核トロンベースのイオン衝突施設

NICA（核子ベースイオン衝突型加速器施設）^[1]は、ロシアのドゥブナにある合同原子核研究所によって建設中の粒子衝突型加速器複合施設で、固定標的に抽出された核子イオンビームや、イオン、イオン陽子、偏極陽子、重陽子のビームを衝突させるなどの実験を行う。^[2]加速されたイオンの最大運動エネルギーは、核子あたり4.5 GeV、陽子の場合は12.6 GeVである。 ^[3]

NICAのセットアップ

NICA複合体の主な要素は次のとおりです。^[4]

• 2層注入複合体
• ブースター
• 超伝導シンクロトロン
• 衝突型加速器施設
• 多目的検出器（MPD）
• スピン物理検出器（SPD）
• ビーム輸送チャンネル

LU-20入射装置は5MeV/nのエネルギーのイオンを生成します。その後継として、7MeV/nまでの軽粒子加速が可能な3段式軽イオン線形加速器（LILAc）、13MeV陽子加速部、そして20MeV超伝導HWR陽子加速部が設置されています。

2016年にJNIRとBevatechの共同研究によって構想された重イオン線形加速器（HILAc）は、 1パルスあたり20億粒子のビーム強度と10Hzの繰り返し周波数で、重金イオンを最大3.2MeV/nのエネルギーまで加速します。金イオンは、JNIR製のKRION超伝導電子ストリング重イオン源から注入されます。

ブースターは超伝導 シンクロトロンであり、重イオンを蓄積・冷却し、さらに600MeV/nのエネルギーまで加速します。ブースターの円周は211メートルで、磁気構造はニュークロトロンのヨーク内に設置されています。ブースターは^10-11Torrの超高真空を確保します。

NICAで使用されるヌクロトロンは1987年から1992年にかけて建設されました。これは、超伝導コイルを備えた「窓枠」型高速電磁石を採用した世界初のシンクロトロンです。

この衝突型加速器は、長さ 503 メートルの同一の蓄積リング 2 つで構成され、MPD と SPD が反対側の直線部分の中央に配置されています。磁気剛性は最大 45テスラメートル、ビームチャンバー内の残留ガス圧は 10 ⁻¹⁰ Torr 以下、双極子磁石の最大磁場は 1.8 T、金の原子核の運動エネルギーは 1.0 ～ 4.5 GeV/n です。ビームは垂直面で結合および分離されます。ビームを結合するセクションを通過すると、上部リングと下部リングの粒子バンチは共通の直線軌道に沿って互いに向かって移動し、MPD と SPD に衝突します。両方のビームが SPD と MPD に焦点を合わせられるように、最終焦点セクションに沿って単開口レンズが設置されています。

MPD施設は、核子が「溶解」して構成するクォークとグルーオンを放出し、クォークグルーオンプラズマという新しい状態を形成する高温高密度のハドロン物質を研究するために設計されている。^[5]

SPD施設では、陽子と重陽子の偏極ビームを衝突させて粒子スピン物理学を研究することができます。^[6]

建設

2013年までに、科学機器供給に関する国際入札が完了し、主要サプライヤー5社が選定されました。2019年までに、機器の大部分が納入・設置されました。最初の試験は2019年後半に開始されました。^[7]当初2016年に完了する予定だった建設は、2020年現在、2022年までに完了する予定です。^{[8] [9] [10]}

参考文献

1. 「NICA – 核トロンベースイオン衝突型加速器施設」nica.jinr.ru 2020年9月16日閲覧
2. “Детектор BM@N”.ニカ.ジンル.ル。2020年9月16日に取得。
3. 「ロシア、ドゥブナに重イオン加速器を建設へ」Technology Org . 2013年7月23日. 2020年9月16日閲覧。
4. E. Syresin; O. Brovko; A. Butenko; et al. (2019). 「NICA ACCELERATOR COMPLEX AT JINR」(PDF) .第10回国際粒子加速器会議. doi :10.18429/JACoW-IPAC2019-MOPMP014 – JACoW Publishing経由.
5. スミルノバ、アンナ。 「Поймать кварк-глюонную плазму」。www.nkj.ru (ロシア語) 。2020年9月16日に取得。
6. アガポフ、NN;ブテンコ、AV。ボルコフ、VI (2010)。「NICA加速器施設のブースターシンクロトロン」。ピズマ V ジュルナル「フィジカ エレメンタルニク チャスティッツ I アトムノゴ ヤドラ」（ロシア語）。7 ( 7/163): 723– 730. Bibcode :2010PPNL....7..437A. doi :10.1134/S1547477110070022. ISSN  1814-5957.
7. Interfax (2016年3月27日). 「ドゥブナで超伝導衝突型加速器の建設が始まる」www.rbth.com . 2020年9月16日閲覧。
8. 「大統領、NICAプロジェクトを2022年までに完了すると発表 – INTERFAX」Interfax.ru（ロシア語） 。 2020年9月16日閲覧。
9. “Коллайдер в Дубне: как строят уникальный аппарат”. 360tv.ru (ロシア語) 。2020年9月16日に取得。
10. 「ロシアのNICA衝突型加速器、欧州で評価される」TASS . 2020年9月16日閲覧。

外部リンク

• プロジェクトウェブサイト