FAIR, NUSTAR, R3B + EXL FAIR – Facility for Antiproton and Ion Research NUSTAR – Nuclear Structure, Astrophysics, and Reactions NUSTAR: HISPEC-DESPEC – - презентация

1 FAIR, NUSTAR, R3B + EXL FAIR – Facility for Antiproton and Ion Research NUSTAR – Nuclear Structure, Astrophysics, and Reactions NUSTAR: HISPEC-DESPEC – High-Resolution In-Flight and Decay Spectroscopy ILIMA - Schottky and Isochronos mass spectroscopy MATS - Mass measurements with a Penning Trap LASPEC – Laser Spectroscopy investigations ELISE – Electron scattering in a storage ring AIC – Antiproton Ion Collider R3B – Reactions with Relativistic Radioactive Beams EXL – Exotic Light-ions (exotic nuclei studied in light-ion induced reactions at the NESR ring)

2 FAIR, NUSTAR, R3B + EXL R3B – studies at external beams of nuclei EXL – studies at internal beams of nuclei at the NESR ring Physics goals: Nuclear density distributions, single-particle structure, shell-occupation probabilities, unbound states, nuclear resonances, transition strengths, astrophysical S factor, giant dipole and quadrupole strength, B(E2), deformations, Gamov-Teller strength, reaction mechanism, nuclear waste transmutation,… Reaction type: Elastic and inelastic pA scattering, total reaction and interaction cross sections, knockout and quasifree scattering, electromagnetic excitation and dissociation, charge-exchange reactions, fission, spallation, fragmentation

3 FAIR - Facility for Antiproton and Ion Research 100 m UNILAC SIS 18 SIS 100/300 HESR Super FRS NESR CR RESR GSI today Future facility ESR NUSTAR Cost –Approx 1000M –650M central German government –100M German regional funding –250M from international partners Timescale –Feb German funds in budget –2007 start construction –2012 phased start experiments –2014 completion

4 NUSTAR facility NUclear STructure Astrophysics and Reactions) HiSpec :gamma spec DeSpec :decay spec LASPEC: laser spec MATS: Penning traps R 3 B: reactions Stored beam (rings): EXL : hadron scattering ELISe : electron scattering AIC : antiproton scattering ILIMA : mass spectroscopy Exotic (radioactive) beams formed by fragmentation, selected by separator.

5

6 EXL

7 EXL setup Схематическое изображение установки EXL Детектор протонов (ядер) отдачи

8 Центральное сечение детектора эксперимента EXL в горизонтальной плоскости, показывающее состав детекторов, формирующих кремниевый позиционно чувствительный спектрометр и сцинтилляционную оболочку. Ю.К. Залите

9 (DSSD – double side silicon detector)

10 Si, 300 μm thick, double sided, spatial resolution better than 500 μm in X and Y, ΔE 30 keV (FWHM) Si, 100 μm thick, double sided, spatial resolution better than 100 μm in X and Y, ΔE 30 keV (FWHM) Si(Li), 9 mm thick, large area 100*100 mm 2, ΔE 50 keV (FWHM) CsI crystals, high efficiency, high resolution, 20 cm thick TOF resolution 1 ns (FWHM) Залите А.Ю., Залите Ю.К.

11 Кремниевые детекторы в эксперименте EXL (и R3B) НазначениеТип детектораТехнологияНовизна кэВ Позиционно чувствительная спектрометрия 150 мкм DSSD Планарная ИИ + CVD Аналогов нет мэВ Позиционно чувствительная спектрометрия 300 мкм DSSD Планарная ИИ + 3D Аналогов нет 10 – 100мэВ Спектрометрия (2.5 – 3 мм) x 3 Сегментированный Планарная ИИ Аналогов нет 10 – 100мэВ Спектрометрия 8 мм сегментированный Si(Li)Аналоги существуют Детектирующая UHV оболочка 150 мкм DSSD, Планарная ИИ + CVD Аналогов нет (ИИ – ионная имплантация, CVD – chemical vacuum deposition, 3D – 3-dimensional)

12 Identification of the particles stopped in the first layer.

13 Identification of the particles stopped in the second layer

14 Фотография прототипа планарного сегментированного кремниевого детектора толщиной 1.5 мм (ФТИ).

