Войти
Обзорный график планируемой ILC, основанный на конструкции ускорителя в Отчете о техническом проектировании Международный линейный коллайдер ( ILC ) представляет собой предлагаемый линейный ускоритель частиц. Первоначально планируется иметь энергию столкновения 500 ГэВ с возможностью последующего повышения до 1000 ГэВ (1 ТэВ). Хотя ранее предложенными местоположениями для ILC были Япония, Европа (ЦЕРН ) и США (Фермилаб ), Китаками нагорье в Иватэ Префектура северной Японии была в центре внимания проектных работ ILC с 2013 года. Правительство Японии готово оплатить половину затрат, по словам координатора исследования детекторов в ILC.
ILC столкнется электроны с позитронами. Его длина составит от 30 до 50 км (19–31 миль), что более чем в 10 раз превышает длину 50 ГэВ Стэнфордского линейного ускорителя, самого длинного из существующих линейных ускорителей частиц. Предложение основано на предыдущих аналогичных предложениях из Европы, США и Японии.
Также ведутся исследования для альтернативного проекта, Компактный линейный коллайдер (CLIC), который будет работать при более высоких энергиях (до 3 ТэВ) в машине длины, аналогичной ILC.. Эти два проекта, CLIC и ILC, были объединены в рамках Linear Collaboration.
Есть две основные формы ускорители. Линейные ускорители («линейные ускорители») ускоряют элементарные частицы по прямой траектории. Круговые ускорители («синхротроны»), такие как Тэватрон, LEP и Большой адронный коллайдер (LHC), используют круговые траектории. Круглая геометрия имеет значительные преимущества при энергиях до десятков ГэВ включительно: с круглой конструкцией частицы могут эффективно ускоряться на большие расстояния. Кроме того, действительно сталкивается только часть частиц, попавших в зону столкновения. В линейном ускорителе остальные частицы теряются; в кольцевом ускорителе они продолжают циркулировать и доступны для будущих столкновений. Недостатком круговых ускорителей является то, что заряженные частицы, движущиеся по искривленным траекториям, обязательно испускают электромагнитное излучение, известное как синхротронное излучение. Потери энергии через синхротронное излучение обратно пропорциональны четвертой степени массы рассматриваемых частиц. Вот почему имеет смысл строить круговые ускорители для тяжелых частиц - адронные коллайдеры, такие как LHC для протонов или, альтернативно, для ядер свинца. Электрон-позитронный коллайдер того же размера никогда не сможет достичь таких же энергий столкновения. Фактически, энергии на LEP, который раньше занимал туннель, теперь переданный LHC, были ограничены до 209 ГэВ из-за потери энергии через синхротронное излучение.
Даже если номинальная энергия столкновения на LHC будет выше, чем энергия столкновения ILC (14000 ГэВ для LHC по сравнению с ~ 500 ГэВ для ILC), измерения можно было бы провести больше точно на ILC. Столкновения между электронами и позитронами анализировать намного проще, чем столкновения, в которых энергия распределяется между составляющими кварками, антикварками и глюонами барионных частицы. Таким образом, одна из функций ILC будет заключаться в точных измерениях свойств частиц, обнаруженных на LHC.
Широко ожидается, что эффекты физики, выходящие за рамки описанных в текущей Стандартной модели, будут обнаружены с помощью экспериментов на предлагаемой ILC. Кроме того, ожидается, что частицы и взаимодействия, описываемые Стандартной моделью, будут обнаружены и измерены. В ILC физики надеются:
. Для достижения этих целей необходимы детекторы частиц нового поколения.
В августе 2004 года Международная группа по технологическим рекомендациям (ITRP) рекомендовала технологию сверхпроводящего радиочастотного излучения для ускорителя. После этого решения три существующих проекта линейных коллайдеров - Next Linear Collider (NLC), Global Linear Collider (GLC) и Teraelectronvolt Energy Superconducting Linear Accelerator (TESLA) - объединили свои усилия в один проект (ILC). В марте 2005 г. Международный комитет по ускорителям будущего (ICFA) объявил, что профессор Барри Бариш, директор лаборатории LIGO в Caltech с 1997 по 2005 гг. Директор Global Design Effort (GDE). В августе 2007 года был выпущен отчет по эталонному дизайну для ILC. Физики, работающие над GDE, завершили подробный отчет по проекту ILC, опубликовав его в июне 2013 года.
