Актуальные задачи исследования динамики пучка в коллайдере NICA

Аннотация

Проект NICA разрабатывается в Объединённом институте ядерных исследований (Дубна, Россия). Ускорительный комплекс находится в стадии поэтапной сборки и ввода в эксплуатацию. Установка создаётся для решения фундаментальных задач в области кварк-глюонной плазмы и проведения ряда прикладных экспериментов и состоит из двух сверхпроводящих ускорителей синхротронного типа и сверхпроводящего ускорителя на встречных пучках (Коллайдера). В качестве инжекторов используются два линейных ускорителя, получающих частицы из ионных источников, производящих пучки различных частиц ‑ от протонов до тяжёлых многозарядных ионов. Основным этапом проекта станет ввод в эксплуатацию Коллайдера. Многочисленные исследования динамики пучка, проведённые на этапе проектирования, легли в основу конструкторских разработок систем Коллайдера: магнито-оптической структуры, коррекции и управления пучком. Выбор параметров его работы опирается на численные расчёты движения заряженных частиц в кольцах Коллайдера, которые многократно проводились различными группами исследователей с использованием разных методов, алгоритмов и программ моделирования. Остаются задачи, которые актуальны и на сегодняшний день. Некоторые из них, являющиеся принципиальными и непосредственно влияющими на понимание движения пучка частиц в установке, требуют углублённого исследования с применением трёхмерной трассировки частиц с учётом всех основных физических явлений в пучках и нелинейностей, присутствующих в системе. В Коллайдере NICA такими задачами являются коллективные эффекты, которым, в основном, и посвящена данная работа. Рассматривается движение ионов с учётом действия пространственного заряда пучка, внутрипучкового рассеяния, эффектов встречных пучков и системы электронного охлаждения. Обсуждаются вопрос взаимодействия циркулирующего пучка с элементами Коллайдера и эффект электронных облаков. Приведены первые результаты численных расчётов с применением трёхмерных кодов трассировки частиц. Публикация даёт описание текущего состояния численных и теоретических расчётов устойчивости пучка в Коллайдере NICA и планов решения неоконченных задач.