​Ученые Томского политехнического университета с коллегами из университета Роял Холлоуэй (Великобритания), Корнеллского университета (США) и Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН, Швейцария) разрабатывают новейшие методы диагностики и управления пучком протонов Большого адронного коллайдера. Среди них — устройство для предотвращения деградации пучка, датчики положения, длины и времени его прибытия. Работы выполняются по заказу ЦЕРНа. 

«К 2020 году ЦЕРН планирует модернизацию своего самого большого ускорительного комплекса — Большого адронного коллайдера. Планируется увеличение светимости пучков протонов в десять раз. Сейчас идет 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. — Одна из серьезных проблем, которая существует в коллайдере, — это постепенная деградация пучка протонов. Причин много: остаточный газ, «электронные облака», взаимодействие протонных пучков друг с другом.  А 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».

Ученые ТПУ вместе с зарубежными коллегами предложили использовать для восстановления параметров пучка (его охлаждения) дифракционное излучение Вавилова-Черенкова. Это излучение было открыто отечественным ученым Павлом Черенковым, в 1958 году за его открытие Черенков получил Нобелевскую премию.

Политехники вместе с зарубежными коллегами предлагают установить возле пучка коллайдера радиатор, который благодаря черенковскому механизму будет «забирать» часть энергии пучка, таким образом охлаждая его. Сам радиатор будет представлять собой большой диэлектрик (по предварительным оценкам, длиной около 20 метров), имеющий алмазное покрытие. Как отмечает Павел Каратаев, 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 ученым предстоит доказать в процессе выполнения работы. По прогнозам политехников, такое охлаждение будет занимать порядка четырех часов.

«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», — поясняет Павел Каратаев.

В ближайшие годы ученые 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 Томскому политеху 55 тысяч швейцарских франков.  Финансовое соглашение между ЦЕРНом и ТПУ было заключено в феврале 2017 года.

Источники

Ученые ТПУ разрабатывают новейший инструментарий для Большого адронного коллайдера
NGE (.tpu.ru), 04/07/2017
Ученые ТПУ разрабатывают новейший инструментарий для Большого адронного коллайдера
Томский политехнический университет (tpu.ru), 04/07/2017
Томские ученые разрабатывают новейший инструментарий для Большого адронного коллайдера
Редкие земли (rareearth.ru), 04/07/2017
Томские ученые разрабатывают инструментарий для Большого адронного коллайдера
Проспект Мира (prmira.ru), 04/07/2017
Томские ученые создают "охладитель" для адронного коллайдера
Begin-online (begin-online.ru), 04/07/2017
Томские ученые создают охладитель для адронного коллайдера
Vestisibiri.ru, 04/07/2017
Томские ученые создают "охладитель" для адронного коллайдера
Томский обзор (obzor.westsib.ru), 04/07/2017
Ученые ТПУ разрабатывают новейшие методы диагностики и управления пучком протонов Большого адронного коллайдера
Научная Россия (scientificrussia.ru), 10/07/2017
Ученые ТПУ разрабатывают новейший инструментарий для Большого адронного коллайдера
Nanonewsnet.ru, 10/07/2017

Похожие новости

  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1023
  • 31/05/2018

    ​Ученые ТПУ улучшат разрешение оптических микроскопов

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Бангорского университета (Великобритания) предложили способ улучшить разрешение оптических микроскопов, работающих в режиме «на отражение», то есть способных визуализировать материалы, не пропускающие свет.
    71
  • 05/05/2017

    Ученые ТГУ создают полупроводники на основе сверхтонких органических пленок

    ​Ученые из Томского государственного университета научились выращивать полупроводники из органических молекул принципиально новым методом - самосборки из газовой фазы. Сверхтонкие пленочные структуры толщиной в несколько десятков молекул позволяют создавать полупроводники с улучшенными характеристиками для использования в устройствах нано и микроэлектроники.
    576
  • 30/11/2016

    Ученые ТПУ и СО РАН создают модифицированные металлы для строительства космических аппаратов

    ​Ученые Томского политехнического университета и Института сильноточной электроники СО РАН разработали метод нанесения на металлы износостойких покрытий с их последующим вплавлением в подложку. Такие модифицированные материалы, благодаря сочетанию легкости, коррозийной стойкости и прочности, могут использоваться в машиностроении, авиа- и космостроении.
    1262
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1141
  • 03/08/2016

    Разработки ТПУ помогут создать рентгеновский лазер, сканирующий организм на уровне молекул

    ​Томский политехнический университет заключил договор о научном сотрудничестве с Национальной Лабораторией DESY (Германия) - одним из крупнейших европейских физических центров.  В числе важнейших проектов DESY — создание рентгеновского лазера European XFEL.
    911
  • 07/05/2018

    Российские ученые создали лазер-трансформер

    ​Ученые Томского политехнического университета в составе международного исследовательского коллектива создали экономичный фемтосекундный лазер, способный плавно перестраивать длину волны своего излучения во всем видимом диапазоне.
    157
  • 11/10/2016

    Ученые из России и Болгарии создали лазер для точной навигации самолетов

    ​Сотрудники Томскго государственного университета (ТГУ) совместно со специалистами болгарской компании создали многоволновой лазер на парах металлов, который может обеспечивать более точную навигацию самолетов и судов в условиях плохой видимости.
    918
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    1339
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    665