 |
Еженедельник Объединенного института ядерных исследований (Электронная версия с 1997 года) |
№ 40 (4030) от 15 октября 2010:
Проекты ХХI века
NICA: очередной этап международной экспертизы
Традиционный, уже 4-й по счету, экспертный комитет (Machine Advisory Committee) по проекту NICA прошел 4-5 октября в ОИЯИ. Это было второе заседание экспертов, которые приехали в Дубну, чтобы за "круглым столом" обсудить все горячие проблемы и вопросы по создаваемому проекту.
Очень важно, что традиции проведения регулярной международной экспертизы этого самого важного для ОИЯИ проекта, заложенные его лидером А.Н.Сисакяном, поддерживаются и выполняются. В эти дни, в преддверии дня рождения Алексея Норайровича, все участники комитета вспоминали его интеллект, неуемную энергию и самое непосредственное, определяющее участие в судьбе проекта NICA.
К сожалению, из-за подписания конвенции по проекту FAIR, назначенной как раз на 4 октября, не смог приехать председатель экспертного комитета профессор Б.Ю.Шарков. Но его роль прекрасно выполнил руководитель ускорительного отдела GSI Маркус Штек. В заседании участвовали семь экспертов - представители Лаборатории имени Ферми (FNAL), Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL), ИТЭФ, GSI (Дармштадт, Германия), IKP FZJ (Юлих, Германия). Свои экспертные заключения прислали также профессора Т.Катаяма (Университет Токио, Япония) и А.Злобин (FNAL).
Участники заседания отметили четкую организацию подготовки всего мероприятия - это заслуга Анастасии Сустиной.
Первый день заседания, которое открыл вице-директор ОИЯИ Рихард Ледницки, начался с трех основных докладов: "Проект NICA/MPD" (директор ЛФВЭ В.Д.Кекелидзе), "Ускорительный комплекс NICA" (научный руководитель проекта NICA И.Н.Мешков) и "Проект Нуклотрон-М" (заместитель руководителя ускорительного отделения ЛФВЭ А.О.Сидорин). Затем детальные сообщения по ключевым проблемам сделали ведущие участники проекта NICA. Были сделаны сообщения о статусе работ по элементам и системам будущего комплекса (ионный источник, ВЧ-системы, системы охлаждения пучка, структура и конфигурация колец коллайдера, сверхпроводящие магниты бустера и коллайдера). Каждое выступление сопровождалось активным обсуждением и дискуссией, поэтому заседание затянулось более чем на два часа относительно расписания.
В такой же плотной и жаркой дискуссии прошел и второй день заседания, когда формировали рекомендации и замечания. Вопросы и комментарии были совершенно открытыми и порой "неудобными" для докладчиков. Но это только лишь свидетельствует о неравнодушном отношении экспертов к судьбе проекта и их искреннем желании помочь своими рекомендациями и опытом в разработке будущего комплекса. Коллайдер (а именно ему было посвящено большинство выступлений, вопросов и замечаний) получается действительно уникальной ускорительно-накопительной установкой, не имеющей аналогов в мире. Уникальность его определяется, в первую очередь, беспрецедентно низкой для таких машин энергией сталкивающихся частиц, из-за чего многие эффекты, ограничивающие светимость в коллайдерах высокой энергии, становятся несущественными, а, с другой стороны, эффекты, несущественные при высоких энергиях, выходят на первый план. Так, например, при высокой энергии частиц их скорость равна скорости света и практически не зависит от энергии. А в диапазоне энергий коллайдера NICA скорость частиц составляет всего 80 - 90 процентов от скорости света, и она различна при разной энергии сталкивающихся пучков. Одно это требует новых подходов и к построению высокочастотной системы, и к выбору рабочей точки коллайдера в зависимости от энергии эксперимента. Менее очевидной особенностью работы на низких энергиях становится определяющая роль внутрипучкового рассеяния при получении высокой средней светимости. Так, в брукхейвенском коллайдере RHIC, при энергии 100 ГэВ/нуклон, характерное время снижения светимости из-за внутрипучкового рассеяния позволяет проводить эксперимент в течение четырех часов без перезагрузки пучков. В коллайдере NICA характерные времена роста эмиттанса составляют 10-15 минут, поэтому выбор оптической структуры коллайдера во многом определяется именно требованием снижения этого эффекта, а эффективное охлаждение пучков в течение эксперимента является неотъемлемой частью проекта.
