Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Коллайдер предложили почистить кристаллами

В ЦЕРНе на Большом адронном коллайдере физики продолжают исследования по использованию эффекта каналирования в кристаллах для «очистки» пучков частиц.

В работе любого ускорителя важен не только факт соблюдения траекторий частиц, важно также продумать своевременный вывод частиц, засоряющих пучки, например, сошедших с орбиты или вновь рожденных. На самом известном сегодня ускорителе, Большом адронном коллайдере, чистка пучков осуществляется с помощью традиционных коллиматоров, но эффективность этой чистки можно повысить.

В связи с этим большие надежды возлагаются на весьма красивый эффект, наблюдаемый при прохождении пучков заряженных и нейтральных частиц через ориентированные структуры. Эффект известен как каналирование излучений. Сам термин был введен датским физиком Йенсом Линдхардом в 1965 г., а в 1976 г. советский физик Эдуард Цыганов показал, что явление каналирования может сохраняться даже в изогнутом монокристалле, а значит, кристаллы могут быть использованы для отклонения пучков заряженных частиц, включая вывод их из ускорителей.

Проект под названием «Коллимация пучков с помощью кристаллов», начатый итальянскими учеными (группа Фраскати), согласно которому систему коллиматоров коллайдера предполагается частично переоснастить, возглавляет Султан Дабагов, ведущий научный сотрудник Лаборатории электронов высоких энергий ФИАН, доктор физ.-мат. наук, профессор МИФИ. Сейчас он руководит лабораторией X Lab Frascati Национальной Лаборатории Фраскати Национального института ядерной физики (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, INFN, Италия). Помимо итальянских и ЦЕРНовских инженеров-физиков, в проекте участвуют специалисты из России, Великобритании, Франции и США. Конечная цель проекта развитие техники коллимации релятивистских протонов с применением изогнутых кристаллов для использования в будущем при формировании пучков LHC.

«Мы работаем с кремниевыми кристаллами, для того, чтобы не было сильного взаимодействия с частицами материал кристалла должен быть как можно легче, рассказывает Султан Дабагов. Сам по себе проект очень интересный, и кроме практической необходимости и пользы, там и физика ожидается интересная. Нам казалось, что мы многое понимаем о взаимодействии в ориентированных системах, но это не совсем так. Например, при изменении раствора коллимирующей системы обнаружилось, что зависимости от раствора измеряемое распределение частиц разное. Просчитать это аналитически нельзя из-за слишком сложной динамики пучков – десятки тысяч протонов, которые взаимодействуют друг с другом, огромное количество магнитов так что нужны эксперименты как реальные, так и компьютерные».

На заседании ЦЕРНовской комиссии по Большому адронному коллайдеру (LHC Committee) было принято решение о необходимости проведения конкретных исследований по физике процессов рассеяния релятивистских протонов и тяжелых ионов в изогнутых кристаллах и подготовке инженерных решений для использования техники на основе эффекта каналирования вместе с традиционной техникой коллимации пучков. В своих последних экспериментах ученые исследовали процессы неупругого рассеяния протонов и ионов в условиях каналирования в изогнутых кристаллах, а также параметрическое рентгеновское излучение релятивистских протонов в изогнутых кристаллах. «Последнее замечательно тем, что может быть использовано для диагностики кристалла при длительном облучении интенсивным пучком и для проверки юстировки кристалла по отношению к направлению пучка протонов во время эксперимента, то есть во время работы установки», – говорит Султан Дабагов. Кроме того, сейчас проводится серьезная модернизация алгоритмов расчета рассеяния релятивистских пучков протонов и ионов в разного рода изогнутых кристаллах. Параллельно разрабатывается общая программа моделирования всего процесса формирования пучков для экспериментов ЦЕРН с учетом существующей оптики пучков и всех кристаллических коллиматоров.

Новые системы коллимации, состоящие из изогнутых кристаллов, предполагается установить после завершения всех экспериментов и тестовых испытаний во время очередной запланированной остановки коллайдера. При этом в определенных местах будут сохранены и используемые на данный момент коллиматоры.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Источник: По материалам АНИ «ФИАН-информ»