«Институт несет ответственность за запуск всей установки»

Какая экспериментальная установка является «сердцем» европейского мегасайенс-проекта FAIR, кто отвечает за приготовление качественного пучка частиц и какие задачи были решены на международном совещании BINP-FAIR, прошедшем в ноябре прошлого года в ИЯФ СО РАН, рассказал начальник отдела разработки накопительного кольца Collector Ring (CR) ускорительного комплекса FAIR Алексей Долинский.

Как выглядела Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва, есть ли физика за рамками Стандартной модели, какие процессы происходят в звездах, и как образуются планеты? Ответы на все эти вопросы будет искать международный проект FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) на базе Центра по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца (Дармштадт). В создании комплекса участвуют ведущие лаборатории Европы и России: всего 12 стран, каждая из которых вносит свою долю в эту большую научную стройку. Россия занимает второе место после Германии по объему вложенных средств в создание установки. Вклад Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН от российских участников составляет 80%.

— На какой стадии сегодня находится проект FAIR? Можно ли оценить, на сколько процентов он готов?

— FAIR — это целый организм из множества систем, экспериментальных установок, подпроектов. CBM (Compressed Baryonic Matter), PANDA (antiProton ANnihilation in DArmstadt), NUSTAR (NUclear STructure, Astrophysics and Reactions) и APPA (Atomic, Plasma Physics and Applications) — это экспериментальные установки со своей научной программой. CBM будет изучать первые мгновения жизни Вселенной, PANDA — антиматерию, NUSTAR сконцентрируется на изучении процессов в звездах и при образовании планет, эксперимент APPA посвящен физике плазмы. SIS-100 (Superconducting synchrotron), SuperFRS (FRagment Separator), Collector Ring (CR), HESR (High energy storage ring) — это установки, которые будут готовить и передавать пучок в эксперименты. Добавьте к этому задачи по строительству инфраструктуры. Поэтому сказать точно, на сколько процентов выполнен весь проект, довольно сложно.

Но, например, одна из ускорительных установок — HESR — выполнена на 90%, на 50% готов сверхпроводящий синхротрон SIS-100. А вот для проекта накопительного кольца CR еще нет никакой инфраструктуры. Но все эти этапы четко распланированы, и из графика мы не выбиваемся. Запуск проекта FAIR планируется на 2025–2026 годы.

Каждый квартал на [ютуб–канале] (https://www.youtube.com/user/GSIHelmholtzzentrum/featured) GSI мы выкладываем видео о процессе стройки FAIR — всегда можно посмотреть, как у нас идут дела.

— Можно ли среди этого большого количества систем и подпроектов выделить «сердце» FAIR? Например, с точки зрения научной программы?

— Я думаю, сердцем FAIR является эксперимент CBM. Созданный на основе инновационных детекторов и компьютерных технологий, СВМ предлагает оптимальные условия для исследования вещества, которое существовало в первые мгновения Большого взрыва, — кварк-глюонной плазмы. Детектор CBM предназначен для измерения с беспрецедентной точностью коллективного поведения адронов вместе с редкими странными гиперонами, очарованными частицами и векторными мезонами, распадающимися на лептонные пары. Большинство из этих частиц будут впервые изучены в диапазоне энергий FAIR.

— В каких этапах строительства FAIR участвует ИЯФ СО РАН?

— Самые большие вкладчики проекта FAIR — это Германия (70%) и РФ (20%). То есть в денежном исчислении 20% всего оборудования для проекта будет произведено в России. Оставшиеся 10% делят между собой остальные страны-участницы.

Что касается отдельно России, то здесь наибольший вклад — почти 80% — вносит ИЯФ СО РАН. Больше всего оборудования новосибирский Институт ядерной физики разработает и произведет для накопительного кольца CR, практически все его компоненты: магниты, источники питания, вакуумные системы, диагностические элементы, системы ввода-вывода пучка. Институт несет ответственность за запуск всей установки.

Кроме этого проекта ИЯФ СО РАН подписал контракты с FAIR на производство магнитов и вакуумных камер для подпроекта HEBT (high energy beam transport lines). Производство идет полным ходом, начиная с 2018 г. поставки оборудования осуществляются регулярно. Для Super-FRS наши новосибирские коллеги будут производить радиационно-стойкие магниты и некоторые вакуумные камеры, а также криогенные системы. Для PANDA и CBM Институт поставит дипольные магниты и соленоид.

Планируется также, что ИЯФ СО РАН будет производить магниты и вакуумные камеры для подпроекта P-Bar separator.

— С точки зрения технологии производства какой, по вашему мнению, самый сложный и красивый подпроект FAIR?

— С точки зрения ускорительной физики и технологии самым сложным подпроектом является SIS-100. Это ускоритель, где используются сверхпроводящие магниты. Основная задача SIS-100 — ускорять тяжелые ионы (вплоть до урана) до высоких энергий. Уникальность установки в том, что она будет делать это очень быстро, за одну секунду. В мире много ускорителей со сверхпроводящими магнитами, но ускорение частиц в них происходит гораздо медленнее. И главное, SIS-100 даст возможность получать высокоэнергетические тяжелые ионы — такого нет ни в одной лаборатории мира.

Для экспериментальной физики самыми сложными и красивыми с точки зрения технологии являются два подпроекта PANDA с CBM. В этом эксперименте ученые будут пытаться разгадать загадку происхождения и образования адронных масс, то есть частиц, состоящих из кварков, и вопросы существования симметрии в природе.

— Какие еще уникальные черты проекта FAIR можно выделить?

— Уникальность FAIR в том, что мы сможем проводить несколько экспериментов одновременно — нигде в мире такого нет. Почему пучковое время такое дорогое? Потому что его приходится ждать — есть качественный пучок, значит, работает один эксперимент, остальные в очереди. В FAIR в пучковое время будут работать все, при этом у всех будет качественный пучок. Это станет возможным благодаря сверхпроводящему синхротрону SIS-100 — он конструируется таким образом, что полученный пучок распределяется по всем пользовательским станциям без исключения. Приготовить качественный пучок — это как раз задача CR, накопительного кольца, которым я занимаюсь. Это промежуточный, но очень важный этап.

— Какие вопросы были решены на проходившем с 25 по 29 ноября 2019 года международном воркшопе BINP-FAIR? Какие задачи поставлены — можно ли подвести какой-то итог?

— Основным итогом является то, что нам удалось договориться о новых контрактах между FAIR и ИЯФ СО РАН. Также мы обсудили технические детали производства ускорительных компонентов для таких подпроектов, как CR, HEBT, Super-FRS, P-Bar separato. И главное, мы произвели приемку документации, которую Институт подготовил для FAIR. На основе этих документов FAIR будет проводить очередной денежный транш в рамках уже подписанных контрактов.

Автор: Татьяна Морозова

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.