Сергей Костромин (ЛЯП ОИЯИ) - один из главных разработчиков представленной структуры будущего коллайдера. В ходе девяти месяцев, прошедших со времени предыдущего заседания МАС он со своими коллегами из ОИЯИ и консультантами из FNAL и IKP FZJ (Юлих), проделал колоссальный объем работы по расчетам оптимальной оптической структуры и динамики частиц в кольцах коллайдера. В ходе рабочего обсуждения с экспертами наши разработчики получили множество полезных рекомендаций и советов по дальнейшей оптимизации структуры коллайдера. И после формального окончания МАС (5 октября) в ОИЯИ еще несколько дней проходили рабочие совещания группы по обсуждению конфигурации колец коллайдера с экспертами. Главное, что, по мнению экспертов, необходимо решить на данном этапе, - это спроектировать коллайдер с параметрами, максимально обеспечивающими выполнение основной физической задачи - исследование предельно плотной в земных условиях барионной материи. Правильно "собрав" оптическую (магнитную) структуру коллайдера, обеспечив очень сложную продольную динамику пучка (3 ступени ВЧ группировки), добавив системы охлаждения пучка (электронное и стохастическое), удовлетворив требования к детектору, необходимо выдержать максимально высокую светимость эксперимента. При этом структура должна учитывать и требования, необходимые для осуществления 2-го и 3-го этапов проекта: протон-ионных столкновений и программы на поляризованных пучках. Отсюда и требования к периметру колец, на котором нужно уместить все необходимые устройства для всех трех этапов. И требования к оптической структуре, которая должна обеспечить перестройку кинетической энергии пучков в диапазоне от 1 до 4,5 ГэВ/н, удерживая максимальную светимость. Обязательно необходимо предусмотреть также возможность развития комплекса в будущем.
Несколько докладов было посвящено прогрессу по созданию прототипов элементов будущего комплекса. И здесь эксперты были восхищены результатами работы команды под руководством Г.Г.Ходжибагияна (главный инженер установки нуклотрон). Были представлены фотографии с собранным ярмом прототипа дипольного магнита бустера, а также продемонстрированы уже изготовленные элементы ярма прототипа дипольного двухапертурного магнита коллайдера. От первых расчетов до чертежей и уже изготовленных "в железе" элементов сверхпроводящих устройств прошло всего полгода.
Все рекомендации и замечания к представленным материалам по проекту эксперты суммировали в одном четырехстраничном документе. После окончательной редакции этот документ будет представлен в дирекцию ОИЯИ. Планируется, что на ноябрьской сессии КПП ОИЯИ выступит председатель МАС, член-корреспондент РАН Б.Ю.Шарков с сообщением об итогах заседания МАС по проекту НИКА.
Следующее заседание предварительно запланировано на июнь 2011 года.
Григорий Трубников
Профессор Р.Ледницки:
«Это, действительно, очень сложный проект»
Прокомментировать положение дел и перспективы коллайдера NICA, а также итоги заседания экспертного комитета мы попросили вице-директора ОИЯИ профессора Рихарда Ледницкого.
Как бы вы определили, на какой стадии находится реализация проекта NICA?
Думаю, это подготовительная стадия, потому что еще не существует технического проекта. Это очень важный документ, работа над которым сейчас близка к завершению. Надеемся, что он будет готов в начале следующего года. Для подготовки этого проекта очень важны мнения членов консультативного совета (MAC). Это эксперты из крупнейших в мире ускорительных лабораторий. Они делают, я бы сказал, неоценимую экспертную оценку и высказывают много идей. В таком процессе появляются интересные решения, и это как раз результат очень тесного сотрудничества с этими учеными. Многие из членов совета - выходцы из Советского Союза. Можно сказать, что сейчас большинство ускорительных экспертов в мире именно из бывшего Советского Союза. Например, в лаборатории имени Ферми (FNAL) в США они занимают ключевые позиции, фактически определяют будущее этого научного центра. Аналогичная ситуация и в других центрах. Контакты с ними ценны еще и потому, что многие из них хорошо говорят на русском языке и знают те проблемы, которые могут возникнуть в российских условиях и в Объединенном институте, расположенном на российской земле.
Критика на заседании прозвучала?
Критика... Я бы сказал, что проект довольно серьезно изменяется как раз благодаря этой критике, потому что вовремя выясняется ряд обстоятельств. Коллайдер NICA - машина, которая создается на грани современных технологических достижений. Поэтому очень важно заранее учесть мнение экспертов, обнаружить все подводные камни, чтобы потом на них не натыкаться. Самая главная идея, которая осуществляется в этой установке, - это достижение большой светимости при сравнительно низких энергиях. На аналогичной машине, которая сейчас работает в Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL) в Соединенных Штатах, такая светимость достигается при энергии в десятки раз выше, чем планируется на коллайдере NICA. При низких энергиях пучки становятся более размытыми, и сконцентрировать их в одну область становится гораздо сложнее...
