Разработка ученых Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) систем электронного охлаждения (СЭО) для ионного коллайдера NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) позволит получить плотный ионный пучок и обеспечит высокую прямолинейность магнитного поля, повысив эффективность исследовательских возможностей коллайдера, 8 июля сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.

Коллайдер NICA создается на базе Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна). Он будет использоваться для изучения фундаментальных свойств сильных взаимодействий.

При прямолинейном магнитном поле силовые линии в соленоиде СЭО параллельны друг другу, но добиться даже относительной их прямолинейности сложно, при том что требования прямолинейности для СЭО коллайдера NICA очень высокие и составляют 10⁻⁴–10⁻⁵.

Достигнуть такой точности удается за счет проведенной учеными ИЯФ СО РАН оптимизации системы измерения магнитного поля и создании специально для NICA новой системы юстировки.

Чем плотнее ионный пучок, тем выше вероятность столкновения частиц и, соответственно, выше светимость установки и ее производительность, пояснил магистрант второго курса Новосибирского государственного университета, старший лаборант ИЯФ СО РАН Вадим Турло:

«Для того чтобы встречные частицы в кольце коллайдера чаще сталкивались, а исследователи могли видеть много всего интересного, пучки должны быть плотными. Для тяжелых частиц добиться такого состояния было проблематично, пока в ИЯФ СО АН СССР не была предложена и реализована идея электронного охлаждения. Ее суть заключается в том, чтобы в определенный момент совместить траектории горячего ионного пучка с холодным электронным. При движении между ними происходит теплообмен — энергия от ионного пучка перетекает к электронному, а потеряв ее, он охлаждается. Таким образом пучок становится более плотным».

Разработанный и созданный в ИЯФ СО РАН соленоид для коллайдера NICA является по своим параметрам единственным подобным устройством в мире, уточнил начальник конструкторского бюро ИЯФ СО РАН Николай Кремнев:

«Соленоид охлаждения для СЭО коллайдера NICA, спроектированный и созданный в ИЯФ СО РАН, отличается от всех подобных устройств тем, что в нем два электронных пучка для двух ионных, соответственно, расстояние между осями каналов регламентировано расположением каналов коллайдера NICA и составляет всего 32 см. Создать такое устройство было сложной технической задачей».

Ранее, 2005 году, в ИЯФ СО РАН команда ученых и конструкторов улучшила систему измерения магнитного поля, используя магнитный компас. Разработка основывалась на более ранних работах 80-х годов прошлого века, сделанных в этом же институте.

Для проекта NICA большая команда специалистов провела еще одну модификацию данного метода, использовав сегментированную направляющую и переход от аналоговой регистрации положения луча к цифровой.

«С помощью специализированной видеокамеры мы научились отслеживать изображение лазерного луча в режиме реального времени и проводить соответствующую обработку сигнала. Все это позволило сделать работу с самой системой более прозрачной и понятной», — сообщил Николай Кремнев.

«В мире, конечно, существуют и другие методики измерения магнитного поля, которые могут дать еще более высокую точность, но они технически очень сложные и дорогие, и не особо применимые для нашей СЭО, — прокомментировал Вадим Турло. — Наша система — относительно простая и, что важно, „естественная“ для данной задачи. При измерении магнитного поля соленоида охлаждения нужно мерить угол, под которым идет силовая линия магнитного поля, а лучше всего с этим справляется магнитный компас».

Для настройки магнитного поля в соленоиде охлаждения специалисты лаборатории 5-2, научно-конструкторского отдела и экспериментального производства ИЯФ СО РАН специально для СЭО коллайдера NICA создали юстировочную систему.

«Наличие в системе второго канала с электронным пучком потребовало разработки совершенно нового механизма юстировки, — прокомментировал Николай Кремнев, — с последующим созданием прототипа для секции соленоида и проработкой конструкции до серийного варианта, используемого в соленоиде охлаждения и поставленном для коллайдера NICA».

Ученый добавил, что созданный в институте «соленоид — одна из самых сложных систем. Потому что по сути это два соленоида, расположенных друг над другом на расстоянии не многим более высоты листа формата A4: здесь всё очень тесно и миниатюрно. Чтобы достичь проектных требований, предъявляемых к магнитному полю, нужно юстировать каждую магнитную катушку по отдельности, а их здесь по 88 штук в каждом канале».

Новая система юстировки позволяет обеспечить максимально точную выставку обмоток с требуемым расчетным отклонением для достижения необходимой прямолинейности магнитного поля для двух соленоидов охлаждения, собранных в едином корпусе.

Наладку системы измерения и настройка магнитного поля этого соленоида проводили на площадке ИЯФ СО РАН, после чего СЭО и систему измерения отправили в Дубну. По окончании всех пуско-наладочных работ специалисты приступят к рабочей процедуре измерения и настройки магнитного поля.

glavno.smi.today