В Объединенном институте ядерных исследований (Дубна) продолжается процесс создания ускорительного комплекса NICA: в конце декабря начался монтаж канала транспортировки пучков тяжелых ионов из бустерного кольца в нуклотрон. Канал будет иметь уникальную змеевидную форму и сравнительно небольшую массу — 40 тонн, благодаря компактным размерам его магнитной системы. Оборудование канала совместно разработано специалистами ОИЯИ и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН и изготовлено в ИЯФ СО РАН. Общая сумма контракта составила 261 миллион рублей.
NICА (Nuclotron based Ion Collider fAcility) — это ускорительный комплекс, который создается для изучения свойств плотной барионной материи и кварк-глюонной плазмы, — особого состояния вещества, в котором пребывала Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва. Комплекс будет представлять собой цепочку ускорителей. Начальный этап ускорения частиц — источники ионов и линейные ускорители; бустер — промежуточный синхротрон для ускорения и накопления ионов, и нуклотрон, который обеспечит максимальное ускорение частиц перед инжекцией пучков в основное кольцо коллайдера. Нуклотрон — это базовая установка ОИЯИ, построенная еще в 1992 году, которая также будет встроена в эту систему ускорителей.
Оборудование бустерного синхротрона монтируется в ярме магнита синхрофазотрона (протонный ускоритель на энергию 10 ГэВ, работал с 1957 по 2002 год), которое обеспечивает дополнительную радиационную защиту. Задача бустера состоит в том, чтобы накапливать 2*109 ионов золота 197Au31+ и ускорять их от энергии инжекции 3,2 МэВ/нуклон до 578 МэВ/нуклон. Специалисты ИЯФ СО РАН разработали и изготовили для этой установки несколько ключевых систем: систему электронного охлаждения — для увеличения плотности и уменьшения размера пучков, две высокочастотные станции — для ускорения частиц, а также канал транспортировки пучка ионов из бустера в нуклотрон.
«При проектировании канала нам нужно было учесть несколько важных ограничений, — рассказывает заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Андрей Николаевич Журавлев. — Прежде всего, это сложное взаимное расположение двух установок: они разнесены друг с другом как по высоте, так и по радиусу. Проще говоря, нуклотрон расположен под бустером, и имеет больший диаметр, поэтому и форма у канала транспортировки будет необычная — змеевидная».
По словам ученого, сложности добавляли и определенные ограничения в пространстве: длина канала составляет 28 метров, в это расстояние нужно было уместить различное оборудование и прежде всего — импульсные магниты, составляющие основу ионного канала. Постоянные магниты были бы слишком громоздкими и по размерам, и по массе, сверхпроводящие магниты были бы сложны в эксплуатации и имели бы большой объем из-за криогенного оборудования. Решением проблемы стала концепция ионопровода — принципиальная схема канала на импульсных магнитах, предложенная специалистами ОИЯИ; сотрудники ИЯФ СО РАН разработали этот канал и воплотили «в железе».
Импульсные магниты работают на той же энергии, что и все остальные, но имеют гораздо более компактный размер — таким образом ученым удалось не только вписать необходимое оборудование в ограниченное пространство, но и снизить предполагаемую нагрузку на несущие конструкции двух установок. Для сравнения: сейчас общий вес канала со всем оборудованием не превышает 40 тонн, а в случае использования постоянных магнитов этот показатель вырос бы в несколько раз.
На сегодняшний день специалисты ИЯФ СО РАН уже изготовили и поставили в ОИЯИ часть оборудования, которая будет установлена на участке выпуска частиц из бустера в канал. Это ударный магнит (кикер), который бьет по циркулирующему пучку в бустере, меняет траекторию частиц и направляет пучок в канал, один из двух септум-магнитов, которые «подхватывают» пучок в канале, а также вакуумное и диагностическое оборудование. Вторая часть приборов для участка выпуска будет поставлена в конце января, монтаж планируется завершить в начале февраля 2020 года. Остальная аппаратура будет поставлена осенью 2020 года, смонтирована и запущена к началу работы с пучком на нуклотроне и экспериментов на ускоренном в нём пучке.
Пресс-служба ИЯФ СО РАН
