadrais (ang. bunch crossing). CERN CMS detektorius fiksuoja, kaip jie susidūrė ir kas vyko po to, atsekdamas atskirus detektoriaus užfiksuotus pėdsakus. Birželio pabaigoje CERN paskelbė apie Didžiojo hadronų greitintuvo tyrimų programos pabaigą ir intensyvių atnaujinimų pradžią.

„Mes žinome, kad egzistuoja daugiau dalelių, tačiau jų iki šiol negalėjome pastebėti. Kai padidės protonų susidūrimų skaičius, išaugs ir atsitiktinių ypač retų įvykių kiekis. Galėsime iš to gauti daug daugiau vertingų duomenų, pastebėti retus procesus“, – sako dr. A. Juodagalvis. 

Jis paaiškina, kad ypač reti įvykiai dalelių fizikoje yra procesai, kurių tikimybė labai maža (pavyzdžiui, vienas iš milijardų ar net trilijonų). Kuo daugiau susidūrimų įvyksta LHC, kuo daugiau tikslingai surinktų duomenų, tuo detaliau ir tiksliau mokslininkai gali išmatuoti dydžius, pastebėti nukrypimus ir ieškoti naujos fizikos – paaiškinti daugiau, nei gali Standartinis modelis, pavyzdžiui, naujas daleles, naujus dėsnius ar tamsiąją materiją, kitus iki šiol neišspręstus klausimus.