Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Лаборатория тяжелых кварков и редких распадов

Лаборатория образована в 1968 году профессором Владимиром Сергеевичем Мурзиным. С начала основания лаборатория входила в состав Отдела высоких энергий (ОВЭ) под руководством профессора Валериана Григорьевича Шевченко и носила название Лаборатория машинной обработки результатов. Впоследствии она была переименована в Лабораторию машинной обработки экспериментальных данных. В 1982 году лаборатория вошла в состав Отдела измерительной техники (ОИТ), который был создан в начале 1978 года профессором Павлом Федоровичем Ермоловым и впоследствии переименован в Отдел экспериментальной физики высоких энергий. Уже в составе ОИТ лаборатория переименована в Лабораторию нейтринной физики.

Руководители лаборатории: с 1968 по 1992 годы доктор физико-математических наук, профессор Владимир Сергеевич Мурзин; с 1993 по 2011 годы доктор физико-математических наук, профессор Лидия Николаевна Смирнова; с 2012 года доктор физико-математических наук Александр Викторович Бережной.

В настоящее время основным направлением исследований в лаборатории является физика тяжелых кварков. Изучение рождения и распадов адронов, содержащих тяжелые кварки, чрезвычайно важно для выяснения структуры сильных взаимодействий, проверки Стандартной модели и для поиска новой физики за рамками Стандартной модели.

Лаборатория вовлечена как в экспериментальные, так и в теоретические работы по этому направлению и участвует в трех экспериментах на Большом адронном коллайдере: ATLAS, LHCb, CMS.

Кроме того лаборатория участвует в единственном в России эксперименте по околопороговому рождению очарованных кварков СВД-2.

B составе коллаборации ZEUS лаборатория также занимается исследованием свойств электрон-протонных взаимодействий при высоких энергиях и структуры электрона и протона на коллайдере HERA (DESY, Гамбург).

С момента основания в лаборатории исследовались взаимодействия частиц высоких энергий космических лучей с нуклонами и ядрами. После запуска ускорителя ИФВЭ (Протвино) процессы множественного рождения частиц во взаимодействиях адронов разной природы и ядер с нуклонами и ядрами исследовались с помощью больших пузырьковых камер ОИЯИ (2-метровая пропановая пузырьковая камера), ИФВЭ (Мирабель), Фермиевской лаборатории и др. Был предложен проект направления пучка нейтрино из Фермиевской лаборатории в США в озеро Иссык-Куль (проект БАТИСС). Взаимодействия нейтрино высоких энергий исследовались с помощью пузырьковой камеры СКАТ (ИФВЭ) и пузырьковой камеры ФНАЛ (эксперимент Е632).

Задачи исследования взаимодействий частиц потребовали развития новых экспериментальных методик. Лаборатория участвовала в разработке эксперимента ГИННЕС для исследований взаимодействий нейтрино на планируемом коллайдере ИФВЭ, экспериментов на коллайдере SSC в США, анализе результатов в эксперименте NA22 на Европейском гибридном спектрометре ЦЕРН.

С 1993 года началась интеграция лаборатории в создание эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере.

В период 1993-2007 годы лаборатории участвовала в исследованиях на электрон-протонном коллайдере DESY в эксперименте ZEUS.

С 2006 года лаборатории участвует в эксперименте LHCb на Большом адронном коллайдере по исследованию физики тяжелых кварков. Важным вкладом является развитие программного пакета EvtGen для моделирования распадов β-адронов.

С 2007 года лаборатории активно участвует в создании и эксплуатации переднего черенковского кварц-вольфрамового калориметра CASTOR (Centauro And STrange Object Research) на Большом адронном коллайдере в эксперименте CMS.

С 1993 года в лаборатории ведутся теоретические исследования свойств адронов, содержащих тяжелые кварки.

Также с 1993 года лаборатория участвует в исследованиях на электрон-протонном коллайдере DESY в эксперименте ZEUS. Приоритетными направлениями являются изучение глубоко-неупругого дифракционного рассеяния и рождения векторных мезонов.

Таким образом, лаборатория внес существенный вклад в эксперимент ATLAS, в частности, в создание трековой системы из тонких дрейфовых трубок (TRT) внутреннего детектора установки, разработку математического обеспечения триггера высокого уровня (HLT) и развитие программы физических исследований по изучению редких распадов β-мезонов. Важным вкладом в эксперимент LHCb является развитие программного пакета EvtGen для моделирования распадов β-адронов. Установка дополнительных передних детекторов CASTOR, покрывающих «мертвые зоны» установки CMS, позволяет перекрыть весь доступный интервал в шкале быстрот и изучать физические процессы с продуктами взаимодействия, вылетающими вперед по ходу пучка под очень малыми углами с малыми поперечными импульсами.

На коллайдере HERA получены следующие фундаментальные результаты: обнаружен быстрый рост структурной функции протона F2 с уменьшением Бьеркеновской переменной x, связанный с ростом плотности глюонов в
протоне; в глубоко-неупругом ер-рассеянии наблюдены жесткие дифракционные процессы.

Успешно проведен первый сеанс сбора данных в эксперименте ATLAS за 2008-2013 годы, который принес открытие бозона Хиггса. Получен верхний предел на вероятность редкого распада β-мезона на два мюона.

Получены теоретические предсказания асимметрий в редких распадах тяжелых мезонов и продемонстрирована возможность изучения физики вне рамок Стандартной Модели в таких распадах, оценены сечения рождения дважды тяжелых адронов в условиях экспериментов на Большом Адронном Коллайдере. Проведена теоретическая поддержка экспериментов ATLAS и LHCb.

В планах лаборатории - участие в объединении экспериментальных данных, полученных двумя установками H1 и ZEUS (коллайдер HERA), для проведения совместного анализа в целях достижения высочайшей точности измерений.

Также лаборатория планирует продолжать исследования в экспериментах на Большом адронном коллайдере по проверке Стандартной модели и поиску Новой физики.

Свои работы лаборатория выполняет в тесном сотрудничестве с CERN, DESY, ГНЦ ИФВЭ.