Uspješno učešće RD50 tima sa UCG na 41-om radnom sastanku CERN RD50 kolaboracije u Sevilji (29/11- 02/12, 2022)

Na nedavno završenom radnom sastanku CERN-ovske naučne kolaboracije RD50 (Radiation Hard Semiconductor Devices for Very High Luminosity), koji je održan od 29/11/2022 do 2/12/2022 učestvovao je i naučni  tim sa Univerziteta Crne Gore. Crnogorskim timom rukovodi doktor fizike elementarnih čestica (sa iskustvom od skoro više od 30 godina u radu na eksperimentima u Fizici visokih energija kao što su ARGUS, HERA-B, H1, LCFI, itd), redovni profesor PMF-a, Prof. dr Gordana Laštovička-Medin.

Da podsjetimo, Univerzitet Crne Gore je zvanično postao član CERN RD50 u 2019. godini.  RD50 je R&D (Research and Development) kolaboracija osnovana sa ciljem da se pronadju inovativna rješenja senzorskih tehnologija zasnovanih na silicijumu, koja bi bila otporna na ekstremne nivoe radijacije kojima ce detektori bitii izloženi tokom sledeće faze rada sudarača LHC kada ce i lumionoznost biti značajno podignuta.

Tim sa UCG aktivno radi na razvoju i karakterizaciji detektorske tehnologije Low Gain Avalanche Detector (LGAD) koja u suštini predstavlja- kombinaciju osobina- APD (avalanche photodiode) i PIN diode. LGAD ima n++ p+ p p++ unutrašnju strukturu, gdje visoko dopirajući p+ sloj, koji je postavljen  ispod n++ electrode omogućava pojačanje signala (20-80) u kontrolisanim uslovima. Vremenska rezolucija od oko 20-60 ps cini LGAD atraktivnim detektorom ne samo na polju fizike visokih energija već i u  aplikacijama za potrebe medicinskih istraživanja. LGAD tehnolohija je osnovna tehnologija prihvaćena od strane CERN-a za izradu  vremenskih detektora  MIP (Minimum Ionizing Particle) Timing Detectior (MTD) na CMS-u i HGTD (High Granularity Timing Detector)  na ATLAS-u u CERN-u. LGAD ce omogućiti 4D rekonstrukciju tragova iz vremenskih i prostornih koordinata što do sada nije bilo moguće u HEP eksperimentima.

Učešćem na 41 sastanku RD50 kolaboracije, studenti osnovnih studija Fizika (PMF) , Ivona Bozović, Jovana Doknić i Vanja Backović imali su priliku da izlože naučne rezultate na kojima su radili zajedno sa prof. Gordanom Medin. Studenkinje Jovana Doknić I Ivona Bozović tokom jula i avgusta 2022 su takodje imale jedinstvenu priliku da se usavršavaju na laserskoj infrastrukturi ELI (Extreme Light Infrastructure) u Pragu. O samoj metodologiji usavršavanja i specifičnostima samog treninga, studentkinja Ivona Bozović je održala plenarno predavanje na 41-sastanku RD50 kolaboracije. Predavanje je imalo fantastican odziv. Na jedan potpuno inovativan način pokazano je kako uz dosta volje i entuzijazma naučika sa EU infrastruktura, studenti iz malih država čije state-of-the art- laboratorije su tek u razvoju, mogu da se već na osnovnim studijama uključe u ozbiljne projekte kakvi su inoviranje novih detektorskih rješenja za nove sudarače. Istraživanja na polju segmentacije LGAD-a (povećavanje granularnosti detektora) i studija rastojanja izmedju LGAD pixel-a predstavila je studentkinja Jovana Doknić. Vanja Backović je prikazala rezultate formiranja signala i transporta plazme kreirane u LGAD-u kroz iluminaciju senzora femto-sekundnim laserom sa duzinom pulsa od 35fs, i repetativnosću od 1KHz, na različitim energijama, i na talasnoj duzini od 800 nm (eksperimenti izvedeni na ELI Beamlinu tokom 2022). Prof. Medin je u- njenom izlaganju, po prvi put ukazala na veoima interesantno pojavljivanje pojačane multiplikacije naelektrisanja u polju oko P-stop implanta (oblast namijenjena izolaciji pixel-a), a koje se pojačavalo kroz pojačanje intenziteta laserskog snopa. Predavanje Prof. Medin ukazalo je takodje i na izuzetno visoku prostornu rezoluciju laserkog snopa (reda par mikrona) TCT tehnike koja je postavljena na ELI, sto je omogućilo mjerenje rastojanja izmedju pixel-a sa do sada najvecom preciznošću kao i detektovanje promjene el polja sa veoma visokom rezolucijom. Za sada TCT tehnika razvijena na ELI u kooperaciji tima sa ELI-ja i prof. Medin kroz projekte profesorice Medin a koji su bili prihvaćeni od strane ELI kroz EU pozive (excellence and scientific merit), pokazuje superiornu 3D rezoluciju u odnosu na ostale TCT tehnike.

