2021-10-29 12:13:00

/

РИА "Сибирь"

/

Новосибирск

Новосибирские физики запустили канал транспортировки ионов коллайдера NICA

NICA - это ионный коллайдер, который сооружается в Объединенном институте ядерных исследований в подмосковной Дубне. Основная цель экспериментов – изучение состояний вещества, в которых пребывала наша Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва. Важной системой ускорительного комплекса NICA является канал транспортировки ионов из Бустера в Нуклотрон.

Специалисты Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН и Объединенного института ядерных исследований провели первый цикл пусконаладочных работ канала транспортировки, в ходе сеанса работы Бустера с пучками ионов 4Не1+ и 56Fe14+. Конфигурация транспортного канала напоминает штопор, а сложность состояла в том, чтобы провести пучок ионов из одной установки в другую по трехмерной траектории, не нарушив его параметры.

Команда физиков провела не один, как ожидалось, а два пучка разных ионов - гелия и железа. Оба успешно прошли через канал и были зафиксированы датчиками в конце канала.

Когда на основе идей, изложенных сотрудниками ОИЯИ, в Институте ядерной физики был разработан концептуальный проект этих систем и был дан старт технической реализации проекта силами ИЯФ. В Новосибирске были изготовлены магнитная и вакуумная системы участка выпуска пучка и канала транспортировки, устройства диагностики пучка, системы питания и управления. Был спроектирован, изготовлен и успешно запущен уникальный ударный магнит для выпуска пучка из Бустера с рекордным уровнем магнитного поля около 2 кГс.

К маю 2021 года в ИЯФе было практически завершено изготовление оборудования систем выпуска пучка из Бустера и канала транспортировки пучка, и начался этап активных работ по сборке и монтажу оборудования на территории ОИЯИ. К сентябрю 2021 года монтажные работы силами ИЯФ и ОИЯИ были завершены, что позволило начать пусконаладочные работы, плавно перешедшие в сеанс работы с пучком.

"Конфигурация транспортной системы NICA напоминает штопор. «Сложность была в том, - прокомментировал заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН Андрей Журавлев, - чтобы провести пучок из одной установки в другую, не испортив его параметры. Из-за сложной трехмерной траектории и нестандартной конфигурации канала, необходимо было очень точно собрать канал. Но благодаря высококлассной работе наших монтажников, вакуумщиков и геодезистов каждый элемент стоит на своем месте, и мы достаточно быстро получили полноценный пучок, именно такой, какой был рассчитан. Еще одна особенность транспортного канала в том, что он импульсный. Это значит, что магниты, определяющие траекторию движения пучка частиц, работают только тогда, когда пучок запущен в канал. Импульсный режим позволяет сделать оборудование более дешевым, компактным и легким по сравнению со сверхпроводящими магнитами, или магнитами, работающими на постоянном токе".

Особое значение в работе имели расчет оптики канала, согласование геометрии между бустером и нуклотроном и выдача параметров магнитных элементов для дальнейшего их производства. Решением этих задач занимался старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Сергей Синяткин.

"Из-за архитектурных особенностей уже существующего здания, малого места для перепуска заряженных частиц из бустера в нуклотрон NICA и большой энергии, канал получился сложным и компактным. Помимо основных функций перепуска частиц решались задачи компенсации связи радиального и вертикального движения частиц на выходе из канала и утилизации частиц с нецелевой зарядностью. На последнем этапе работы - проверка соответствия требуемым значениям характеристик элементов, как и самой геометрии канала, и проводка пучка по каналу", - пояснил Сергей Синяткин.

В ходе работ магнитная система канала вышла на 95-100% проектных значений магнитных полей, был получен выпуск пучков двух сортов ионов - гелия 1+ и железа 14+ - с дальнейшей транспортировкой по каналу, на конечном участке которого пучки были детектированы датчиками тока и положения пучка, а также получены снимки профилей пучка с люминофорного экрана. Максимальная энергия пучков, выведенных из Бустера и проведенных по каналу, составила 240 МэВ/н, что соответствует 95% максимального магнитного поля в канале Бустер-Нуклотрон при транспортировке ионных пучков без их обдирки до состояния голого ядра при выпуске из ускорителя. Важно, что успешный перепуск пучка ионов состоялся всего через два дня после приезда в Дубну специалистов из Новосибирска и начала работы с пучком, что показывает качество и точность изготовления элементов канала.

Успешное проведение первого цикла пусконаладочных работ на канале Бустер-Нуклотрон - важный результат для создания ускорительного комплекса NICA. Он позволяет после проведения монтажных работ по установке новой системы инжекции пучка в Нуклотрон, запланированных на ближайшие два месяца, завершить создание тяжелоионной цепочки Нуклотрона, которая в дальнейшем будет основной при работе с коллайдером NICA и физической установкой BM@N.

NICA - ускорительный комплекс класса mega-science, который создается на базе Объединённого института ядерных исследований (Дубна). Основная цель экспериментов на новом коллайдере - изучение свойств плотной барионной материи, кварк-глюонной плазмы - состояния вещества, в котором пребывала наша Вселенная первые мгновения после Большого взрыва. Кроме того, на пучках комплекса NICA планируются исследования в области материаловедения, нано- и пикотехнологиям, медицине, биологии, электронике, программам Роскосмоса, ядерной энергетике и безопасности, криогенной и сверхпроводящей технике. В экспериментах на пучках комплекса NICA участвуют ученые из 70 институтов 26 стран мира, отметила руководитель пресс-службы ИЯФ СО РАН Алла Сковородина.