НИКА хочет заглянуть в микромир

Новый комплекс для столкновения тяжёлых ионов создаётся в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне. Новый комплекс НИКА (Nuclotron based Ion Collider fAcility) поможет учёным, в  том числе, «посмотреть» внутрь нейтронных звёзд. Первые эксперименты должны состояться в 2020 году. ОИЯИ относится к ведущим учреждениям, которые занимаются субядерной физикой. Он был создан в 1956 году как международный исследовательский центр, объединяющий учёных стран бывшего Восточного блока.

Чехословакия была одним из основателей центра, в рамках устава Чехия и Словакия имеют своего рода исключительное положение – первым заместителем директора института был профессор Вацлав Вотруба, позже ведущие чехословацкие учёные занимали руководящие должности.

Одним из последних открытий ОИЯИ является наблюдение и название новых очень тяжёлых элементов с протонными числами 113-118, резко растущий период жизни которых указывает на существование так называемого острова стабильности. Эти элементы были произведены в сотрудничестве ОИЯИ и американских Lawrence Livermore National Laboratory и Oak Ridge National Laboratory в предыдущие годы, а в конце прошлого года в СМИ назвали предложения по их обозначению.

Оборудование комплекса НИКА

Как подсказывает название комплекса, он будет основан на существующем ускорители частиц НУКЛОТРОН. Этот сверхпроводниковый синхротрон был введён в эксплуатацию в 1993 году, он ускоряет ионы вплоть до золота до кинетической энергии 4,5 ГэВ/нуклон. Речь идёт о единственном ускорителе этого типа в Евразии, в Дубне он служит для исследований в области физики частиц. Он оснащён сверхпроводниковыми магнитами, которые были разработаны в ОИЯИ и которые позволяют быстрое созданий условий магнитного поля до 4 тесла/секунду. Подобные магниты были также разработаны и для синхротрона SIS-100, который строится в Дармштадте в рамках проекта FAIR.

Комплекс НИКА включает в себя ряд новых экспериментальных объектов от источников ионов до коллайдера. В инъекционный комплекс войдёт и источник тяжёлых ионов КРИОН-6Т, который разрабатывается в Дубне на базе электронной струны в магнитном поле 6 тесла, источник поляризованных ионов и линеарные ускорители. Большая часть из этих приборов сейчас устанавливаются или тестируются.

Также создаётся круговой инжектор тяжёлых ионов Booster, периметр которого составляет 211 метров, он ускоряет ядра до энергии 0,6 Гэв/нуклон. В эксплуатацию он должен быть введён в конце следующего года. В экспериментальном цехе с точными целями, на которые падает ускоренный пучок из нуклотрона, строится и тестируется новый детектор Baryonic Matter at Nuclotron. Его целью является исследование возбуждённой барионной материи в области низких энергий, которую не будет покрывать коллайдер комплекса НИКА.

Последний объект – коллайдер, периметр кольца которого достигает 503 метра, а кинетическая энергия его пучков достигает 1-4,5 ГэВ/нуклон. Оборудование будет оснащено двумя крупными детекторами MPD (Multi Purpose Detector) и SPD (Spin Physics Detector – предназначен для экспериментов с поляризованными пучками).

Цель комплекса НИКА

Коллайдер комплекса НИКА предназначен к покрытию научно интересного объёма энергий с максимально достижимой барионной плотностью, сравнимой с плотностью внутри нейтронных звёзд, когда возможно при столкновении тяжёлых ионов следить за возникновением кварк глюонной плазмы с проявлением критических явлений. Нынешнее экспериментальное оборудование при этих испытаниях достигает в 100-1000 раз меньшей светимости, чем ожидается от комплекса НИКА. Существование пучков протонов и дейтеронов с продольной и поперечной поляризацией также позволит реализацию критических экспериментов в области спин-физики, направленных и на разрешение проблем кризиса спин – объяснение, какая часть спина протона приходится на кварки и глюоны, а какая на их орбитальный угловой момент.

Производство компонентов

Ускоритель Booster и коллайдер будут использовать новые сверхпроводниковые магниты российской сборки. разработкой и производством проводников занимается ВНИИНМ, который входит в состав ТВЭЛ, поставщика ядерного топлива для всех чешских и словацких реакторов. В этих целях были разработаны новые сверхпроводники из сплава ниобия и титана, которые имеют меньшие энергозатраты, чем предыдущие типы.

В рамках разработок сначала было произведено испытательное волокно длиной 300 мм, на котором были проверены необходимые свойства. Потом был разработан двухфазовый метод скручивания волокон, которое даёт проводнику форму и механические свойства. После освоения процесса производства и скручивания могли быть произведены сверхпроводники для магнитов ускорителя Booster, которые в настоящее время тестируются.

Чехи будут участвовать в работе комплекса НИКА не только в научной среде, но и как поставщики. Строительная группа PSJ победила в 2013 году в тендере на субпоставку строительной части проекта, некоторые вакуумные объекты поставит Vakuum Praha, часть конструкции сверхпроводниковых магнитов для детектора MPD – Vitkovice Steel. Поставки компании явят собой почти 690 тонн стальных конструкций стоимостью около 50 млн крон. Для компании этот заказ будет иметь значение, прежде всего, с точки зрения новых референций в рамках участия в создании научного объекта мирового уровня.

Leave a comment

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.