Международный коллектив ученых, в который вошли ученые Томского политехнического университета (ТПУ), разрабатывают новейшие методы диагностики и управления пучком протонов Большого адронного коллайдера, в частности, — устройство для предотвращения деградации пучка, датчики положения, длины и времени его прибытия. Об участии томских ученых в проекте рассказывает пресс-служба ТПУ.

К 2020 году ЦЕРН планирует модернизацию своего самого большого ускорительного комплекса — Большого адронного коллайдера. В частности, запланировано увеличение светимости пучков протонов в десять раз. Для этого в настоящее время разрабатываются новые технологии, создаются прототипы устройств, способных работать при таких высоких радиационных нагрузках. Как сообщает пресс-служба вуза, томские ученые включились в работку над устройством для предотвращения деградации пучка протонов.

«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»,  — рассказывает профессор университета Роял Холлоуэй, заведующий лабораторией разработки источников электромагнитного излучения Центра RASA ТПУ Павел Каратаев. 

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

Ученые ТПУ 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 20-метровый диэлектрик с алмазным покрытием. 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 томских ученых, 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», — приводятся в сообщении пояснения Павла Каратаева.

Как отметили в пресс-службе ТПУ, 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