Проекты XXI века

FLAP - программа с широкими возможностями

Наш Институт активно участвует в международной коллаборации FLAP, созданной на базе уникальной установки ОИЯИ - линейного ускорителя электронов ЛИНАК-200. Задача этого объединения - сотрудничество в области фундаментальной и прикладной физики линейных ускорителей. У коллаборации также широкие возможности для обучения молодежи, которая может участвовать в реальных научных задачах.

Прошедший 2022 год стал для новой коллаборации весьма плодотворным. О становлении, работе и важных результатах FLAP рассказали представители коллаборации Антон Балдин, начальник сектора теоретической и методической поддержки проектов ЛФВЭ ОИЯИ, Александр Кубанкин, ведущий научный сотрудник ФИАН, и Александр Потылицын, профессор Томского политехнического университета (ТПУ).

В коллаборацию входят российские институты и университеты, научные центры стран СНГ и представители отдельных центров Великобритании, Японии, Чили. "В этом объединении физиков и инженеров различных научных и учебных центров была успешно реализована новая концепция сотрудничества - объединение усилий научных групп, представляющих различные организации, для совместного решения определенных задач", - отметил Антон Балдин. В ОИЯИ "местом сборки" этой коллаборации стал вводящийся в эксплуатацию линейный ускоритель электронов ЛИНАК-200. Это уникальный ускоритель электронов, способный генерировать электронные пучки с различной энергией в диапазоне от 26 до 200 МэВ. В дальнейшем планируется увеличение доступной энергии электронов до 2 ГэВ.

Коллаборация FLAP нацелена как на прикладные, так и на фундаментальные исследования. "В целом задачи коллаборации можно описать как поиск новых механизмов и исследование фундаментальных основ процессов взаимодействия пучков ускоренных электронов с веществом и внешними полями. Эти исследования интересны как для разработки новых наукоемких приборов и устройств, так и для решения фундаментальных проблем современной физики, например поиска "Хиггс-подобных" частиц (Х17) в диапазоне масс около десятков МэВ", - рассказал Антон Балдин.

ЛИНАК-200 был создан в 1973-76 годах для голландского Национального института субатомной физики (NIKHEF) как часть синхротронной установки. В 1999 году по договоренности руководства двух институтов, в Амстердаме и Дубне, ускоритель был демонтирован и перевезен в ОИЯИ, где его "оживлением" успешно занялась группа Валерия Кобеца. "В настоящее время ускоритель находится в процессе ввода в эксплуатацию. Можно ожидать, что в 2023 году ЛИНАК-200 станет полноценной и очень востребованной базовой установкой ОИЯИ", - подчеркнул спикер.

В 2022 году в рамках коллаборации FLAP на электронном ускорителе ЛИНАК-200 в режиме ввода в эксплуатацию успешно отработали экспериментальные группы исследователей ОИЯИ, НИУ "БелГУ" (Белгород), ФИАН (Москва), ВНИИЭФ (Саров), ТПУ (Томск).

Коллаборация FLAP также реализует образовательную программу в области ускорительной физики, детекторов элементарных частиц и излучений, радиационного материаловедения, генерации терагерцового излучения.

Уникальные возможности ускорителя позволяют проводить тестирование всех типов детекторов частиц для строящегося коллайдера NICA. Так, уже начаты исследования импульсной загрузки детекторов на основе микроканальных пластин; монолитных активных пиксельных детекторов MAPS для эксперимента MPD; прототипа электромагнитного калориметра для SPD и FCAL; строу-детектора для SPD; газовых детекторов.

Наряду с прикладными исследованиями, коллаборация FLAP нацелена на изучение генерации и специфических свойств различных излучений при взаимодействии релятивистских электронов с веществом. Это дифракционное черенковское излучение, переходное и терагерцовое излучение. Отдельно следует отметить возможность создания источников нейтронов с энергиями до 20 МэВ, генерируемых короткими (до 20 нс) импульсами электронов. Такие источники необходимы для разработки и калибровки детекторов, в частности для проекта СИЯЭ (SHINE) по прикладным исследованиям в области ядерной энергетики на ускорительном комплексе NICA.

Группа НИУ "БелГУ" под руководством Александра Кубанкина, заведующего лабораторией радиационной физики НИУ "БелГУ" и ведущего научного сотрудника ФИАН, высоко оценивает возможности ЛИНАК-200 для проведения фундаментальных и прикладных работ в области использования ионизирующих излучений. "Сейчас в России строится несколько достаточно масштабных центров на базе ускорителей заряженных частиц, и встает очень важный вопрос подготовки кадров и испытания создающегося уникального оборудования. Наблюдается острый дефицит в инфраструктуре, где можно было бы восполнять данные пробелы на требуемом уровне. Коллаборация FLAP является одним из немногих объединений специалистов, направленным на решение современных фундаментальных и прикладных задач в области взаимодействия пучков ускоренных частиц с веществом, в частности по разработке и испытанию новых систем диагностики пучков современных ускорителей. Коллаборация включает достаточно много молодежи, и число желающих принять участие в интересной работе растет", - пояснил он.

В декабре группа сотрудников и студентов Томского политехнического университета испытывала созданную ими аппаратуру для диагностики и мониторирования электронного пучка в рамках пусконаладочных работ на ЛИНАК- 200.

"Мы разработали прецизионную методику диагностики электронных пучков ускорителей и начали тестировать ее на микротроне MAMIB (г. Майнц, Германия, - рассказал руководитель группы по диагностике пучков ТПУ профессор Александр Потылицын. - К сожалению, завершить испытания не удалось, поэтому мы благодарны администрации ОИЯИ за разрешение апробировать методику во время пусконаладки ускорителя ЛИНАК-200. Разработанная методика позволяет за одну настройку измерить поперечный размер электронного пучка и его угловую расходимость с точностью лучше, чем 5 миллирадиан".

Руководство РФЯЦ ВНИИЭФ также выразило искреннюю благодарность дирекции и руководству ОИЯИ за оказанную поддержку первых пробных экспериментов с пучками ускорителя ЛИНАК-200 и за предоставленную возможность экспериментального тестирования методик нейтронных измерений в режиме пусконаладочных работ ускорителя. Выполненные в 2022 году измерения технических параметров нейтронного источника, получаемого при облучении разного типа конверторов электронным пучком ускорителя ЛИНАК-200, показали реальную перспективу разработки и создания калибровочного стенда для методик импульсных нейтронных измерений. Калибровка аппаратуры образцовым нейтронным излучением, которое можно получать с помощью ЛИНАК-200, востребована не только подразделениями ВНИИЭФ, но и другими организациями, в том числе участниками коллаборации FLAP. Отдельную благодарность руководство ВНИИЭФ выразило координатору коллаборации FLAP Антону Балдину и команде специалистов, обеспечивающих работу ускорителя во главе с Валерием Кобецом.

Научная программа коллаборации изложена в статье, опубликованной в журнале Physics of Particles and Nuclei Letters.

www.jinr.ru