Синхротрон релятивистских тяжелых ионов НУКЛОТРОН в ускорительном комплексе NICA

• Автор: Трубников, Григорий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 212 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Выбор и оптимизация параметров базовых элементов комплекса N10А

§1.1. Ускорительный комплекс ЛФВЭ ОИЯИ

§1.2. Проект МСА

§1.3. Основные режимы работы комплекса №СА

ГЛАВА 2. Применение методов охлаждения пучков в проекте №СА

§2.1. Система электронного охлаждения Бустера. Режимы работы

§2.2. Структура Коллайдера МСА. Режимы работы

§2.3. Параметры сгустков и светимость коллайдера

§2.4. Концепция системы стохастического охлаждения в коллайдере

§2.5. Концепция системы электронного охлаждения в коллайдере
§2.6. Сценарий охлаждения пучков в коллайдере
§2.7. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки по
системам охлаждения пучков в коллайдере
ГЛАВА 3. Результаты модернизации сверхпроводящего быстроциклирующего
синхротрона Нуклотрон для ускорения тяжелых ионов
§ 3.1 Проект «Нуклотрон-М»: развитие и результаты
§3.2. Ускорение тяжелых ионов в Нуклотроне
§3.3. Общие принципы выбора параметров системы электропитания и защиты в
сверхпроводящих синхротронах. Система питания комплекса Нуклотрон.
§3.4. Технический проект системы последовательного питания
§ 3.5. Ввод системы в эксплуатацию. Методика поэтапной реализации

ГЛАВА 4. Развитие сверхпроводящего синхротрона Нуклотрон для
экспериментального исследования режимов работы Коллайдера NICA
§4.1 Постановка задачи
§4.2 Концепция постановки эксперимента по стохастическому охлаждению пучка в 136 Нуклотроне
§4.3 Моделирование процесса стохастического охлаждения в Нуклотроне с
помощью уравнения Фоккера-Планка
§4.4 Подготовка эксперимента
§4.5 Экспериментальные измерения
Г ЛАВА 5. Проект Бустера комплекса NIC А
§5.1. Обзор разработанных вариантов структуры
§5.2. Бустер проекта NICA
§5.3. Магнитная система
§5.4. Конструкция структурных магнитов и линз
§5.5. Система коррекции погрешностей магнитного поля
§5.6. Системы инжекции и вывода пучка
§5.7. Вакуумная система
§5.8. Проект систем питания Бустера
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ

В Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) создается ускорительный комплекс, одним из ключевых элементов которого является построенный в институте и действующий с 1993 года сверхпроводящий быстроциклирующий синхротрон Нуклотрон. Основной задачей комплекса МСА является обеспечение экспериментов на встречных пучках тяжелых ионов вплоть до золота с кинетическими энергиями до 4.5x4.5 ГэВ/н для изучения в лабораторных условиях сильно нагретой и сжатой ядерной материи, образующейся в процессе соударений релятивистских тяжелых ионов, а также исследование природы спина нуклонов [1]. Это одни из наиболее проблематичных и многообещающих направлений современной фундаментальной физики. Предлагаемая программа фундаментальных и прикладных исследований охватывает несколько научных направлений в разных областях науки: физике тяжелых ионов высоких энергий и спиновой физике, физике низких температур, ядерной физике, физике частиц, физике конденсированных сред, биофизике и радиобиологии, медицине. Выполнение этой программы требует новых решений в физике и технике ускорителей, применения новых математических методов для численного моделирования.
В создаваемом проекте предполагается, что в состав комплекса №СА войдут источник тяжелых высокозарядных ионов электронно-струнного типа, линейный ускоритель на энергию 3 МэВ/н, сверхпроводящий бустерный синхротрон (Бустер) на энергию ядер до 600 МэВ/н (в качестве предускорителя), модернизированный синхротрон Нуклотрон (с энергией до 4,5 ГэВ/н для ионов с отношением заряда к массе 77А = 1/3) и коллайдер, состоящий из двух вертикально разнесенных один относительно другого сверхпроводящих синхротронов-накопителей со средней светимостью 1027 см2 с_| в диапазоне высоких энергий.
При проектировании накопителей заряженных частиц на встречных пучках необходимо обеспечить сверхвысокие вакуумные условия, чтобы снизить влияние рассеяния пучка на

Таблица 1.4. Основные параметры Коллайдера.
Периметр кольца, м 503.
Количество точек встречи
Максимальная магнитная жесткость, Тл-м 45.
Кинетическая энергия ионов (197Аи79+), ГэВ/нукл 1.0 ч- 4.
Максимальное/рабочее поле диполей, Тл 2/1.
Максимальный градиент квадруполей, Тл/м
Длинные прямолинейные секции: число / длина, м 2/
Количество диполей / длина, м 64/2.
Количество квадруполей/ длина, м 32/0.
Максимальная энергия (для ядер Аи ) 4.5 ГэВ/н
Г амма критическая, уи 7.
Бетатронные частоты, 0Х/'0У 9.44/9.
Число частиц в сгустке 6.1
Число сгустков
Акцептанс кольца, л-мм мрад
Продольный акцептанс, с1р/р ±0.
Среднеквадратичный (пш) разброс по импульсу, с!Р/Р 0.0
Среднеквадратичный (пт) эмиттанс, Ех/Еу, л мм-мрад 1.2/0.
Значение минимума бета-функции в точке встречи, м 0.
Длина сгустка (пт), м 0.
Характерное время нагрева за счет внутрипучкового рассеяния(ВПР), сек.
Светимость (для пучка ионов Аи+/9) на макс.энергии, см"2с_| 6-1