Development of systems for controlling and maintaining the polarisation of protons and deuterons in New Nuclotron

Seminars

Joint Institute Seminar

Meeting of the Section of Physics of Charged Particle Beams and Accelerator Equipment

Date and Time: Wednesday, 24 September 2025, at 12:00 PM

Venue: JINR Directorate building, room 35, online on Webinar

Seminar topic: “Development of systems for controlling and maintaining the polarisation of protons and deuterons in the New Nuclotron project”

Speaker: Evgeny Tsyplakov

Abstract:

Современные эксперименты в области физики высоких энергий требуют использования поляризованных пучков заряженных частиц, так как управление спиновой степенью свободы позволяет изучать тонкие эффекты в структуре материи, недоступные при работе с неполяризованными пучками. Однако самая острая проблема реализации экспериментов с поляризованными частицами связана с трудностями сохранения поляризации частиц в процессе ускорения. Камнем преткновения стали пересечения спиновых резонансов, которые в наибольшей степени рассыпают направление поляризации и приводят к «распушиванию» пучка из-за деполяризующих когерентных и некогерентных эффектов.
В подготовленной диссертационной работе рассматриваются современные подходы по ускорению частиц с возможностью сохранения поляризации во всем диапазоне энергий, подтвержденные численными методами. Применительно к существующему кольцу Нуклотрона рассматриваются подходы по модернизации магнитной оптики исключительно для успешного ускорения частиц с возможностью сохранения поляризации. В то же время, учитывая большой срок службы текущей магнитной оптики Нуклотрона, рассматриваются новые варианты реализации оптики, на базе которой может быть пересобрана оптика инжектора коллайдера NICA и обеспечивающей сохранение и управление спином частиц.
Проведенные исследования позволят успешно реализовать программу изучения поляризованных частиц в Нуклотроне (на внутренней мишени), в коллайдере NICA (в SPD) и в эксперименте BM@N (на выведенном пучке), предоставив экспериментаторам эффективные инструменты управления спином частиц в ускорителях. Открывается возможность проведения высокопрецизионных экспериментов, тем самым укрепляя позиции коллайдера NICA среди ведущих установок мира. Новый инжектор в форме «восьмерки» будет первым ускорителем в мире, работающий в режиме спиновой прозрачности без применения соленоидальных сибирских змеек. В диссертации представлены способы управления поляризацией дейтронов, что ранее считалось трудновыполнимой задачей. Кроме того, в подготовленной диссертационной работе представлены примеры первоочередных экспериментов, которые стоит провести в ускорительном комплексе до введения в эксплуатацию SPD, с целью проработки механизмов управления поляризацией и с целью развития компетенций проведения экспериментов с поляризованными частицами.
Результаты выполненных исследований являются всеобъемлющими и могут быть применены на других мировых установках.
В рамках предзащиты освещаются основные положения, выносимые на защиту, соответствующая апробация и научная новизна работы.


Based on materials of a Candidate’s thesis.