Исследования актуальных проблем ядерной физики на основе методики полностью автоматизированной обработки трековых детекторов на многофункциональной установке ПАВИКОМ

• Автор: Полухина, Наталья Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 101 с. : ил.; 20х14 см

Актуальность темы. Трековые детекторы широко используются в экспериментах по физике частиц на протяжении уже многих десятилетий. Столь продолжительная жизнь методики, безусловно, связана с уникальным пространственным разрешением и возможностью разделения треков частиц. Ни один из применяемых сейчас детекторов элементарных частиц не может обеспечить пространственное разрешение, которое, в частности, дае г ядерная эмульсия: при размере зерна 0.3 - 1 мкм, отклонение зерен от
восстановленной траектории движения частицы в среднем не превышает 0.8 мкм, а при определенных условиях может быть уменьшено до 0.2 мкм. Использование двусторонней эмульсии позволяет определять направление движения частиц с погрешностью менее одного миллирадиана. Простота трековых детекторов также обеспечивает им существенное преимущество перед многими другими системами детектирования. Метод трековых детекторов непрерывно развивается, совершенствуется его методика,- и в настоящее время трудно найти такую область науки и техники, где бы он не использовался. Это и физика высоких энергий, и физика космических лучей, реакторная физика, металлургия, геология, археология, медицина, биология, исследования метеоритов и образцов лунных пород.
В этой связи, первостепенное значение приобретают методики, которые должны обеспечить быстрое и качественное извлечение информации из данных, получаемых с помощью трековых детекторов. Просмотр больших: площадей детекторов, как правило, с большим увеличением представляет собой достаточно сложную техническую проблему. Обработка данных трековых детекторов, проводившаяся оператором на оптических микроскопах вручную, требовала огромных затрат труда и времени. Скорость измерений при этом оказывалась невысокой, что определяло низкую статистику обработанных событий. Кроме того, при таких измерениях достаточно велика вероятность появления трудно улавливаемых ошибок, поэтому получаемые результаты плохо поддавались проверке на возможные сбои, возникающие в процессе обработки материала (например, потери измерителями следов частиц и другие ошибки).
В последние годы этот недостаток в значительной мере был преодолен благодаря прогрессу, который достигнут в производстве прецизионной техники, и созданию оптических столов с высокой точностью перемещения по командам от компьютеров, широкому применению современных приборов с зарядовой связью (ССЭ-камеры) для регистрации и оцифровывания оптических изображений и вычислительным возможностям

современных компьютеров. Благодаря применению этих достижений прецизионной механики, возможностям средств вычислительной техники и разработке необходимого программного математического обеспечения стала реальностью полная автоматизация труда микроскопистов. При измерениях в таком автоматическом режиме оцифрованные изображения следов заряженных частиц и ядер в трековых детекторах, полученные при помощи CCD-камер, вводятся в компьютеры, математическое обеспечение которых позволяет производить поиск, распознавание и изучение треков, восстанавливать их пространственное положение. Такой автоматизированный метод измерений практически полностью исключает использование изнурительного визуального труда микроскопистов и ускоряет процесс обработки приблизительно на три порядка по сравнению с ее длительностью при использовании так называемых полуавтоматов. Новый метод позволяет обрабатывать большие массивы экспериментальных данных и существенно увеличивать статистику событий, что раньше было практически нереально. Создание подобных автоматизированных комплексов актуально поскольку оно и позволяет перейти на более высокий уровень проведения экспериментов, использующих трековую технику регистрации частиц, и существенно расширяет круг задач, где эта техника может быть эффективно использована.
Личный вклад автора и основная цель цикла работ. Основной целью цикла работ, выполненного автором, была реализация нового подхода к анализу экспериментального материала, связанного с исследованиями на базе автоматизированных комплексов для обработки данных трековых детекторов. При непосредственном прямом и решающем участии автора на всех этапах, начиная от приобретения элементов оборудования, создания комплекса, его освоения, разработки программного обеспечения и до руководства многочисленными исследованиями создан и освоен высокотехнологичный Полностью Автоматизированный Измерительный КОМплекс (ПАВИКОМ). ПАВИКОМ изначально создавался для обработки событий, зарегистрированных с помощью ядерных фотоэмульсий, облученных пучком ядер свинца с энергией 158А ГэВ на ускорителе SPS (CERN) в рамках экспериме1гга EMU-15. Основным направлением исследования этого эксперимента является поиск возможных сигналов образования кварк-глюонной плазмы при сверхвысоких температурах в сверхплотных состояниях материи. Однако в настоящее время возможности

Рис. 13. Пример когерентной диссоциации Ы6 в Не4 и д. Энергия связи между эппши кластерами так мала, что кластерная структура явно проявляется в продуктах распада. Видеоизображение этого распада получено на ПАВИКОМ.

Рис. 14. Диссоциация М£4 па 6 а-частиц и фрагмент Ве8.