Факт и комментарий

В начале декабря в криогенном отделе Лаборатории высоких энергий группа Л.Б.Голованова завершила создание жидководородной мишени (ЖВМ) для проекта "Термализация". Состоялась первая и успешная заливка водорода.

Жидководородные мишени являются важным элементом многих экспериментальных установок, действующих на внешних пучках ускорителей. Это связано с тем, что ядро водорода - протон - фундаментальная частица материи. Он остается излюбленным объектом изучения в физике частиц. Каждая установка имеет специфику и для нее, как правило, необходимо разрабатывать специальную ЖВМ. При этом обязательны два противоречивых требования: толщина стенок криогенного сосуда должна быть минимальна (обычно не более 100 мкм лавсана) и, вместе с тем, конструкция должна быть достаточно прочной, чтобы надежно держать давление атмосферы. Чем тоньше стенки мишени, тем меньше рассеяние в них вторичных частиц и тем меньше систематические ошибки результатов эксперимента. Приток тепла извне также должен быть минимален. Малый приток тепла означает экономичность аппаратуры: она может дольше работать на пучке без перерывов и обслуживания. Кроме того, большой приток тепла ведет к интенсивному кипению водорода, и его плотность (важный параметр эксперимента) становится неопределенной.

Леонид Борисович Голованов и его коллеги Юрий Тимофеевич Борзунов, Владислав Федорович Чумаков и Евгений Иванович Воробьев за долгие годы работы накопили богатый опыт создания ЖВМ. Их изделия хорошо известны в ОИЯИ и успешно работают в ряде других лабораторий.

На снимке Юрия Туманова слева направо: Ю.Т.Борзунов, В.А.Никитин, Л.Б.Голованов.

Особенность мишени для проекта "Термализация" состоит в ее миниатюрности. Сосуд с водородом имеет размер по пучку 70 мм и диаметр 20 мм. Малость мишени связана с тем, что она должна располагаться в уже существующем боксе вершинного детектора в непосредственной близости к кремниевым полосковым детекторам. Выведенный пучок протонов ускорителя У-70 (Протвино, ГНЦ ИФВЭ) имеет диаметр около 2 мм, и ось мишени должна совпадать с осью пучка с точностью около 0,5 мм. Часть внешнего корпуса мишени выполнена из пенопласта. Это оригинальное решение группы Л.Б.Голованова успешно используется в нескольких аппаратах.

Физическая задача проекта "Термализация" состоит в регистрации редких событий взаимодействия протонов с большой множественностью вторичных частиц. Например, события с числом заряженных частиц 25 и выше происходят с вероятностью 10-6, то есть одно событие на миллион рр взаимодействий. Между тем, такие же события на ядрах углерода (которые входят в состав материала стенок мишени) происходят в 100 раз чаще, что создает значительные помехи при регистрации и выделении искомых событий. Поэтому заказчики ЖВМ (авторы проекта "Термализация") просили криогенщиков "что-то придумать" для дальнейшего сокращения влияния материала стенок. И это "что-то" было предложено и реализовано: в пенопластовом сосуде сделано малое отверстие для прохода интенсивного пучка первичных протонов, и в это отверстие вставлена тонкая пленка, которая держит давление внешней атмосферы.

Разработки и опыт специалистов криогенного отдела ЛВЭ в области ЖВМ уникальны. В Институте при почти полном отсутствии молодежи в лабораториях не происходит смены поколений. Мы рискуем потерять этот драгоценный опыт. Необходимо как можно полнее документально сохранить разработки и соответствующее ноу-хау в области криогенных мишеней.

В. Никитин, руководитель проекта.