В настоящее время в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разрабатывается проект новой установки со встречными пучками, или коллайдера, который получил название ВЭПП-6. Основным пунктом его физической программы станет изучение физики сильных взаимодействий, а именно – изучение мезонов, барионов и других, более экзотических, адронов.
Это будет сравнительно недорогая, однако суперэффективная установка – за счет использования особого метода встречи пучков частиц. Первый этап реализации проекта – экспериментальная проверка этого метода – будет осуществлен в рамках существующего финансирования Института.
Установка со встречными пучками, или коллайдер – это кольцевой ускоритель, в котором сталкиваются пучки заряженных частиц. В случае установок ИЯФ СО РАН – это электроны и позитроны, которые аннигилируют и рождают новые частицы, обладающие необычными свойствами. Этот процесс и представляет интерес для физиков, поскольку дает информацию об устройстве микромира.
Два из пяти действующих коллайдеров расположены в новосибирском Институте ядерной физики. Это электрон-позитронные коллайдеры ВЭПП-2000 и ВЭПП-4М. Они работают в разном энергетическом диапазоне и дополняют друг друга. Физическая программа последнего в ближайшее время будет завершена, и на его месте планируется построить новый коллайдер – ВЭПП-6 (встречные электрон-позитронные пучки, шесть – число внутренней нумерации ускорителей ИЯФ СО РАН).
Длина периметра ВЭПП-6 составит 366 метров, что сопоставимо с футбольным полем, а энергия каждого из пучков от 0.5 ГэВ до 2.1 ГэВ, и именно в этом энергетическом диапазоне скрыты многие неисследованные явления.
«Благодаря оптимальным параметрам нового коллайдера мы сможем существенно продвинуться в понимании физики сильных взаимодействий. ВЭПП-6 позволит детально изучать природу легких кварков, в том числе сложные структуры, которые образуются в результате их взаимодействия. Кроме того, мы надеемся, что у нас получится наблюдать, хотя бы косвенно, свидетельства Новой физики, то есть явления, выходящие за рамки Стандартной модели», – прокомментировал заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН, завкафедрой НГУ, профессор РАН Иван Логашенко.
Главное конкурентное преимущество ВЭПП-6 – высокая светимость, или количество событий в единицу времени, которая позволяет набрать достаточную статистику. В 2006 году итальянский физик Панталео Раймонди предложил новую технологию электрон-позитронной встречи, при которой пучки встречаются не лоб в лоб, а под достаточно большим углом, что позволяет их сильно сжать в точке встречи, повысить плотность частиц и тем самым светимость. Этот метод называется Crab Waist (встреча с «крабовой» перетяжкой) и теоретически позволяет увеличить светимость в 10-100 раз. Однако реализация этого метода усложняет создание установки. Поэтому первым этапом проекта физики ИЯФ СО РАН определили экспериментальную проверку этого метода.
«В новом коллайдере наиболее сложное место, мы называем его «финальный фокус» – это первые метры слева и справа от точки встречи. Именно здесь расположены мощные сверхпроводящие магниты, сжимающие пучки до микронных размеров, чтобы обеспечить высокую светимость. Мы планируем разработать и изготовить настоящий финальный фокус ВЭПП-6 и установить его на существующий коллайдер ВЭПП-4М, чтобы проверить все технические и физические аспекты его работы. В случае успеха достаточно заменить оставшееся оборудование ВЭПП-4М новым, и получится ВЭПП-6. Мощные сверхпроводящие фокусирующие магниты должны быть очень компактными, так как весь финальный фокус размещается внутри детектора, поэтому мы решили их делать по новой перспективной технологии, в виде соленоидов с модулированной обмоткой. Уже создан и испытан прототип (кстати, впервые в России), который показал проектные параметры», – прокомментировал заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН, директор ЦКП «СКИФ», член-корреспондент РАН Евгений Левичев.
Он также отметил, что проект нового коллайдера по сложности технологий не уступает Центру коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»), однако обойдется существенно дешевле. «Поскольку в ближайшее время научная программа ВЭПП-4М завершится, и освободится тоннель, в котором он работает, на его месте мы планируем построить ВЭПП-6. Использование существующей инфраструктуры – тоннеля, водоснабжения, систем охлаждения, электросетей и пр. кардинально удешевит проект», – подчеркнул Евгений Левичев.