В Новосибирске изготовят магниты для проекта FAIR в Германии
Магниты нужны для ускорителя и детектора элементарных частиц, которые изучают в рамках международного проекта.
Институт ядерной физики СО РАН получил с Магнитогорского металлургического комбината 800 тонн специальной стали. Из неё специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) изготовят три магнита для международного проекта по изучению элементарных частиц FAIR (Германия).
Как пояснили в ИЯФ, магниты создают поле, которое поворачивает заряжённые частицы в ускорителе FAIR. Также они используются в детекторах для определения энергии и типа рождающихся частиц. Сталь, изготовленная по спецзаказу, обладает уникальными характеристиками, позволяющими получать высокое магнитное поле (до 2 Тл) и высоким пределом текучести – 240 МПа, то есть выдерживает давление 2000 килограммов на 1 квадратный сантиметр. Это критически важно, ведь магнит должен на протяжении десятков лет выдерживать огромную нагрузку – собственный вес, который в случае одного из магнитов составляет 240 тонн, а также давление магнитного поля.
Европейский исследовательский центр ионов и антипротонов – FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) – крупнейший международный ускорительный комплекс по исследованию современной ядерной и субъядерной физики, создаваемый в Германии. FAIR – многоплановый проект по исследованию физики элементарных частиц, ядерной физики, физики конденсированного состояния вещества при больших плотностях.
Россия — одна из 17 стран-участников проекта FAIR, является вторым после Германии партнёром по объёму вложений в создание установки.
ИЯФ СО РАН – один из главных российских участников проекта.
— Это беспрецедентный проект, стоимость которого оценивается примерно в 1,5 миллиарда долларов, — отметил научный руководитель направления физики элементарных частиц ИЯФ СО РАН член-корреспондент РАН Юрий Тихонов. — Вклад России составляет порядка 20 процентов от этой суммы.
Экспериментальный комплекс FAIR будет состоять из пяти крупных частей. Институт ядерной физики отвечает за разработку одной из них – накопительного кольца Collector Ring, в котором накапливаются интенсивные пучки антипротонов для экспериментов с детектором PANDA. Создание установки предусматривает разработку, изготовление и запуск системы электронного охлаждения, сверхпроводящих элементов, магнитных систем, вакуумных камер, системы диагностики пучка и многого другого. Институт ядерной физики в Новосибирске участвует в разработке и создании трёх систем проекта PANDA, в том числе – центрального соленоидального сверхпроводящего магнита. С его будет производиться измерение импульсов заряжённых частиц. В ИЯФ также изготовят 240-тонный дипольный магнит переднего спектрометра, который предназначен для измерения импульса частиц, вылетающих из мишени вперёд.
— В детекторах частиц, в том числе в детекторе PANDA, – прокомментировал Юрий Тихонов, – магнит служит для анализа импульса частиц. Частица в магнитном поле движется по окружности. Координаты этой окружности измеряются, и таким образом определяется энергия частиц, по которой мы можем идентифицировать её вид. Основная функция магнита в детекторе – анализ продуктов реакции, и ИЯФ СО РАН – один из мировых лидеров по разработке и изготовлению таких магнитных систем под ключ.
Основным материалом для изготовления магнита является сталь. Как правило, это специфическая сталь с особыми магнитными свойствами, пояснил Юрий Тихонов.
— Сталь, подходящую для производства магнитных систем для проекта FAIR, оперативно и в нужном количестве способны изготовить только специалисты Магнитогорского металлургического комбината, с которым нас связывает многолетнее сотрудничество, – подчеркнул он.
В настоящий момент магниты находятся в начальной стадии изготовления. Для них уже разработаны и создаются электроника, источники питания и электрические обмотки. Следующие этапы – производство магнитопровода, сборка полного магнита, его тестирование, измерение карты магнитного поля и отправка в Германию.
