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

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

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.

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

14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ5 Релятивистская физика тяжелых ионов

14 февраля 2008совещание ИФВЭ-ОИЯИ6 Увеличение энергии Уменьшение энергии

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

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

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

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 !!!

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

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

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

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

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

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

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

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).

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

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

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

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

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)

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 $

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

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

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

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

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