近日，塔斯社報道，由俄羅斯科學(xué)與高等教育部資助的NICA對撞機實驗迎來新進展。圣彼得堡國立大學(xué)(SPbU)的核物理學(xué)家為該項目開發(fā)了一種新型氣體冷卻系統(tǒng)。

據(jù)教育與科學(xué)部新聞處向塔斯社透露，圣彼得堡國立大學(xué)的科學(xué)家們已開發(fā)并委托了一套實驗裝置，專門用于研究和優(yōu)化薄型曲面大面積硅像素探測器的氣體冷卻過程。該新型冷卻系統(tǒng)可應(yīng)用于NICA對撞機實驗，NICA對撞機是俄羅斯科學(xué)與高等教育部支持的大型科學(xué)項目之一。

新型氣體冷卻系統(tǒng)采用冷氮氣，其蒸汽以最小流量和速度直接噴射到傳感器上，有效增強了傳感器的熱傳遞能力。即使在大面積區(qū)域，該系統(tǒng)也能將探測器溫度穩(wěn)定在可接受范圍內(nèi)。接近零的氣體流速設(shè)計，可防止脆弱的探測器層發(fā)生振動。

此研發(fā)項目名為“TICA-4”(冷氣體陣列熱研究)，是第四代此類設(shè)施，采用多模塊、可拆卸結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)計劃用于莫斯科附近杜布納的巨型科學(xué)NICA對撞機未來的多用途探測器(MPD)實驗，以及瑞士日內(nèi)瓦大型強子對撞機升級版ALICE的內(nèi)部跟蹤系統(tǒng)。

圣彼得堡國立大學(xué)核過程實驗室主任弗拉基米爾·熱列布切夫斯基表示：“我們的裝置非常獨特，能夠深入研究利用氣流冷卻薄硅像素探測器的過程和機制。我們?yōu)檫@些薄探測器的各層開發(fā)了最佳冷卻方案，并使用冷氮蒸汽和新型隔熱材料取得了新的成果。這為在實驗研究中使用擬議的冷卻系統(tǒng)，以創(chuàng)建高能物理中的多探測器復(fù)合體奠定了基礎(chǔ)。”

據(jù)悉，NICA(基于核加速器的離子對撞機設(shè)施)是一座超導(dǎo)質(zhì)子和重離子對撞機，自2013年起在莫斯科州杜布納聯(lián)合核研究所的維克斯勒和巴爾丁高能物理實驗室建造。該對撞機旨在開展此前無法進行的粒子物理研究，將使用硅像素探測器。該探測器能夠高精度重建帶電粒子軌跡并確定短壽命粒子的衰變點。由于探測器電子元件對過熱敏感，工作溫度范圍不得超過30°C，否則會導(dǎo)致噪聲增加和測量精度降低。同時，大面積探測器模塊的脆弱性也加劇了有效散熱的難度，因此科學(xué)家對冷卻和保護系統(tǒng)提出了特殊要求。