В Китае завершено строительство крупного научно-исследовательского комплекса HIAF (High Intensity Heavy-ion Accelerator Facility), предназначенного для работы с тяжелыми ионами. Объект успешно прошел процедуру технической приемки и в настоящее время переведен в режим пробной эксплуатации.
Ускорители тяжелых ионов позволяют ученым воссоздавать условия, существовавшие во Вселенной в первые доли секунды после Большого взрыва. Разгоняя атомные ядра до околосветовых скоростей и сталкивая их, физики на мгновение порождают кварк-глюонную плазму — «первоматерию», из которой затем образовались протоны, нейтроны и первые атомы. Эти эксперименты приближают нас к пониманию того, как возникло вещество, почему Вселенная устроена именно так, а не иначе, и какие фундаментальные силы управляли ее эволюцией на протяжении миллиардов лет.
HIAF представляет собой многофункциональный ускорительный комплекс, занимающий территорию в 32 гектара. Его инфраструктура включает двухкилометровую линию пучка, проложенную на глубине 13 метров. Установка является первой в мире, где сверхпроводящий линейный ускоритель интегрирован с быстроциклирующим синхротроном, что позволяет генерировать импульсные пучки тяжелых ионов с энергией от мега- до гигаэлектронвольт на нуклон.
Основным параметром нового поколения ускорителей является высокая интенсивность пучка, означающая значительное увеличение числа ионов в одном импульсе. Для достижения таких показателей были разработаны технические решения, включая сверхбыстрые источники питания и высокоточную радиочастотную систему. В вакуумной камере установки поддерживается давление на уровне 10⁻¹² мбар, сопоставимое с условиями на поверхности Луны.
В ходе испытаний комплекс продемонстрировал характеристики, превышающие проектные значения. Для пучков ионов кислорода была зафиксирована интенсивность 2,5 × 10¹¹ частиц на импульс, для ионов висмута — 3,2 × 10¹⁰ частиц на импульс, что является мировыми рекордами для установок данного класса. Максимальная энергия пучка ионов кислорода достигла 4,25 ГэВ.
Ускоритель способен работать с широким спектром ионов — от водорода до урана, позволяя получать тысячи видов нестабильных атомных ядер. Научная программа комплекса включает три основных направления: изучение границ существования атомных ядер, исследования в области ядерной астрофизики и междисциплинарные приложения. Установка оснащена шестью экспериментальными залами, оснащенными специализированным оборудованием.
В ходе пусконаладочных экспериментов исследователям удалось вдвое повысить точность измерения массы короткоживущего нуклида Au-202 по сравнению с предыдущими достижениями, а также открыть два новых изотопа. Эти результаты подтверждают преимущества установки в области высокой интенсивности и точности измерений.
Читайте также: Диаметр Луны уменьшился на 50 метров за сотни миллионов лет.