Томские учёные создадут новые инструменты для Большого адронного коллайдера

Учёные ТПУ вместе с иностранными коллегами разрабатывают новейшие методы диагностики и управления пучком протонов Большого адронного коллайдера, узнал 4 июля корреспондент Сиб.фм из сообщения пресс-службы Томского политехнического университета.

Томские учёные работают над новым инструментарием с коллегами из университета Роял Холлоуэй (Великобритания), Корнеллского университета (США) и Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН, Швейцария). Среди разработок устройство для предотвращения деградации пучка, датчики положения, длины и времени его прибытия. Работы выполняются по заказу Европейского совета ядерных исследований (ЦЕРНа).

«К 2020 году ЦЕРН планирует модернизацию своего самого большого ускорительного комплекса — Большого адронного коллайдера. Планируется увеличение светимости пучков протонов в 10 раз. Сейчас идёт подготовка к этой модернизации: разрабатываются новые технологии, создаются прототипы устройств, способных работать при таких высоких радиационных нагрузках. Мы включились в один из таких проектов, — рассказывает профессор университета Роял Холлоуэй, заведующий лабораторией разработки источников электромагнитного излучения Центра RASA ТПУ Павел Каратаев.

По его словам, одна из серьёзных проблем, которая существует в коллайдере, — это постепенная деградация пучка протонов. Механизма, который позволял бы достаточно быстро восстанавливать параметры пучка, на данный момент не существует. Сейчас для этих целей используется синхротронное излучение, но этот процесс занимает очень длительное время — порядка 25 часов.

Учёные ТПУ вместе с зарубежными коллегами предложили использовать для восстановления параметров пучка (его охлаждения) дифракционное излучение Вавилова — Черенкова.

Это излучение было открыто отечественным учёным Павлом Черенковым, в 1958 году за его открытие Черенков получил Нобелевскую премию.

Учёные предлагают установить возле пучка коллайдера радиатор, который будет «забирать» часть энергии пучка, таким образом охлаждая его. Такое охлаждение будет занимать порядка четырёх часов.

Сам радиатор будет представлять собой большой диэлектрик (по предварительным оценкам, длиной около 20 метров), имеющий алмазное покрытие.

По словам Каратаева, преимущество такого способа охлаждения — в том, что это невозмущающий метод: он не требует соприкосновения с протонным пучком, а значит, не должен ухудшать его свойства. Это утверждение учёным предстоит доказать в процессе выполнения работы.

«Сейчас наша задача — создать рабочую теоретическую модель, которая могла бы предсказать характеристики излучения, оценить потери, оценить влияние этих потерь на пучок протонов. А уже на основе модели будут созданы радиаторы, которые мы будем тестировать экспериментально», — уточнил Каратаев.

В ближайшие годы учёные протестируют радиаторы, созданные по данной технологии, на нескольких ускорителях — микротроне ТПУ, синхротроне Cesr-TA (Корнеллский университет, США), ускорителях CLEAR (ЦЕРН, Швейцария), CLARA (Лаборатория Даресбери, Великобритания) и ускорителе Национальной лаборатории физики высоких энергий (KEK, Япония).

На выполнение этих работ ЦЕРН выделил ТПУ 55 тысяч швейцарских франков. Финансовое соглашение между ЦЕРНом и ТПУ было заключено в феврале 2017 года.

Напомним, что в январе 2015 года студенты ТПУ разработали браслет, который может отучить ругаться матом.