Рекордной плотности пучка тяжелых ионов достигли ученые из Новосибирска и Дубны

Новосибирск. 27 декабря. ИНТЕРФАКС - Специалисты Института ядерной физики СО РАН (ИЯФ, Новосибирск) и Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна) получили рекордные параметры пучка ядер ксенона с помощью системы электронного охлаждения, разработанной в ИЯФ для коллайдера NICA, говорится в сообщении новосибирского института.

"Метод электронного охлаждения позволяет в тысячи раз уменьшить фазовые объемы охлаждаемых пучков. Для этого холодные электроны направляются магнитным полем из электронной пушки в кольцо ускорителя, в случае эксперимента в Дубне, это сверхпроводящий бустерный синхротрон. Здесь они соединяются с горячими ионами, некоторое время движутся по кольцу вместе и за счет столкновений охлаждают ионы", - приводятся в сообщении слова замдиректора ИЯФ Евгения Левичева.

В результате пучок ионов сжимается в тонкий шнур, плотность пучка, а, соответственно, качество исследования возрастает.

Система электронного охлаждения бустера коллайдера NICA предназначена для накопления пучка ионов при инжекции (на энергии ионов 3,2 МэВ/нуклон), а также для его подготовки к эффективному перепуску в кольцо нуклотрона на промежуточной энергии (около 65 МэВ/нуклон).

В эксперименте 2023 года на накопительном тяжелоионном комплексе ОИЯИ в составе бустера и нуклотрона было получено первое в России электронное охлаждение тяжелых ионов.

"В результате оптимизации работы всех систем достигнута рекордная для нуклотрона интенсивность пучка ядер ксенона (свыше 10 млн ядер за цикл), ускоренных до энергии 3.9 ГэВ/нуклон. Более месяца ускорительный комплекс стабильно отработал на эксперимент BM@N (Baryonic Matter at Nuclotron), на энергии 3.9 ГэВ/нуклон было записано примерно 500 млн событий (столкновений частиц - ИФ), и еще примерно 50 млн на энергии 3 ГэВ/нуклон", - говорится в сообщении.

Уточняется, что электронное охлаждение пучка тяжелых ионов, полученное совместными усилиями специалистов ИЯФ и ОИЯИ, позволило увеличить вдвое скорость набора данных во время экспериментов по изучению плотной барионной материи на фиксированной мишени и получить новые интересные экспериментальные данные.

Отмечается, что проведен цикл прикладных исследований по программе коллаборации ARIADNA (Applied Research Infrastructure for Advance Development at NICA fAcility).

"Последовательно исследовались защитные свойства, радиационная стойкость и радиомодификация новых композитных материалов для космической отрасли, радиационные модификации в сапфирах, политерафторэтиленовых, полиэтилентерефталатных, полиэтиленовых и полиимидных пленках. Проведено облучение ВТСП (высокотемпературный сверхпроводник) лент с целью изучения возможности повышения критического тока", - отмечает и.о. директора лаборатории физики высоких энергий им.В.И.Векслера и А.М.Балдина ОИЯИ Андрей Бутенко.

В рамках программы "PLANTS AND VEGETATION IN SPACE" облучены 16 контейнеров с семенами различных растений. На установке СОЧИ (Станция Облучения ЧИпов, расположена на выходе линейного ускорителя) было проведено облучение ионами ксенона термо-радиационно-модифицированных политетрафторэтиленовых (ТРМ-ПТФЭ) пленок. На двух энергиях проведены исследования взаимодействия пучка ксенона с внутренними мишенями нуклотрона из вольфрама и серебра.

Метод электронного охлаждения, предложенный и впервые реализованный в ИЯФ его первым директором Гершем Будкером еще в 1966 году, нашел применение во многих зарубежных научных центрах. В РФ электронное охлаждение в эксперименте и в области ядерной физики использовалось впервые.

NICA - это один из шести проектов класса "мегасайенс" в России. В его рамках в Объединенном институте ядерных исследований в подмосковной Дубне будет построен коллайдер, который, как надеются ученые, позволит понять, как в первые мгновения после Большого взрыва во Вселенной образовались протоны и нейтроны. Строительство комплекса NICA было начато 25 марта 2016 года с закладки первого камня в Дубне.

В состав комплекса NICA входит ряд ускорителей, включая синхротроны, базирующиеся на уникальных сверхпроводящих магнитах дубненского типа, действующий нуклотрон, вновь создаваемые бустер, коллайдер NICA, три исследовательских установки, две из которых будут расположены в точках столкновения пучков коллайдера, а также инженерная инфраструктура, включающая в том числе самую производительную в РФ криогенную станцию.