Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) выступает активным участником молодой международной коллаборации FLAP (Fundamental & applied Linear Accelerator Physics collaboration), созданной вокруг уникальной установки ОИЯИ — линейного ускорителя электронов ЛИНАК-200. Задача этого объединения – сотрудничество в области фундаментальной и прикладной физики линейных ускорителей. У коллаборации также широкие возможности для обучения молодежи, которая может участвовать в реальных научных задачах.
Прошедший 2022 год стал для новой коллаборации весьма плодотворным. О становлении, работе и важных результатах FLAP рассказали представители коллаборации Антон Балдин, начальник сектора теоретической и методической поддержки проектов ЛФВЭ ОИЯИ, Александр Кубанкин, ведущий научный сотрудник ФИАН, и Александр Потылицын, профессор Томского политехнического университета (ТПУ).
В коллаборацию входят российские институты и университеты, научные центры стран СНГ и представители отдельных центров Великобритании, Японии, Чили. «В этом объединении физиков и инженеров различных научных и учебных центров была успешно реализована новая концепция сотрудничества – объединение усилий научных групп, представляющих различные организации, для совместного решения определенных задач», — отметил Антон Балдин. В ОИЯИ «местом сборки» этой коллаборации стал вводящийся в эксплуатацию линейный ускоритель электронов ЛИНАК-200. Это уникальный ускоритель электронов, способный генерировать электронные пучки с различной энергией в диапазоне от 26 до 200 МэВ. В дальнейшем планируется увеличение доступной энергии электронов до 2 ГэВ. Высокая привлекательность этого объекта для научных групп как в России, так и в других странах привела к формированию научного сотрудничества FLAP.
Коллаборация FLAP нацелена как на прикладные, так и на фундаментальные исследования. «Широкими мазками задачи коллаборации можно описать как поиск новых механизмов и исследование фундаментальных основ процессов взаимодействия пучков ускоренных электронов с веществом и внешними полями. Эти исследования интересны как для разработки новых наукоемких приборов и устройств, так и для решения фундаментальных проблем современной физики, например, поиска «Хиггс-подобных» частиц (Х17) в диапазоне масс около десятков МэВ», — рассказал Антон Балдин.
ЛИНАК-200 был создан в 1973-76 годах для голландского Национального института субатомной физики (NIKHEF) как часть синхротронной установки. В конце 1990-х годов амстердамский институт перенес все экспериментальные исследования в ЦЕРН. В 1999 году по договоренности руководства двух институтов, в Амстердаме и Дубне, ускоритель был демонтирован и перевезен в ОИЯИ, где его «оживлением» успешно занялась группа Валерия Кобеца. «В настоящее время ускоритель находится в процессе ввода в эксплуатацию. Можно ожидать, что в 2023 году ЛИНАК-200 станет полноценной и очень востребованной базовой установкой ОИЯИ», — подчеркнул спикер.
В 2022 году в рамках коллаборации FLAP на электроном ускорителе ЛИНАК-200 в режиме ввода в эксплуатацию успешно отработали экспериментальные группы исследователей ОИЯИ, НИУ «БелГУ» (Белгород), ФИАН (Москва), ВНИИЭФ (Саров), ТПУ (Томск).
Коллаборация FLAP также реализует образовательную программу в области ускорительной физики, детекторов элементарных частиц и излучений, радиационного материаловедения, генерации терагерцового излучения:
- исследование импульсной загрузки детекторов на основе микроканальных пластин;
- исследование MAPS (монолитных активных пиксельных детекторов) детекторов для эксперимента MPD;
- исследование характеристик и калибровка прототипа электромагнитного калориметра для SPD и FCAL;
- исследование характеристик строу детектора для SPD;
- исследование характеристик газовых детекторов.
Наряду с прикладными исследованиями, коллаборация FLAP нацелена на изучение генерации и специфических свойств различных излучений при взаимодействии релятивистских электронов с веществом. Это дифракционное черенковское излучение, переходное и терагерцовое излучение. Отдельно следует отметить возможность создания источников нейтронов с энергиями до 20 МэВ, генерируемых короткими (до 20 нс) импульсами электронов. Такие источники необходимы для разработки и калибровки детекторов, в частности, для проекта СИЯЭ (SHINE) по прикладным исследованиям в области ядерной энергетики на ускорительном комплексе NICA.
Группа НИУ «БелГУ» под руководством Александра Кубанкина, заведующего лабораторией радиационной физики НИУ «БелГУ» и ведущего научного сотрудника ФИАН, высоко оценивает возможности ЛИНАК-200 для проведения фундаментальных и прикладных работ в области использования ионизирующих излучений. «Сейчас в России строится несколько достаточно масштабных центров на базе ускорителей заряженных частиц, и встает вопрос подготовки кадров и испытания создающегося уникального оборудования, что является значимой проблемой. Наблюдается острый дефицит в инфраструктуре, где можно было бы восполнять данные пробелы на требуемом высоком уровне. Коллаборация FLAP является одним из немногих объединений специалистов, направленным на решение современных фундаментальных и прикладных задач в области взаимодействия пучков ускоренных частиц с веществом, в частности, по разработке и испытанию новых систем диагностики пучков современных ускорителей. Коллаборация включает достаточно много молодежи, и число желающих принять участие в интересной работе растет», — пояснил он.
В декабре группа сотрудников и студентов Томского политехнического университета испытывала созданную ими аппаратуру для диагностики и мониторирования электронного пучка в рамках пусконаладочных работ на ЛИНАК- 200.
«Мы разработали прецизионную методику диагностики электронных пучков ускорителей и начали тестировать ее на микротроне MAMIB (г. Майнц, Германия). К сожалению, завершить испытания не удалось, поэтому мы благодарны администрации ОИЯИ за разрешение апробировать методику во время пусконаладки ускорителя ЛИНАК-200. Разработанная методика позволяет за одну настройку измерить поперечный размер электронного пучка и его угловую расходимость с точностью лучше, чем 5 миллирадиан», — рассказал руководитель группы по диагностике пучков ТПУ профессор Александр Потылицын.