14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ1 Международная научная программа ОИЯИ по физике высоких энергий Цель и место проекта NICA / MPD Развитие ускорительного. - презентация

1 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ1 Международная научная программа ОИЯИ по физике высоких энергий Цель и место проекта NICA / MPD Развитие ускорительного комплекса : I- й этап проекта NICA/MPD : Нуклотрон - М Задачи первого этапа и планы экспериментов Заключение Концептуальный проект ускорительного комплекса в проекте NICA/MPD Г. В. Трубников & NICA team

2 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ2 предложена в рамках « Дорожной Карты » научных исследований ОИЯИ Основные области : Релятивистская физика тяжелых ионов : поиск и изучение фазовых переходов и новых состояний ядерной материи, включая смешанную фазу и критическую точку ; Спиновая физика малонуклонных систем : изучение спин - зависимых процессов ; Физика ароматов : проверка правила OZI, поиск многокварковых состояний ( пентакварки ) поиск и изучение экзотических ядер ( гиперядра ); Инновационные проекты : медицинские пучки, биология. Научная программа на ускорительном комплексе физики высоких энергий ОИЯИ

3 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ3 Статус базовой установки Нуклотрон Устойчивая работа час/год последние годы. Традиционно более чем 75% полного пучкового времени - физикам, на методические (ускорительные) эксперименты - около 25% времени сеанса. Сорта ионов: p, d, He, Li, B, C, N 6+, N 7+, Mg, Ar 16+, Fe 24+ ; d - реализовано Диапазон энергий: ГэВ/н – для ядер, 4.3 ГэВ/н – для дейтронов, 5.7 ГэВ – для протонов. Эксперименты проводятся участниками 14 коллабораций.

4 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ4 Внутренние пучки ETA-NUCLEI, DELTA-2, LNS Выведенные пучки ALPOM, BECQUEREL, DELTA-SIGMA, ENERGY & TRANSMUTATI ON, FAZA-3, GAMMA-2, GIBS, MARUSYA, NIS, KRISTAL, TPD, STRELA, Med- Nuclotron, Radiobiological investigations Интерес стран к работам на Нуклотроне

5 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ5 Релятивистская физика тяжелых ионов

6 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ6 Увеличение энергии Уменьшение энергии

7 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ7 M. Gazdzicki Heavy ion physics perspectives, Bad Liebenzell, September 2007

8 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ8 Коллайдер тяжелых ионов NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) Тех. проект в стадии подготовки Проект предусматривает создание : - модернизированного Нуклотрона ( Нуклотрон - М ) - нового инжекционного комплекса ( КРИОН + Линак ) - Бустера для Нуклотрона - встречных колец с двумя точками пересечений - детектора MPD (MultiPurpose Detector) Концептуальный проект NICA (CDR) - завершен Письмо о намерениях MPD – завершен Эскизный проект – 2008 год Новая базовая установка ОИЯИ

9 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ9 Коллайдер NICA ( рабочая схема): Бустер (25 Tm) 2 однооборотные инжекции, накопление ионов эл.охлаждение на 100 МэВ/н, банчировка и ускорение до энергии 400 МэВ/н Нуклотрон (36 Tm) Инжекция одного сгустка ионов, ускорение до 3.5 ГэВ/н. Коллайдер (36 Tm) накопление 15 сгустков ионов в кольце на 3.5 ГэВ/н, стохастическое охлаждение Инжектор: 2×10 9 ионов/импульс 238 U 32+ при энергии 6 МэВ/н IP-1 IP-2 Обдирка с эффективностью 40% 238 U U 92+ Два кольца коллайдера 2x15 циклов инжекции

10 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ10 NICA / MPD Схема комплекса MPD Ионный источник + линейный инжектор Существующие каналы вывода Сверхпроводящий коллайдер Нуклотрон Бустер Периметр 225 м Поле в магнитах 5 Т Магниты «два в одном» Средняя светимость см 2 с -1 (!!!) U x U здание 205 здание 1б здание 1 2-е место встречи Существующая инфраструктура !!!

11 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ11 Параметры NICA для U-U Периметрм225 Точки взаимодействия2 Бета-функции в ТВм0.5 Продольный разброс (rms)0.001 Длина сгустка (rms)м0.3 Число ионов в сгустке10 9 Число сгустков15 Некогерентный сдвиг частоты0.05 Ненормализованный rms при 1 ГэВ/н при 3.5 ГэВ/н мм мрад Светимость в одной ТВ при 1 ГэВ/н при 3.5 ГэВ/н см -2 с ||,rms = 3 эВ сек = эВ сек/н

