LHC – новый протон-протонный коллайдер, рассчитанный на энергию 14 ТэВ и создаваемый в ЦЕРН при участии многих стран мира, внесет существенный вклад в понимание законов микромира, в том числе позволит выяснить предел справедливости Стандартной модели (СМ) и провести поиск частиц и взаимодействий, отвечающих более глубоким симметриям (например, суперсимметричных частиц, дополнительных размерностей, кварк-глюонной плазмы и т.д.). Лаборатории ОЭФВЭ участвуют в разработке и создании аппаратуры для проведения физических исследований в экспериментах CMS, ATLAS и LHCb на LHC.
Разработаны и внедряются новые методы Монте-Карло моделирования и анализа событий протон-протонных и ядерных столкновений. На основе пакета CompHEP созданны Монте-Карло генераторы событий одиночного рождения топ-кварков и бозона Хиггса в сопровождении струи. Разработанa и реализованa в виде Монте-Карло генератора событий PYQUEN модель перерассеяний и потерь энергии жестких партонов в плотной КХД-материи (кварк-глюонной плазме), образованной при соударении тяжелых ионов с высокой энергией. Определены параметры модели и начальные условия формирования кварк-глюонной плазмы в соударениях Au+Au, с использованием экспериментальных данных коллайдера RHIC. Исследована возможность наблюдения на установке CMS возникновения кварк-глюонной плазмы: изменение спектра жестких струй, подавление выхода кваркониев (Υ, J/ψ). Разработаны программы реконструкции жестких струй и димюонов в условиях большой загрузки калориметрической и трековой систем установки CMS.
Впервые непосредственно из лагранжиана КХД в главном логарифмическом приближении численно оценен вклад динамических корреляций в двухпартонные функции распределения, который оказался сопоставимым с факторизационной компонентой в области жесткости и продольных импульсов партонов. Тем самым установлены границы применимости факторизационной гипотезы и введены соответствующие поправки в генератор PYTHIA.
Предложены и разработаны методы решения проблем, связанных с калибровкой и мониторированием адронных калориметров CMS.
Создана база знаний моделируемых для LHC событий - MCDB. Инфраструктура MCDB включает полный набор необходимых интерфейсов: web интерфейс с развернутой системой редактирования контента MCDB, MCDB API - програмный интерфейс для автоматического доступа к событиям в MCDB из инфраструктуры коллабораций и интерфейс автоматической загрузки и документирования новых событий. Автоматические интерфейсы оптимизированы для работы в структуре GRID.
В эксперименте ATLAS физики НИИЯФ МГУ проводят следующие работы:
- участвуют в разработке трекера на основе детекторов переходного излучения с использованием современных дрейфовых трубок; провели исследование качества и устойчивости материалов компонент детекторов относительно воздействия ионизированного активного газа в условиях радиационных нагрузок, отвечающих всему периоду эксплуатации установки;
- участвуют в разработке и создании основных компонентов газового обеспечения ДПИ и монтажных работах;
- участвуют в создании системы медленного контроля всех узлов установки и внешней окружающей среды, разработали полное математическое обеспечение системы;
- участвуют в разработке компьютерной модели детектора и триггера высокого уровня; разработали физическую программу исследования редких лептонных и полулептонных распадов В-мезонов и провели их моделирование, продемонстрировавшее возможность регистрации этих процессов на уровне, достаточном для проверки и выбора возможного расширения СМ;
- на основании опыта, полученного в эксперименте D0, предложили и разработали схему исследований одиночного рождения t-кварков на ускорителе LHC; ожидается, что выход событий одиночного рождения t-кварка за первый год работы LHC будет на три порядка выше, чем в эксперименте D0.
В связи с подготовкой исследований на Большом адронном коллайдере сотрудники НИИЯФ МГУ участвуют в развитии компьютерной системы нового типа (GRID), которая основана на идее распределенных региональных центров для хранения, обработки и анализа данных экспериментов. НИИЯФ МГУ является ведущей организацией по созданию в России соответствующей GRID-инфраструктуры в рамках международных проектов LCG и EGEE, направленных на автоматизированную поддержку анализа экспериментальных данных по физике высоких энергий.