Международный линейный коллайдер - Статус проекта

Последние несколько десятилетий вплотную приблизили ученых к пониманию природы фундаментальных составляющих нашей Вселенной. Есть надежда, что ответы на некоторые вопросы удастся получить с помощью экспериментов на Большом адронном коллайдере, который на сегодняшний день является самой грандиозной ускорительной машиной и несомненным достижением международного научного сообщества. Полагая, что LHC позволит собрать воедино основные куски головоломки, большинство ученых сходится во мнении, что непременным дополнением к протон-протонному коллайдеру должен стать лептонный коллайдер, который позволит обеспечить более высокую точность измерений и тем самым заполнить пробелы, оставленные LHC. В отличие от LHC, где сталкиваются составные частицы - протоны, в лептонном коллайдере будут взаимодействовать по-настоящему элементарные частицы — электроны и позитроны, а потому результаты будет легче интерпретировать и, благодаря высочайшей точности, они будут идеальным дополнением к результатам, полученным на LHC.

Если удастся обнаружить бозон Хиггса - последний кирпичик Стандартной Модели, который еще не наблюдался экспериментально - то именно лептонный коллайдер позволит с большой точностью измерить его характеристики: массу, спин, а также силу взаимодействия с остальными элементарными частицами. Еще одна грандиозная задача - создание единой теории, объединяющей законы макро- и микромира. Один из кандидатов на эту роль - теория струн - включает многие сложнейшие концепции, в том числе суперсимметрию и дополнительные измерения пространства. Если в терадиапазоне энергий существуют другие измерения, то LHC поможет их выявить, а ILC — определить их число, размеры и форму.

Домашняя страница ILC

Начиная с 2001 года в рамках работ, проводимых ИТЭФ, в лабораторных условиях был получен сверхчистый ниобий в количестве, необходимом для изготовления нескольких резонаторов. По химическому составу и характеристикам сверхпроводимости полученный материал существенно превосходил западные образцы. Так, примесь тантала (Та) составила не более 10 ppm, а важнейшая интегральная характеристика сверхпроводящих материалов - отношение остаточного сопротивления (RRR) - превысило 1000.



Технические требования к высокочистому ниобию для резонаторов ILC: Та < 500 ppm и RRR > 300. Резонаторы, изготовленные из полученного материала (на фото справа), успешно прошли испытания в лаборатории DESY, для них были получены максимальные градиенты ускоряющего поля, превышающие 30 - 35 МВ/м, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к резонаторам для ILC.



Установка для измерения характеристик образцов ниобия при температуре жидкого гелия.



X. Singer, E. Filimonova, D. Reschke, A. Rostovtsev, W. Singer, T. Tokareva, V. Zaharov. Single-cell superconducting RF cavities from ultra-high-purity niobium. NIM A574, 3, 11 (2007) pp. 518-520.

В 2007 году было подготовлено базовое описание проекта (ILC Reference Design Report), которое включает анализ физических задач, описание принципиальной конструкции ускорителя и предполагаемых детекторов.

Пучки электронов предполагается получать, направляя на мишень импульсы интенсивного лазерного излучения длительностью 2 нс. Более сложная задача - создание пучка позитронов, которые в естественном виде не существуют. Для этого электроны пропускают через ондулятор, где они, периодически ускоряясь и замедляясь, излучают рентгеновские лучи, которые, в свою очередь, будучи направлены на титановую мишень, выбивают из нее электрон-позитронные пары.
Согласно проекту, ускоритель будет иметь общую длину порядка 31 км. Для разгона электронов и позитронов навстречу друг другу до энергий ~250 гигаэлектронвольт будут использованы по 8000 сверхпроводящих резонаторов из чистого ниобия, работающих при температуре 2 К (-271,2° C). Чтобы обеспечить высокую светимость (10³⁴ соударений на квадратный сантиметр в секунду), пучки будут сжаты до требуемой плотности в специальных кольцах по 6,7 км в окружности. А на последнем этапе, в системах подачи пучка длиной 2 км, каждый пучок будет сфокусирован магнитами до размера всего несколько нанометров высотой и несколько сот нанометров шириной. Предусмотрена и возможность увеличения длины ускорителя до 50 км, чтобы получить энергию 1 тераэлектронвольт.
Разработку технического задания (Technical Design Report - TDR) планируется завершить к концу 2012 года. Место строительства ILC пока не определено, и один из возможных кандидатов - подмосковная Дубна.