15 Спектр альфа частиц изотопа 241 Am, полученный на уменьшенном прототипе спектрометрического двухстороннего стрипового детектора, показывающий достигнутое энергетическое разрешение около 14 кэВ (ФТИ).

16 Конструкция модуля с Si(Li) детектором, изготовленным в ПИЯФ (Д.М. Селиверстов, А.Х. Хусаинов).

17 Спектр альфа источника с триплетом линий, полученный на одном из сегментов изготовленного Si(Li) детектора (ПИЯФ).

18 R3B setup Схематическое изображение установки эксперимента R3B.

19 Общий вид калориметра-спектрометра CALIFA (вид по пучку) (Дубна).

20 R(%)=5.15/Eγ, MeV R(%)=5.1/ Ep, MeV R3B Calorimeter element R3B Calorimeter Demonstrator: 15 CsI(Tl) elements 10 * 30 * 130 mm 3

21 Энергетическое разрешение CsI(Tl)/ЛФ элементов для γ- излучения с энергией 0.57 – 2.50 МэВ. На рисунке изображена также геометрия отдельного кристалла.

22 Энергетическое разрешение CsI(Tl)/ФЭУ элементов объемом 1 см 3 и 50 см 3 для протонов в зависимости от их энергии.

23 LAND – Large Area Neutron Detector NeuLAND – детектор быстрых нейтронов

24

25 Land efficiency

26

27

28

29

30 Детектор состоит из пластин сцинтилляционного пластика с поперечными размерами – 5х5 см 2, всего 1600 пластин и 3200 ФЭУ (или 3х3 см 2, всего 4400 пластин и 8800 ФЭУ). Детектор имеет размер 2х2х2 м 3. Новый вариант детектора: с использованием сцинтилляционных детекторов, но при этом без железного конвертора ПИЯФ – детекторы для R3B и EXL.

31 ПИЯФ уже внес свой вклад в R3B – две дрейфовые камеры гексагональной структуры для регистрации протонов, размером 1.2x0.8 м 2, со считывающей электроникой CROS3. Каждая камера имеет 2 слоя ячеек X, и два слоя Y. В настоящее время камеры успешно используются в эксперименте LAND. Наши камеры – DCH1 и DCH2 Трековые детекторы для регистрации быстрых протонов и легких заряженных фрагментов в эксперименте R3B

32 ACTAR

33 IKAR

34 ACTAR

35 Cubic Geometry

36 p,A elastic scattering scheme Cylinder with Be windows 500 um Beam shield d = 2 cm Beam tracking + vertex reconstruction Pressure P in the range 10 to 20 bar

37 ACTAR

38

39 132 Sn beam Anode Grid Cathode recoiled proton First step: IKAR chamber A correction on the energy lost in the central dead region It is necessary to exclude a contribution from ionization by the projectile

40 WBSВид работИсполнители Запраши- ваемая сумма 1.2.5R3B Нейтронный спектрометр (узлы)ПИЯФ1400 k Гамма спектрометр (узлы)РНЦ КИ, ОИЯИ, РФЯЦ-ВНИИЭФ1000 k Активная мишень (полностью)ПИЯФ 1238 k 1.2.9EXL Нейтрон. спектрометр (полностью)ПИЯФ2800 k Кремниевые планарн. детекторыФТИ, ЗАО НИИМВ, ПИЯФ5880 k Толстые Si Li-дрейф. детекторыПИЯФ1000 k Электроника к детекторамФТИ, ЗАО НИИМВ1500 k Гамма спектрометр (полностью)РНЦ КИ, ОИЯИ, РФЯЦ-ВНИИЭФ3626 k Трек. детект. (проп. камеры) (полн.)ПИЯФ 224 к 1.2.3MATS Блок калибровки (полностью)ПИЯФ 275 к Детекторы медлен. частиц (узлы)ПИЯФ 174 к 1.2.6ILIMA Кремниевые детекторы (полн.)ПИЯФ 210 к 1.2.8ELISe Монитор светимости (полностью)РНЦ КИ, ИЯИ 45 к Детекторы LAHReSИЯИ 425 k Запрос на финансирование для экспериментов NuStar

41 Финансирование работ в России: 2008 г., 2009 г., 2010 г., 2011 г.? Индия – 1.6 МЕвро, Британия – 6 МЕвро Испания – 0.5 МЕвро Германия … Венгрия … Португалия... Россия - ? Взнос – кЕвро в год…