Это будет достигнуто благодаря специальной конструкции?
Да, именно эти специальные приемы как раз и обсуждали научные эксперты. Я не хочу сказать, что это недостижимо, но это действительно очень сложная технологическая задача, которая требует специальных подходов и очень хорошего технического проекта. Надо все обсудить, рассмотреть, провести компьютерную симуляцию, сейчас это в наших силах. И когда станет ясно, что это технологическое решение позволит достигнуть нужных параметров, можно будет переходить к претворению этого проекта в жизнь.
Следующее заседание MAC запланировано на середину следующего года, и, видимо, к этому времени технический проект уже будет готов?
Да, в планы как раз входит создание технического проекта. Мы планировали его сделать к концу этого года, но с учетом развития ситуации, новых предложений и возможностей работа немного задержалась. Постараемся принять его в начале следующего года. Надо сказать, коллеги из зарубежных лабораторий уже помогают нам проводить (на своих базовых установках) тестирование тех идей, которые будут заложены в конструкции этого ускорителя. Большую помощь нам оказывают коллеги из немецких институтов GSI (Дармштадт) и IKP FZJ (Юлих), из BNL. Они тоже заинтересованы в создании NICA. Потому что в Брукхейвене уже набраны данные при пониженной энергии, но там коллайдер конструировался для высокой энергии, при ее понижении происходит и снижение светимости на 3-4 порядка, то есть в тысячи и в десятки тысяч раз. И это накладывает ощутимые ограничения на научные исследования. То есть экспериментальные данные набраны, но эксперты по физике считают, что из-за сниженной светимости не удастся набрать достаточную статистику, чтобы ответить на все вопросы, интересующие физиков в данной области.
Это, наверное, не первая установка, которая создается на ваших глазах. Скажите, насколько быстро в данных условиях развивается проект, хорошо ли работают люди, которые в нем задействованы?
Я бы сказал, что в какой-то мере речь идет о героическом поступке, подвиге, потому что это первый ускоритель, который строится на российской земле после распада Советского Союза. Думаю, что люди, которые взялись за это дело, работают не покладая рук и даже на грани своих возможностей. Это, действительно, очень сложный проект, он требует много времени, много сил, энергии и энтузиазма, которые, как видно, присутствуют. Они не начинали с нуля. Дело в том, что в Дубне уже были разработаны сверхпроводящие магниты, на основе которых построен Нуклотрон, это уже хорошо зарекомендовавшая себя технология. Но все равно проект продвигается очень быстро. Например, на подготовку прототипа магнита бустера для проекта NICA ушло шесть месяцев. То есть темп очень высокий. Очень большой прогресс в модернизации самого нуклотрона. Улучшен вакуум примерно в тысячу раз, в довольно короткий срок. Помогли наши коллеги из Чехии, фирма "Вакуум-Прага", которая проектировала и поставляла сюда вакуумные насосы. То есть здесь как раз и проявляется международный характер нашего Института, можно опираться не только на свой опыт, но и привлекать специалистов из стран-участниц и других государств.
Как в научном сообществе восприняли идею и как к ней относятся сейчас?
К этой проблематике большой интерес. Я уже отмечал: в Брукхейвенской лаборатории поняли, что очень интересная область исследований была упущена и высокая энергия - это не единственно важный параметр, важна также барионная плотность. И самая высокая барионная плотность достигается как раз в области энергии NICA. И заинтересованность ученых очевидна. Мы почувствовали поддержку, когда местом проведения очередной конференции CPOD-2010 "Критическая точка и начало деконфайнмента" была выбрана Дубна. Конференция состоялась в августе и привлекла сюда лучших экспертов в этой области. Много докладов было посвящено NICA, ее возможностям, и не только NICA, но и Нуклотрону. Нам посоветовали не ждать запуска коллайдера и уже сейчас начинать исследования на Нуклотроне.
Это возможно?
Это возможно, и это планируется. Мы даже изменили в этой связи наши планы. Решили выделить финансирование на ускорение модернизации Нуклотрона, чтобы предоставить возможность международным коллаборациям начать работы. С научно-практической точки зрения это очень важно, потому что для реализации физической программы на NICA в любом случае придется привлекать международные коллаборации - не только деньги, не только аппаратуру, но и ученых. И если этот опыт сотрудничества уже будет опробован на Нуклотроне, гораздо легче будет продолжать его на коллайдере NICA. То есть мы надеемся, что в скором времени будут выведены пучки релятивистских тяжелых ионов на фиксированной мишени и исследования на Нуклотроне начнутся уже в ближайшие годы.
Беседу вела Галина МЯЛКОВСКАЯ
