На коллайдере NICA пучок ионов провели от бустера к нуклотрону

Физики впервые провели пучок ионов железа от промежуточного синхротрона (бустер) к сверхпроводящему ускорителю (нуклотрон) на ускорительном комплексе NICA в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Эти две установки созданы для ускорения и подготовки пучка перед попаданием в коллайдер. Таким образом, ученые вплотную приблизились к запуску инжекционного комплекса коллайдера: завершение этого этапа строительства NICA планируется на декабрь 2021 года, сообщила пресс-служба ОИЯИ.

NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) — коллайдерный комплекс, который с 2013 года строится в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Одной из основных задач комплекса является изучение свойств кварк-глюонной плазмы — агрегатного состояния вещества, в котором кварки и глюоны выходят из связанного состояния и ведут себя как ионы и электроны в обычной плазме. Для изучения кварк-глюонной плазмы физики сталкивают ускоренные ионы, в области перекрытия которых и рождается это состояние вещества с крайне высокими температурой и плотностью. Подробнее о том, как именно ученые планируют использовать NICA, можно прочитать в нашем материале «Маленький взрыв».

Для того чтобы при столкновении ионов родилась кварк-глюонная плазма, их нужно ускорить до релятивистских энергий. Причем для этого нельзя сразу использовать коллайдер: перед попаданием в него пучок ионов должен быть предварительно ускорен. Для этого (а также для подготовки структуры самого пучка) у любого коллайдера есть инжекционный комплекс. В случае NICA он состоит из источника ионов, линейных ускорителей HILac и Лу-20, а также промежуточного синхротрона (бустер) и сверхпроводящего ускорителя (нуклотрон). Бустер был построен внутри магнитов Синхрофазотрона, а к концу 2020 года он успешно прошел испытания. Предполагается, что эта часть инжекционного комплекса NICA будет ускорять ионы золота до энергии порядка 600 мегаэлектронвольт на нуклон. Затем ионы должны будут попадать в нуклотрон, построенный в ОИЯИ еще в 1992 году: он в состоянии разогнать их до энергии от 1 до 4,5 гигаэлектронвольт на нуклон.

Теперь же ученые успешно провели пучки ионов по каналу, идущему от бустера к нуклотрону. До 20 сентября для пусконаладки использовали легкие ионы гелия, после чего физики перешли на работу с более тяжелыми ионами железа Fe⁺¹⁴. Также были проведены измерения радиационного фона вокруг инжекционного комплекса для работ по созданию биологической защиты и сертификации безопасности установки. Кроме того, исследователи протестировали системы инжекции и электронного охлаждения пучка.

Чтобы завершить строительство инжекционного комплекса для NICA, физикам осталось смонтировать систему инжекции пучка в нуклотрон. Сама система будет состоять из двух устройств: магнита Ламбертсона и импульсного ударного магнита (кикера). Предполагается, что уже в ноябре 2021 года эти два элемента будут установлены на нуклотрон, а в декабре инжекционный комплекс будет готов к первым физическим экспериментам. В частности, проведенные через нуклотрон ионы железа могут использоваться для радиобиологических исследований и экспериментов, связанными с полетами в космос.

Ожидается, что первый запуск коллайдера NICA будет проведен в 2022 году. Однако на некоторых установках комплекса уже давно идут эксперименты: работает установка BM@N, с помощью которой проводят исследования на ускорителе с фиксированной мишенью.