12 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ12 30 циклов инжекции ионов 238 U 92+ за цикл t 3.5 GeV/u 400 MeV/u 100 MeV/u 6MeV/u 470 keV/u 25 keV/u 2 с 0.4с 2с 3с 4.5с 135с КРИОН RFQ RFQ DTL Бустер Нуклотрон Коллайдер E ion /A 2 цикла инжек- ции эл. охл-е 238 U U 92+ Временная схема накопления

13 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ13 EBIS RFQ Linac BOOSTER AGS RHIC Au 32+ Au 77+ STRIPPER FOIL, 17 keV/u 300 keV/u 2 MeV/u 70 MeV/u 9 GeV/u 3.4 x 10 9 ions 3.0 x 10 9 ions 2.7 x 10 9 ions 1.4 x 10 9 ions 1.2 x 10 9 ions 90% 85% 60% 90% STRIPPER FOIL, 100% 9 GeV/u 1.2 x 10 9 ions Au 79+ ESIS RFQ RFQ DTL BOOSTER NUCLOTRON NICA U 32+ U 92+ STRIPPER FOIL, 25 keV/u 470 keV/u 6 MeV/u 400 MeV/u GeV/u 2 x 10 9 ions 1.7 x 10 9 ions 1.6 x 10 9 ions 2.9 x 10 9 ions 2 injections 1.2 x 10 9 ions 1.1 x 10 9 ions 85% 95% 90% 40% 90% Injection chain

14 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ14 Ионный источник «электронная струна» EBIS: 300 kW DC electron beam power ESIS: 200 W

15 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ15 Общий вид ионного источника КРИОН (соленоид 3Т) 6 T соленоид: U T соленоид: Au 30+ Эксп. результат Ожидаем Е. Донец

16 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ16 Инжектор: источник + форинжектор + линак

17 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ17 Бустер НУКЛОТРОН БУСТЕР Фундамент Синхрофазотрона B = 25 T m, C = 210 m 1)2 однооборотных инжекции 2)Накопление 3 × U 32+ 3)Эл. охлаждение на 100 MэВ/н 4) Ускорение до 400 МэВ/н 5) Вывод и обдирка

18 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ18 β - функции и дисперсия для одного супер-периода Сетка резонансов и рабочая точка Количество супер-периодов4 Число ячеек FODO в супер-периоде6 Длина ячейки, м9.0 Длина большого прям. промежутка в ячейке, м4.1×2 Длина малого прям. промежутка, м0.65 Бетатронные частоты5.8/5.85 Набег фазы на ячейке1.51 Бета-функция, м17.0 Максимальная дисперсия, м2.9 Коэф-т уплотнения орбит0.038 Хроматичность-7.0 Горизонтальный аксептанс, mmmrad 400 Вертикальный аксептанс, mmmrad 70 Параметры Бустера Рабочий цикл бустера

19 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ19 Кольца коллайдера 1- диполи, 2- квадруполи, 3- разделительные диполи, 4 – сброс пучка Два кольца расположены друг над другом, что предполагает 2 возможных схемы: поворотные и квадрупольные магниты будут двух-апертурными в одном ярме, или схема с двумя раздельными кольцами. Пока рассматривается 1-й вариант.. Магнитная жесткость колец равна максимальной магнитной жесткости Нуклотрона (45 Тм). Максимально поворотное поле в сверхпроводящих диполях выбрано равным 5,5 Т. Для обеспечения круглого пучка в ТВ, коллайдер должен работать на равных бетатронных частотах (горизонтальной и вертикальной).

20 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ20 Сорта ионовот d до U Магнитная жесткостьТ м45 Максимальная энергия ионов U Au Pb ГэВ/н Макс. энергия (дейтроны)ГэВ12.6 Периметр м 225 Количество ТВ2 Ненормализованный эмиттанс (rms) мм мрад 0.3 Продольный разброс (rms)0.001 Длина сгустка (rms)м0.3 Ионов в сгустке (1 -2 ) 10 9 Число сгустков Номер ВЧ гармоники90 Амплитуда ВЧ напряжениякВ100 Бета-функция в ТВ м 0.5

21 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ21 проектные параметры комплекса NICA БустерНуклотронКоллайде р Периметр, м Конечная кин. энергия, ГэВ/н0,41 – 3,51 -3,5 Магнитная жесткость, Tесла-м Магнитное поле, Tесла0.17– – – 4 Количество диполей Количество квадруполей dB/dt; T/сек 110 Номер ВЧ гармоники4 / 1190 ВЧ диапазон, МГц0.6 – – –117 ВЧ амплитуда, кВ Давление ост. газа, Торр

22 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ22 I этап ускорительный комплекс Нуклотрон-М ( ) и необходимая инфраструктура, программа R&D подготовка технического проекта (TDR) II этап разработка и создание элементов ускорителя ( ) развитие инфраструктуры III этап продолжение работ+ монтаж ( ) IV этап наладка, приемка ( ) и запуск в эксплуатацию Основные этапы проекта NICA /MPD

