3 февраля завершен четвертый, самый длительный в истории ускорительного комплекса NICA сеанс в Лаборатории физики высоких энергий Объединенного института ядерных исследований. Команда проекта отработала режимы совместной работы всех элементов тяжелоинной инжекционнной цепочки коллайдера, достигла рекордной для Нуклотрона интенсивности пучка ядер ксенона, набрала значительную статистику на установке BM@N.
Пусконаладочный сеанс стартовал в сентябре 2022 года после нескольких месяцев тщательной подготовки. Команда проекта отработала режимы генерации тяжелых ионов в источнике ионов и их ускорения в линейном ускорителе, серьезно модифицировала магнитно-криостатную систему Нуклотрона, оптимизировала режимы криогенного комплекса.
Как результат в ходе сеанса специалисты обеспечили одновременную работу прототипа специализированного источника тяжелых ионов КРИОН, линейного ускорителя тяжелых ионов, и двух сверхпроводящих синхротронов – Бустера и Нуклотрона. Команде проекта удалось достичь рекордной для Нуклотрона интенсивности пучка ядер ксенона (до 10 миллионов ядер за цикл), ускоренных до энергии 3.9 ГэВ/н, и выработать стратегию получения интенсивных пучков тяжелых ионов для последующей инжекции в коллайдер. В настоящее время ни один научный центр мира не ускоряет подобные пучки до релятивистских энергий.
«Главная задача этого сеанса состояла в том, чтобы все основные системы ускорительного комплекса проработали максимально длительное время, «на отказ», — прокомментировал и. о. директора Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ Андрей Бутенко. Он сообщил, что отказов различных систем комплекса было получено достаточно много, в результате чего стали понятными дальнейшие действия по увеличению стабильности и безотказности работы комплекса. «Совершенно четко выделились те подсистемы, которые необходимо дополнительно модернизировать и усовершенствовать, и те системы, в которых нужно провести незначительные изменения. Также мы смогли определиться с тем, какие системы на сегодня полностью соответствуют тому, чтобы работать в составе комплекса», — рассказал он.
Существенное развитие получили практически все системы комплекса: отлажены криогенные системы сверхпроводящих магнитов Бустера и Нуклотрона при их совместной работе, настроено электронное охлаждение ионов ксенона в Бустере, благодаря чему получено двукратное увеличение интенсивности ускоренного пучка в Нуклотроне. Участники проекта ввели в действие динамическую коррекцию орбиты пучка в Бустере (т. е. автоматически перестраивающуюся в ходе ускорения ионов), исследовали режимы перезарядки ионов при выводе из Бустера, оптимизировали режимы работы ускоряющих высокочастотных систем. Завершился важный этап модернизации вакуумной системы канала транспортировки выведенного пучка Нуклотрона к экспериментальным установкам с фиксированной мишенью, введена в действие новая система диагностики.
Выполнены работы на пучках тяжелых ионов по программам прикладных и физических исследований. Так, в ноябре 2022 года сотрудники комплекса испытали прикладную станцию СОЧИ (Станция Облучения ЧИпов) на ионах аргона. Специалисты облучили тестовые образцы конструкционных материалов, ядерные фотоэмульсии и пластинку CR-39 релятивистскими ядрами ксенона. Участники работ измерили спектры в оптическом диапазоне переходного и черенковского излучения при прохождении релятивистского пучка ксенона через тонкую алмазную мишень под разными углами, что в дальнейшем позволит создать новый детектор состава и энергии пучков ионов в энергетическом диапазоне Нуклотрона.
Подготовлена к работе установка BM@N. На двух энергиях, 3.9 и 3 ГэВ на нуклон на ней набрана значительная статистика – более полумиллиарда событий. Следует отметить, что это был первый в стране местоположения ОИЯИ ядерно-физический эксперимент на ускорительном комплексе, проведенный в сопровождении электронного охлаждения ионов.
«Выполнение программы сеанса потребовало напряженной слаженной работы всего коллектива лаборатории, который успешно справился с запланированной программой, — подчеркнул Андрей Бутенко. — Важным результатом также является накопленный материал для формирования программы дальнейшего развития инжекционного комплекса, которая позволит достичь производительности, требуемой для коллайдера».
Напомним, что в течение предыдущего, третьего, сеанса пусконаладочных работ на NICA (январь – март 2022 года) команда проекта добилась обеспечения одновременной работы трех основных ускорителей комплекса NICA. Ускоренный до энергии 3 ГэВ/н пучок ионов углерода был выведен на установку BM@N, где в ходе физического эксперимента SRC (Short Range Correlation) была набрана большая статистика данных.