Интенсивность пучка коллайдера NICA увеличили в шесть раз

НОВОСИБИРСК, 26 декабря. /ТАСС/. Система электронного охлаждения, созданная в Институте ядерной физики (ИЯФ) СО РАН, позволила увеличить интенсивность пучка российского коллайдера NICA в Подмосковье в шесть раз. Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе института.

NICА (Nuclotron-based Ion Collider Facility) - ускоритель частиц, один из проектов класса "мегасайенс" в России, базируется в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ). Эта установка, как надеются ученые, позволит понять, как в первые мгновения после Большого взрыва во Вселенной образовались протоны и нейтроны.

"Сжать пучок позволяет система электронного охлаждения, созданная специалистами ИЯФ СО РАН. Холодные электроны инжектируются к ионам, забирают у них часть тепловой энергии, в результате чего пучок сжимается. В 2025 году физики ОИЯИ и ИЯФ СО РАН продемонстрировали многократную инжекцию в продольном фазовом пространстве с использованием электронного охлаждения. В результате интенсивность пучка была увеличена до шести раз", - рассказали в пресс-службе.

Чтобы проводить физические эксперименты с тяжелыми ионами (например, изучать строение материи или моделировать процессы, происходящие в звездах), нужно "разогнать" эти ионы до очень высоких скоростей в специальном устройстве - синхротроне. Но чтобы эксперимент получился, требуется достаточно много ионов, движущихся вместе плотным пучком (это и называется "большим током пучка"). В предложенном методе холодные электроны выступают в роли "теплового" поглотителя энергии, в результате происходит сжатие пучка. Метод, предложенный основателем ИЯФ СО РАН Гершем Будкером, стал одним из наиболее удобных и действенных способов оптимизации параметров ионных пучков, циркулирующих в синхротроне.

"Неохлажденный пучок ионов занимает большую часть пространства камеры, и добавлять в него новые частицы малоэффективно. Если же ионы охладить, они сожмутся в тонкий шнур, освобождая место для еще одной инжекции. Плотность энергии у таких пучков существенно выше, чем у неохлажденных. Ни одна научная организация в мире не умеет делать оборудование такого класса. Электронные системы охлаждения открыли настолько широкие перспективы, что в настоящее время ионные накопители без них практически не используются", - цитирует пресс-служба замдиректора ИЯФ СО РАН по научной работе академика РАН Евгения Левичева.

Система электронного охлаждения "Бустера" NICA предназначена для накопления пучка ионов при инжекции (на энергии ионов 3,2 МэВ/н), а также для его подготовки к выпуску в кольцо "Нуклотрон". Система была разработана и испытана в ИЯФ СО РАН, после чего поставлена в ОИЯИ. В 2025 году в результате совместной работы ОИЯИ и ИЯФ СО РАН продемонстрирована многократная инжекция в продольном фазовом пространстве с использованием электронного охлаждения. В результате интенсивность пучка была увеличена до шести раз.

Метод электронного охлаждения

Идея метода электронного охлаждения была предложена первым директором ИЯФ СО АН академиком А. М. Будкером в 1966 году и впервые в мире реализована командой Института. В 1974 году на установке НАП-М (Накопитель антипротонов, модель) был получен первый эффект охлаждения - показано сжатие протонного пучка под действием электронного пучка. В коллектив, занимающийся разработкой этого метода, вошли академики РАН А. Н. Скринский, Н. С. Диканский, И. Н. Мешков, В. В. Пархомчук и другие. Результаты были доложены на Всесоюзной конференции по ускорителям заряженных частиц в 1974 году в Москве и получили большой международный резонанс в научной среде. Сегодня схема СЭО, впервые предложенная в ИЯФ СО АН, использована в более чем 20 аналогичных установках во многих лабораториях мира (Германия, Япония, Китай, ЦЕРН, США, Швеция, Россия), в том числе - на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН.