На финише года

Нуклотрон - ускоритель для пользователей

С 9 ноября по 14 декабря в Лаборатории высоких энергий успешно прошел самый длительный сеанс работы нуклотрона - современного ускорителя ядер, созданного на основе технологии сверхпроводимости. Ограничения на длительность работы нуклотрона были сняты благодаря тому, что более чем в два раза уменьшен расход жидкого азота в результате модернизации установки для ожижения гелия.

Ученым советом ОИЯИ, состоявшимся в июне 2001 года, была поставлена перед ЛВЭ задача - в ближайшее время превратить новый ускоритель в машину для широкого использования как для физических, так и для прикладных исследований. В результате большой работы специалистов лаборатории в течение 2001 года удалось решить ряд сложных задач, что позволило в существенной степени продвинуться в развитии совершенствования ускорительного комплекса. Конечно, еще предстоит немало сделать для достижения всех проектных параметров нуклотрона, но главная задача по снятию ограничения на длительность проведения сеансов решена, и последний сеанс является этому свидетельством.

Проведение длительных сеансов существенно повышает эффективность использования нуклотрона, так как время охлаждения магнитной системы до температуры сверхпроводимости (около 100 часов) в этом случае становится существенно меньше по сравнению с полезным временем работы ускорителя. На поддержание рабочей температуры в последнем сеансе вместо 14 тонн жидкого азота тратилось 6 тонн в сутки. Это заметно отразилось в том числе и на финансовой стороне работы нуклотрона в этом сеансе. Кроме того, такие сеансы позволяют предоставлять достаточное время работы на ускоренных пучках многим физическим группам. Так, например, в прошедшем сеансе исследования на пучках нуклотрона выполняли 10 различных физических групп. Среди пользователей были физики как из стран-участниц ОИЯИ, так и из Германии и Италии.

В последнем сеансе на нуклотроне были продолжены работы на установке СТРЕЛА на выведенных пучках дейтрона и углерода (при импульсе 1,65 ГэВ на нуклон). Проведен ряд методических исследований. Используя новые черенковские детекторы, удалось добиться высокого амплитудного разрешения – на уровне 9 процентов по отдельному счетчику. Фон в области амплитуд двухпротонных событий по двум счетчикам составляет примерно 1 сотую процента от выхода одиночных протонов под нулевым углом. Также с помощью установки СТРЕЛА изучались возможности идентификации фрагментов ядра углерода.

С 8 по 13 декабря в работе принимали участие двое молодых специалистов из Италии (коллаборация ПАМЕЛА). С самого начала был задан “жесткий” режим работы. Вечером 8 декабря (после прибытия в Дубну) в 21 час заместитель директора ЛВЭ А.Д.Коваленко провел рабочее совещание, где были уточнены детали предстоящего облучения. За короткий период сотрудники ЛВЭ провели все работы по подготовке и настройке необходимой электроники, вспомогательного оборудования и по получению необходимых параметров пучка. Рано утром очередное облучение образцов микроэлектроники пучком магния было завершено.

В конце ноября проведены эксперименты по облучению свинцовых мишеней с парафиновым замедлителем по изучению энергетической зависимости так называемого коэффициента “усиления мощности”. Эти облучения выполнены при энергиях протонов 1,5, 1,0 и 0,65 ГэВ. В декабрьской части сеанса работы нуклотрона проведен эксперимент по исследованию энерговыделения и нейтронно-физических характеристик модели уранового бланкета. В этих обоих экспериментах экспонировались образцы радиоактивных долгоживущих отходов атомной энергетики с целью изучения их трансмутации.

Вместе с сотрудниками нашего Института из ЛВЭ, ЛЯП, ЛИТ, ОРРИ и ЛЯР в этих исследованиях участвовали специалисты из научных центров стран-участниц ОИЯИ (Белоруссия, Монголия, Польша и Чехия) и других стран (Австралия, Германия и Греция).

Получена обширная экспериментальная информация, которая будет обрабатываться и анализироваться как в Дубне, так и в институтах и университетах, ученые которых участвуют в работе международной коллаборации “Энергия плюс трансмутация”.

Во время визита ученых из зарубежных научных центров в Дубну состоялось два заседания специализированного научного семинара по релятивистской ядерной физике имени академика А.М.Балдина, на которых с докладами о результатах совместных исследований, полученных участниками этой коллаборации, выступили доктор С.Р.Хашеми-Нежад (Сиднейский университет, Австралия) и В.Гензл (ИЯФ, Ржеж, Чехия).

В этом сеансе на нуклотроне было проведен эксперимент по облучению ядерных фотоэмульсий пучком ядер бора (В¹⁰) с энергией 1 ГэВ на нуклон. Экспозиция проводилась на канале 4В и площадке установки СФЕРА в зале 205-го корпуса. Для получения пучка ядер бора применялся лазерный источник ионов и исходный образец гексаборида лантана.

10 декабря в старом измерительной павильоне (фокус Ф3) была проведена экспозиция ядерных эмульсий ядрами магния (Mg²⁴) с энергией 1 ГэВ на нуклон. Для получения ядер магния также использовался лазерный источник ионов. Интенсивность в кольце ускорителя составляла при этом величину около 10⁷ ядер на цикл.

13-14 декабря 2001 г на внутреннем пучке и мишени нуклотрона проведены первые калибровочные измерения по программе поиска эта-ядер в совместном эксперименте ЛВЭ-ФИАН. Эксперимент направлен на исследование новых объектов ядерной физики, эта-мезонных ядер (А), связанных состояний -мезона и ядра. Эксперимент предполагается осуществить на внутреннем протонном пучке нуклотрона ОИЯИ при энергии налетающего протона 2,0–2,5 ГэВ. Использование внутреннего пучка дает уникальные возможности изучения процессов с малыми сечениями вследствие высокой светимости за счет полного взаимодействия пучка с “нитяной” мишенью и низкого фона случайных совпадений.

Также на внутренней мишени продолжались исследования динамики ядерных взаимодействий, направленные на понимание процессов в разогретом ядерном веществе. Такие исследования привлекают все больше физиков. В эксперименте СКАН измерялась область взаимодействия пучка с различными ядрами мишени. Регистрация вторичных частиц проводилась под углами 90 и 120 градусов в лабораторной системе. Полученные новые данные обрабатываются.

В рамках подготовки к сеансу с поляризованными пучками проведено успешное испытание созданного в ЛВЭ прототипа поляриметра на внутреннем пучке нуклотрона.

Проведены исследования параметров вторичных пучков. Проведено изучение влияния ускоренных ядер на биологические объекты. Выполнены методические и контрольные измерения на установках ДЕЛЬТА-СИГМА и ФАЗА по подготовке к следующему сеансу на Нуклотроне. Во время длительного сеанса также выполнена большая программа по дальнейшему развитию ускорительного комплекса ЛВЭ.