Prof. Gordana Medin je tokom 2021 I 2022 bila Principal Investigator dva velika projekta finansirana u potpunosti od strane ELI Beamlines što je omogućilo i studijski  boravak studentima sa UCG na ELI u Pragu. Nedavno je projekat prof Medin (grant po osnovu “excellence and scientific merit”) prihvaćen za finansiranje na po prvi put objavljenom ELI ERIC pozivu.  Eskperimenti prof. Medin po osnovu ovog poziva biće izvedeni tokom, 2023 godine.

Istraživanja prikazana na 41 sastanku RD50 kolaboracije su dijelom finansirani i od strane Ministarstva nauke i tehnološkog razvoja CG kroz projekat “Unapređivanje istraživačke infrastrukture i mjernih tehnika za testiranje brzih „state-of-the-art“ LHC-HL vremenskih detektora", ugovorom Br: 03/1- 062/20-500/3, od 29. aprila 2020” -ciji je- rukovodilac Prof. Gordana Laštovička-Medin.

Učestvujući  na 41 radnom sastanlku RD50 kolabnoracije, student sa PMF-a su takodje imali i jedinstvenu priliku da upotpune znanje iz nuklearne fizike.  Naime kroz četvoročasovnu posjetu Nacionalnom akceleratorskom Centru CNA u Sevilji studenti sa UCG su imali jedinstvenu priliku da se upoznaju sa radom 6 istraživačkih infrastruktura. Naime, CNA posjeduje: Van De Graaffov 3 MV Tandem akcelrator. 10/9 MeV ciklotronski accelerator, akceleratorski 1MV maseni spektrometar, PET/CT skener, sistem MiCaDas za mjerenje starosti materijala kroz proučavanje radio-ugljenika, Posjeta Van de Graaffovom akceleratoru bila je i jedinstvena prilika da se studenti UCG upoznaju sa metodom IBIC (Ion Beam induced Charge) koja omogućava da se kroz ubrizgavanje jona u silicijumove detektore indukuje naelektrisanje i onda, kroz studiju formiranja signala i transporta naelektrisanja proučava 3D struktura  detektora, kao i moguća oštećenja. Podsjećamo da je bivši član MNE RD50 grupe, Miloš Manojlović svoju magistarsku tezu izradio koristeći IBIC metodu na akceleratorskom centru na Institutu Rudjer Bošković (teza je inicirana kroz IAEA projekat ciji principal investigator je bila-prof Medin). Miloš trenutno radi na doktorskoj tezi kao član RD50 tima iz Barselone sa pozicijom istraživača na Institutu za Mikroelektroniku (IBM CNM) odakle je i ponikla ideja o LGAD-u.

Više informacija o učestvovanju tima iz CG na 41 sastanku Rd50 kolaboracije nalazi se na linku koji je prilozen u nastavku teksta. Studenti su takodje pripremili i prezentaciju o posjeti Akceleratorskom Centru CNA (link sa pdf-fajlom priložen je u nastavku ovog teksta takodje) kako bi podijelili svoie dragocjeno iskustvo sa ostalim kolegama sa studijskog programa Fizika

Na kraju da istaknemo, da je zanimljivost učešća Rd50 tima sa UCG bila i u tome sto su po prvi put u istoriji rada RD50 kolaboracije studenti sa osnovnih studija imali priliku da aktivno učestvuju i izloze svoje rezultate. Uobičajeno studenti tek na doktorskim studijama dobiju ovu priliku. Nivo prezentacije posebno imajući u vidu da se radi o studentima osnovnih studija naišao je na ogromnu zainteresovanost, nakon čega je uslijedio i ogroman broj pohvala timu iz CG.  

Pripemili izvještaj:

Prof. Dr Gordana Laštovička-Medin

Jovana Doknić

Ivona Bozović

Vanja Backović