Учёные из Новосибирска разработали систему для охлаждения ионных пучков в коллайдере NICA⁠⁠

В ИЯФ СО РАН разработали систему измерения и настройки магнитного поля для соленоида охлаждения коллайдера NICA — единственного подобного устройства в мире. Оно позволяет добиваться прямолинейности силовых линий с точностью до десятых долей микрона.

Коллайдер NICA создаётся в Дубне для изучения фундаментальных свойств сильных взаимодействий. ИЯФ СО РАН участвует в проекте и создаёт системы электронного охлаждения — так называемые кулеры. Их задача — охлаждать ионный пучок, делая его более плотным. Чем плотнее пучок, тем выше вероятность столкновения частиц, а значит, выше производительность установки.

Центральный элемент системы — соленоид охлаждения. Именно в нём происходит охлаждение. Для NICA он спроектирован и создан в ИЯФ СО РАН. В отличие от всех подобных устройств, здесь два электронных пучка для двух ионных — расстояние между осями каналов всего 32 сантиметра.

Магнитное поле в соленоиде должно быть однородным и прямолинейным. Это влияет на качество электронного пучка и эффективность охлаждения. Настройка поля — нетривиальная задача. Специалисты ИЯФ СО РАН модернизировали метод измерения с использованием магнитного компаса: добавили сегментированную направляющую и перешли от аналоговой регистрации к цифровой — с помощью видеокамеры, которая отслеживает положение лазерного луча в реальном времени.

Магистрант НГУ и старший лаборант ИЯФ СО РАН Вадим Турло пояснил: «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».

Начальник конструкторского бюро ИЯФ СО РАН Николай Кремнев добавил: «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».

Для настройки поля разработана новая юстировочная система. Каждая из 88 магнитных катушек оснащена микрометрическими винтами, позволяющими наклонять и поворачивать их с точностью до сотой доли миллиметра. Юстировка выполняется вручную и позволяет достичь относительной прямолинейности силовых линий порядка 10⁻⁵.

Сейчас устройство и система измерения находятся в Дубне. После завершения пусконаладочных работ начнётся основной этап настройки магнитного поля.

Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь

Также у нас теперь есть канал в МАХ