23 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ23 млн.$ Нуклотрон-М, изготовление прототипов NICA, R&D, TDR3 Ионный источник1.3 Линейный ускоритель (включая форинжектор, линак, каналы, вакуумную систему, диагностику) 7 Бустер (магниты, ВЧ, вакуум, источники питания, диагностика) 8 Кольца коллайдера (магниты, ВЧ, вакуум, криогеника, источники питания, инжекция, сброс пучка, диагностика) 22 Транспортировочные линии1.5 Системы охлаждения пучков4 Системы управления2.5 ВСЕГО49.3 Оценка стоимости элементов комплекса NICA

24 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ24 Цель – достичь к 2010 г. параметров, необходимых для реализации проекта NICA: ускорение тяжелых ионов с А~200, интенсивностью пучков ~ 10 8 ч/цикл, частотой повторения Гц, при энергии ~ 3.5 ГэВ/н разработка новой инжекционной системы модернизация RF системы, систем диагностики и управления пучками усовершенствование вакуумной системы усовершенствование систем электро- и крио-питания развитие минимально необходимой инфраструктуры I этап : Развитие Нуклотрона (Нуклотрон-М)

25 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ25 Новый источник КРИОН-6Т Модернизация системы питания Модернизация ВЧ системы Модернизация вакуумной системы Модернизация криогеники Системы управления и диагностика Каналы вывода Радиационная защита Наладочные и тестовые работы. Регулярные сеансы. Каждый сеанс – очередной этап Проектирование и работы по новым: линаку, бустеру, ВЧ-станциям, поляризованному источнику. Ремонтно-строительные работы ВСЕГО ( ): материалы и оборудование: …… k $ оплата работ + договора: …… k $

26 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ26 Новый инжекционный комплекс: новый источник (KRION) - разрабатывается совершенствование ВЧ системы – начаты работы новый ЛИНАК – контракт с ИФВЭ на стадии подписания Вакуумная система -оборудование частично поставлено Система питания и управления основных магнитов - первый блок на этапе отладки Модернизация диагностики пучков - идут работы R&D - приоритетная задача плановых сеансов на Нуклотроне Этот этап должен быть завершен к 2010 г. Статус работ по этапу I проекта NICA ( Нуклотрон-М) Проведение круглых столов с участием экспертов из мировых центров ( Болгария, Польша, Россия, Украина, ЦЕРН, Германия, США, Япония ) Сотрудничество с российскими центрами ИФВЭ, ИЯИ РАН, ИЯФ СО РАН

27 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ27 Структурные и административные реформы Создано Ускорительное Отделение ЛВЭ (июль 2007 г.) - Состав отделения: 8 отделов, всего около 350 чел. – ускорительные подразделения ЛВЭ (~220) и ЛФЧ (~ 70), инженерные службы площадки (~ 60); - «Молодое руководство»: - Начальник отделения – 31, два заместителя у начальника отделения 33 и 40, молодые начальники 2 технологических отделов; - Курс на обновление кадров (контакты с МИФИ, УНЦ, Томск), возвращение иностранных контрактников и оптимизация состава – сокращение тех.персонала по мере введения АС; - ЛФЧ (те, кто работают на CLIC, ИРЕН, ЛИНАК-800, ILC) – в помощь на НИКА. Создан центр NICA: (июнь 2007) - группа по ускорительному комплексу - группа по разработке детектора - группа по разработке компьютинга - группа по развитию инфраструктуры Общая численность: около 45 чел. из них по NICA + инфр. – 25 чел. по MPD + физики - 20 чел. Всесторонняя поддержка дирекции, УС и КПП ОИЯИ в плане: дополнительного финансирования, укомплектования оборудованием, административного ресурса, рекламы проекта во вне, создания коллабораций в РФ и СНГ

28 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ28 Стратегический план развития ускорительного комплекса ОИЯИ в области ФВЭ + адекватная научная программа. Приоритетная задача - проект NICA/MPD Реализация I этапа этого проекта (2008 – 2010) имеет принципиально важное значение для критической оценки предложенного стратегического плана развития ускорительного комплекса ОИЯИ Заключение

29 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ29 Программа физических исследований на Нуклотроне скоординирована с планом развития ускорительного комплекса на I- м этапе ( Нуклотрон - М ) Организация российского и международного сотрудничества, привлечение внешних ресурсов – одно из необходимых условий успешного осуществления проекта Ведется работа с ассоциацией Гельмгольц, GSI, и др. центрами по объединению усилий для создания ускорительных комплексов NICA и FAIR и совместным проведением на них актуальных физических исследований Плодотворное начало положено – сотрудничество с ИФВЭ ( Протвино ) стартовало с реализации конкретной задачи – проектирование инжектора

30 14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ30 Thank you for your attention !