Антиводород и Позитроний (рабочее совещание по проекту LEPTA)

4 световых года отделяют Солнце от ближайшей звезды - Альфы Центавра. Автоматический зонд в активном полете преодолеет это расстояние за 50 лет. Так представляют себе первую межзвездную экспедицию авторы проекта AIMStar из университета Пенсильвании. Одной из компонент топлива двигателя зонда будет антиводород, которого потребуется для этого перелета примерно 200 микрограмм. Много это или мало? Первые 11 атомов антиводорода были получены в ЦЕРН в конце 1995 года. Аналогичный эксперимент был проведен в Фермилаб, где в период между ноябрем 1996 и сентябрем 1997 года было зарегистрировано 57 событий рождения атомов антиводорода при взаимодействии пучка антипротонов с водородной газовой мишенью. Целью этих экспериментов было доказательство самой возможности создания простейших элементов антивещества. Понятно, что серьезные физические эксперименты со столь малыми потоками (несколько атомов в месяц) невозможны. В настоящее время в ЦЕРН начаты работы по реализации проекта ATHENA (AnTiHydrogEN Apparatus) целью которого является генерация 9000 атомов антиводорода в секунду и накопления их при экстремально низкой температуре в магнитной ловушке. Альтернативным методом является генерация потоков атомов антиводорода с использованием двух накопительных колец v антипротонного и позитронного. Оригинальный вариант конструкции накопителя позитронов был предложен И. Мешковым и А. Скринским четыре года назад, а в этом году в ЛЯП ОИЯИ начато его сооружение.

Целями проекта накопителя LEPTA (Low Energy Particle Toroidal Accumulator) являются исследование динамики частиц в создаваемом накопителе, исследование процесса электронного охлаждения позитронов и генерация интенсивных потоков позитрония. Позитроний - простейшая квантовомеханическая система, представляющая собой связанное состояние электрона и позитрона, сам по себе является очень интересным объектом для физических экспериментов, разработка программы которых также проводится в рамках проекта. В дальнейшем, в случае успешной реализации проекта, аналогичный накопитель может быть сооружен в ЦЕРН или Фермилаб для генерации потоков атомов антиводорода. Сооружаемый накопитель невелик по размерам v периметр орбиты всего 18 метров, величина магнитных полей не превышает 1000 Гаусс, энергия пучка позитронов составляет 10 килоэлектронвольт. Большая часть работ по изготовлению элементов накопителя производится в мастерских ЛЯП. В создании вакуумной системы накопителя принимают участие специалисты из Румынии.

Проект поддержан международным фондом ИНТАС, и 13-14 сентября в Дубне

состоялось второе рабочее совещание участников проекта. Кроме представителей ОИЯИ в работе совещания приняли участие профессор В. Олерт - координатор проекта, лидер первого эксперимента по генерации антиводорода в ЦЕРН, доктор И. Штайн - специалист по электронному охлаждению, один из создателей системы электронного охлаждения накопителя COSY (Исследовательский центр, Юлих, Германия), профессор М. Чарлтон - специалист по генерации низкоэнергичных позитронов, принимающий участие также и в проекте ATHENA (Королевской Университетский Колледж, Лондон), профессор П. Зенкевич - специалист по динамике частиц в ускорителях (ИТЭФ Москва).

Конечно, в ходе совещания ни слова не было сказано о межзвездных экспедициях. И. Мешков, А. Сидорин, С. Миронов, А. Иванов рассказывали о текущем состоянии работ, об особенностях конструкции и технологии изготовления элементов накопителя. А. Смирнов и П. Зенкевич обсуждали вопросы динамики частиц в необычной, с точки зрения накопителей высоких энергий, фокусирующей структуре кольца. В. Калиниченко и С. Федоренко рассказали о работах по проектированию систем питания соленоидов и импульсных устройств накопителя. Системы управления и диагностики были темами докладов Ю. Коротаева и А. Петрова. О физике и технике процесса генерации низкоэнергичных позитронов рассказал М. Чарлтон, предварительные оценки возможностей создания источника позитронов в ОИЯИ привел С. Яковенко. Особенности процесса электронного охлаждения обсуждались в докладе А. Сидорина и И. Штайна.

В качестве некоторого итога я хочу привести высказывания двух участников совещания. В. Олерт: “Это очень маленькое, но очень симпатичное кольцо, и я всячески буду поддерживать работы по его созданию”. П. Зенкевич: “Это маленькое, но очень сложное с точки зрения динамики частиц кольцо. Для его успешного пуска придется решить целый комплекс непростых проблем”.

Что ж, это значит, что впереди много интересной и сложной работы. Жди нас, Альфа Центавра, мы уже намотали обмотку первого соленоида.

А. Сидорин