25 ноября 2016

Коллайдер NICA: первые шаги реализации

Схема строящегося комплекса NICA. Источник – официальный сайт проекта

21-25 ноября 2016 года в Санкт-Петербургском государственном университете (СПбГУ) прошла XXV Всероссийская конференция по ускорителям заряженных частиц. Важным итогом обсуждений стало формирование команды ведущих российских институтов, участвующих в создании новой установки. Институт ядерной физики им. Г.И.Будкера (ИЯФ СО РАН) изготовит для коллайдера NICA систему электронного охлаждения (кулер) и каналы транспортировки пучков. Стоимость этих работ превышает треть миллиарда рублей. В дальнейшем участие института в проекте будет расширено.

Коллайдер NICA – первый крупномасштабный ускорительный проект, реализуемый на базе Объединенного института ядерных исследований в Дубне в рамках российской программы создания научных установок класса mega-science. На сверхпроводящем коллайдере NICA будут созданы уникальные условия для изучения самых актуальных фундаментальных проблем человечества: загадки эволюции Вселенной после Большого взрыва, поведения ядерной материи в экстремальных состояниях, природа нейтронных звезд и физики спина.

Академик РАН, вице-директор ОИЯИ, руководитель проекта NICA, профессор кафедры теории систем управления электрофизической аппаратурой СПбГУ Григорий Владимирович Трубников отметил, что проект такого масштаба возможно реализовать только объединив усилия научных школ и уникальных технологических производств, ведущих исследовательских центров нашей страны

«Это по-настоящему международный мега-сайенс проект, – прокомментировал учёный, – который в данный момент сооружают 26 стран мира на базе ОИЯИ в Дубне. Среди российских организаций это Институт ядерных исследований РАН, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» (Институт теоретической и экспериментальной физики, Институт физики высоких энергий, Петербургский институт ядерной физики), институты Росатома, Научно-исследовательский институт ядерной физики  МГУ и, в первую очередь, Институт ядерной физики им.Г.И.Будкера СО РАН».

Метод электронного охлаждения пучков тяжелых заряженных частиц был впервые предложен и реализован в новосибирском ИЯФ более полувека назад и сталсенсацией в области ускорительной физики, так как кардинально расширил возможности эксперимента. С тех пор институт является мировым лидером в этой области. 

«Мы уже сделали систему охлаждения для бустера NICA, – комментирует доктор физико-математических наук, заместитель директора ИЯФ СО РАН Евгений Борисович Левичев, – теперь мы будем разрабатывать аналогичную систему для самого коллайдера. Для нас это определенный вызов, потому что энергия, на которую должен быть рассчитан кулер, крайне высока – 2,5 миллиона электрон-вольт».

Для того чтобы доставить пучки ионов из накопительного кольца (бустера) в Нуклотрон, новосибирцы изготовят канал транспортировки пучков ионов. Его длина составит более 30 метров.

«Совсем недавно, – поясняет директор ИЯФ СО РАН, академик РАН Павел Владимирович Логачёв, – мы завершили создание и приступили к активной эксплуатации систем каналов транспортировки пучков между инжекционным комплексом ВЭПП-5 и коллайдерами нашего института. Протяженность каналов – сотни метров, и это колоссальный опыт, который пригодится нам в проекте ОИЯИ. Конфигурация транспортной системы NICA будет напоминать штопор. Сложность в том, чтобы провести по этому «штопору» пучок, с одного этажа на другой, и не нарушить его параметры». 

Кроме того, ИЯФ СО РАН будет разрабатывать для проекта NICA ускоряющую систему, каналы транспортировки частиц в коллайдер, а также выполнять теоретические расчеты. Соответствующие договоры будут подписаны в следующем году.

НИКА – ускорительный комплекс класса mega-science, который создается на базе Объединённого института ядерных исследований (Дубна, Россия). 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 этого 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 создании комплекса участвуют ученые из 70 институтов 26 стран мира.
ИЯФ СО РАН – крупнейший академический институт страны, один из ведущих мировых центров в области физики высоких энергий и ускорителей, физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза. В институте ведутся крупномасштабные эксперименты по физике элементарных частиц на электрон-позитронных коллайдерах и уникальном комплексе открытых плазменных ловушек, разрабатываются современные ускорители, интенсивные источники синхротронного излучения и лазеры на свободных электронах. По большинству своих направлений Институт является единственным в России.