Супер-чарм-тау (с-τ) фабрикой называется проектируемый электрон-позитронный коллайдер с энергией в системе центра масс от 3 до 5–6 ГэВ, имеющей высокую светимость, около 1035 см−2 с−1. Экспериментальный комплекс включает собственно коллайдер, а также детектор частиц в точке столкновения и необходимую инфраструктуру для анализа данных.
Основной целью экспериментов на Супер-с-τ фабрике является изучение процессов с c-кварками и τ-лептонами на статистике как минимум на 2 порядка превышающей сегодняшнюю накопленную в экспериментах CLEOc (США) и BESIII (Китай). Рекордное количество D-мезонов, очарованных барионов и τ-лептонов позволит подступиться к исследованию новых явлений, таких как CP-нарушение в системе очарованных адронов и распадах τ-лептонов, несохранение лептонного числа.
В настоящий момент рассматриваются два наиболее вероятных места реализации проекта Супер-c-τ фабрики: Новосибирск (Россия), на базе ИЯФ СО РАН им. Будкера, и Хефей (Китай). Оба проекта активно развиваются, проводятся ежегодные симпозиумы для обсуждения прогресса. Готовятся документы (технический проект) для решения вопросов финансирования строительства.
Группа Супер-c-τ фабрики является ответственной за разработку мюонной системы детектора для будущей Супер-c-τ фабрики в Новосибирске.
Мюонная система детектора состоит из 9 регистрирующих слоёв в баррельной части и 8 слоёв в торцевой. Баррельная часть закрывает 64% полного телесного угла (50°<Θ<130°), торцевая – 30% полного телесного угла (20°<Θ<50° и 130°<Θ<160°). Измеряющие координату пролёта частицы детекторы располагаются в зазорах стального ярма магнита, которое служит поглотителем адронов.
Главной задачей мюонной системы является отделение мюонов от большого числа адронов, возникающих в электрон-позитронной аннигиляции. Мюоны идентифицируются посредством измерения глубины их проникновения в поглотитель (пробега). Пробеги мюонов и адронов определяются главным образом двумя процессами: ионизационными потерями энергии заряженных частиц и ядерными взаимодействиями адронов с атомами поглотителя. При одинаковых импульсах мюоны имеют большую кинетическую энергию, чем пионы и каоны, и, таким образом, могут потратить больше энергии на ионизацию и пройти большее расстояние в веществе. С другой стороны, ядерное взаимодействие адронов с веществом ведёт к дополнительному поглощению и дальнейшему уменьшению их пробега.
Из-за закругления треков частиц в магнитном поле детектора мюонная система начинает регистрировать частицы начиная с импульса 0.4–0.5 ГэВ/c . На практике трудно добиться уверенной идентификации мюонов при импульсах ниже 0.8 ГэВ/c . Пион может имитировать мюон за счёт флуктуации длины пробега или в результате распада на мюон и нейтрино, в особенности в том случае, когда мюон летит в том же направлении, что и исходный пион. При импульсах выше 0.8 ГэВ/с эффективность идентификации мюонов должна достигать 95–98%, а вероятность ошибочной идентификации пиона находиться на уровне ∼ 5%, что соответствует примерно 20-кратному подавлению пионов.
В современных экспериментах по физике высоких энергий в мюонных системах, как правило, используются следующие типы детекторов: плоские резистивные камеры, стриммерные газовые детекторы, сцинтилляционные счётчики. Сотрудники лаборатории обладают опытом создания аналогичной мюонной системы детектора Belle II, основанной на сцинтилляционных счетчиках, считываемых кремниевыми фотоумножителями посредством спектросмещающего волокна. Ими была предложена технология создания мюонной системы для детектора будущей Супер-с-τ фабрики, суммарная площадь чувствительных элементов которого будет составлять более 1000 м2
В рамках работ по Проекту будет создана компьютерная модель будущей мюонной системы детектора для Супер-с-τ фабрики, определены её основные параметры и характеристики, созданы прототипы элементов детектора.