Павиком на службе эксперимент OPERA
1. Цели и задачи эксперимента OPERA, сканирование рентге-новских эмульсий
OPERA - эксперимент по наблюдению осцилляции νµ ↔ ντ нейтрино, где регистрируют появление τ-нейтрино в пучке µ-нейтрино методом прямого наблюдения топологии распада таона в ядерной эмульсии. Поскольку распад таона в условиях эксперимента очень короток (порядка 1 мм), требуется детектор с очень высоким разрешением, которым и является ядерная эмульсия. Для определения точки взаимодействия в эмульсии служит электронный детектор, размещённый в промежутках между стенками с эмульсией. Энергия и заряд для заряженных частиц определяется в спектрометре, расположенным сразу за тяжелой эмульсионной мишенью.
С российской стороны в эксперименте участвуют четыре института ОИЯИ, ИТЭФ, ИАТЭ, ИЯИ РАН.
Пленки для OPERA - это двухслойные ядерные эмульсии с чувствительным слоем 40 мкм на пластиковой подложке 200 мкм. Эмульсии в детекторе прослоены 1-мм свинцовыми пластинами. Базовый элемент, составляющий основу эмульсионного детектора – т.н. «эмульсионный кирпич» (brick), который содержит 57 слоев пленки и 56 слоев низкофонового свинца. Размеры брика 10.2×12.7×7.5 см3, вес ~8.6 кг. Детектор состоит из двух равноценных блоков, называемых супер модулями. В состав двух супер модулей входит 2×3264×31 (~200 тыс.) таких кирпичей или около 12 млн. пленок ядерной эмульсии. Анализ такого огромного объема эмульсии требует десятки сканирующих установок с высокой скоростью обработки.
Техника сканирования эмульсий в Опере во многом базируется на опыте эксперимента CHORUS, однако общая площадь сканирования увеличилась в 340(!) раз (500 м2 для CHORUS и 170000 м2 – OPERA). Такие объемы потребовали новые идеи и решения, как в технике, так и в алгоритмах обработки, что в конечном итоге позволило ускорить обработку в 10÷20 раз (Европа) и даже более (Япония).