El primer sistema de refrigeración electrónico de iones pesados de Rusia, establece un récord planetario
Novosibirsk, Novosibirsk, Rusia, Asia.- Los sistemas de enfriamiento de electrones están diseñados para comprimir haces de partículas pesadas cargadas en aceleradores de iones. El enfriamiento es necesario para mejorar la eficiencia del experimento: cuanto más frío sea el haz, mayor será la densidad de las partículas y más eventos interesantes verán los físicos al colisionarlas entre sí o como resultado de dirigir el haz hacia un objetivo estático. . En el trabajo conjunto de especialistas del Instituto de Física Nuclear. GI Budker SB RAS (INP SB RAS) y el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (JINR) obtuvieron parámetros récord de enfriamiento de partículas. Como resultado, en el experimento BARIONIC MATTER @ NUCLOTRON, la velocidad del conjunto de eventos se ha multiplicado por 2 y, por tanto, su eficiencia.
La fuerte interacción de partículas cargadas ha sido bien estudiada en la región de alta energía. Al mismo tiempo, los datos experimentales en la región de energías bajas y medias, importantes para comprender la estructura interna y la dinámica de los hadrones, son insuficientes y a menudo contradictorios. Por tanto, el estudio de precisión de estos rangos es una tarea interesante y urgente para los investigadores. En particular, los físicos del colisionador de iones pesados del NICA en JINR (Dubna) están trabajando en estos problemas. Propuesto en el BINP SB RAS por el académico G.I. El método de Budker de enfriamiento de electrones, asociado con una disminución en la dispersión de partículas en momentos, resultó ser una de las herramientas más importantes para mejorar la calidad de los haces de iones y estudiar el plasma denso de quarks-gluones.
El principio básico de los experimentos en física de altas energías es que cuanto mayor sea la densidad de las partículas, mayor será la calidad de la investigación. Los experimentos pueden tener lugar en un colisionador, donde haces de partículas chocan entre sí, o como resultado de una colisión con un objetivo estático. Pero en ambos casos, la eficiencia depende de la densidad del flujo de iones: cuanto más se compriman los haces, más datos estadísticos recopilarán los físicos.
“El método de enfriamiento de electrones permite reducir miles de veces los volúmenes de fase de los haces enfriados. Para ello, los electrones fríos se dirigen mediante un campo magnético desde un cañón de electrones hacia un anillo del acelerador; en el caso del experimento de Dubna, se trata de un sincrotrón de refuerzo superconductor. Aquí se combinan con iones calientes, se mueven juntos a lo largo del anillo durante algún tiempo y enfrían los iones debido a las colisiones. Un haz de iones no enfriado ocupa la mayor parte del espacio transversal de la cámara y agregarle nuevas partículas es ineficaz. Si los iones se enfrían, se encogerán hasta formar un cordón delgado, dejando espacio para otra inyección. La densidad de energía de estas vigas es significativamente mayor que la de las vigas no refrigeradas. Gracias a esto, es posible acumular decenas de veces más partículas. Ninguna organización científica del mundo puede fabricar equipos de esta clase. Los sistemas de refrigeración electrónicos han abierto perspectivas tan amplias que hoy en día prácticamente no se utilizan dispositivos de almacenamiento de iones sin ellos”, explicó Evgeniy Levichev, subdirector de trabajos científicos del BINP SB RAS.
El sistema de enfriamiento de electrones del NICA Booster está diseñado para acumular un haz de iones durante la inyección (a una energía iónica de 3,2 MeV/n), así como para prepararlo para una transferencia efectiva al anillo Nuclotron a una energía intermedia (≈65 MeV /norte). En la sesión de 2023 en el complejo de almacenamiento de iones pesados JINR como parte de los anillos de sincrotrón Booster y Nuclotron, se obtuvo el primer enfriamiento electrónico de iones pesados en Rusia, que se utilizó para aumentar la eficiencia de la Materia Bariónica en Nuclotron (BM@N ) centro de investigación.
El jefe adjunto del departamento de aceleradores para trabajos científicos del VBLHEP JINR, Anatoly Sidorin, señaló que en la última sesión celebrada en 2022-2023, como resultado de la optimización del funcionamiento de todos los sistemas, se logró una intensidad récord para el haz Nuclotron de núcleos de xenón (más de 107 núcleos por ciclo), acelerados a una energía de 3,9 GeV/nucleón. Durante más de un mes, el complejo acelerador funcionó de manera estable para el experimento BM@N (Materia Bariónica en Nuclotron); se registraron aproximadamente 500 millones de eventos con una energía de 3,9 GeV/nucleón, y aproximadamente otros 50 millones con una energía de 3 GeV /nucleón.
“Se ha llevado a cabo una amplia gama de investigaciones aplicadas en el marco del programa de colaboración ARIADNA (Infraestructura de investigación aplicada para el desarrollo avanzado en la instalación NICA)”, explicó el director en funciones del Laboratorio de Física de Altas Energías. V. I. Veksler y A. M. Baldin JINR Andrey Butenko. — Se estudiaron sistemáticamente las propiedades protectoras, la resistencia a la radiación y la radiomodificación de nuevos materiales compuestos para la industria espacial, la modificación de la radiación en películas de zafiro (Al2O3), politetrafluoroetileno, politereftalato de polietileno, polietileno y poliimida. Se llevó a cabo la irradiación de cintas HTSC (superconductoras de alta temperatura) para estudiar la posibilidad de aumentar la corriente crítica. Como parte del programa “PLANTAS Y VEGETACIÓN EN EL ESPACIO”, se irradiaron 16 contenedores con semillas de diversas plantas.