Источник электронов для ILC будет использовать 2-наносекундные лазерные световые импульсы для выброса электронов из фотокатода, метод, позволяющий поляризовать до 80% электронов; затем электроны будут ускорены до 5 ГэВ в 370-метровой ступени линейного ускорителя. Синхротронное излучение электронов высокой энергии будет создавать электрон-позитронные пары на мишени из титанового сплава с поляризацией до 60%; Позитроны от этих столкновений будут собираться и ускоряться до 5 ГэВ в отдельном линейном ускорителе.
Чтобы сжать сгустки электронов и позитронов с энергией 5 ГэВ до достаточно малых размеров, чтобы их можно было успешно столкнуть, они будут циркулировать в течение 0,1–0,2 секунды в паре демпфирующих колец с окружностью 3,24 км, в которых они будут уменьшен в размере до 6 мм в длину, а вертикальный и горизонтальный эмиттанс составляет 2 мкм и 0,6 нм соответственно.
Из демпфирующих колец сгустки частиц будут отправляться на сверхпроводящие радиочастоты главные линейные ускорители, каждый длиной 11 км, где они будут ускорены до 250 ГэВ. При этой энергии каждый луч будет иметь среднюю мощность около 5,3 мегаватт. Пять поездов-поездов будут производиться и ускоряться в секунду.
Для поддержания достаточной яркости для получения результатов в разумные сроки после ускорения сгустки будут сфокусированы до нескольких нанометров в высоту и нескольких сотен нанометров в ширина. Сфокусированные сгустки затем будут сталкиваться внутри одного из двух больших детекторов частиц .
A на основе ниобия с девятью ячейками сверхпроводящего радиочастотного резонатора 1,3 ГГц, который будет использоваться в основном линейном ускорителе
Внутренний вид ниобиевый сверхпроводящий радиочастотный резонатор
A криомодуль испытывается в Фермилаб
Поперечное сечение криомодуля. Большая труба в центре - это труба возврата газообразного гелия. Закрытая труба под ней - ось луча.
Фланец криомодуля используется для подключения проводов и кабелей КИП.
Первоначально три площадки для Международного линейного коллайдера были главными претендентами на создание центров физики высоких энергий в Европе. В ЦЕРН в Женеве туннель расположен глубоко под землей в непроницаемой скальной породе. Это место было признано благоприятным по ряду практических причин, но из-за LHC сайт не был одобрен. В DESY в Гамбурге туннель находится близко к поверхности в водонасыщенной почве. Германия лидирует в Европе по финансированию научных исследований и поэтому считается надежной с точки зрения финансирования. В ОИЯИ в Дубне тоннель находится близко к поверхности в непроницаемом грунте. Дубна имеет предускорительный комплекс, который можно было бы легко приспособить для нужд МЛЦ. Но все три более или менее подходили для размещения линейного коллайдера, и у одного был широкий выбор для процесса выбора места в Европе.
За пределами Европы заинтересованность выразили ряд стран. Япония получает большое количество средств для нейтринных мероприятий, таких как эксперимент T2K, что не в ее пользу, хотя в Японии уже построено 20 огромных пещер с туннелями для доступа к гидроэлектростанциям (например, ГЭС Каннагава ). После закрытия Тэватрона некоторые группы в США проявили интерес к Фермилабу, так как здесь уже есть оборудование и рабочая сила. Большая часть предполагаемого интереса со стороны других стран была слухами научного сообщества, и очень мало фактов было опубликовано официально. Информация, представленная выше, является кратким изложением информации, содержащейся на Международном семинаре по линейным коллайдерам 2010 г. (Совместное совещание ECFA-CLIC-ILC) в ЦЕРН.
Экономический кризис 2008 г. привел к сокращению финансирования в США и Великобритании. к проекту коллайдера, что привело к позиции Японии как наиболее вероятного места проведения Международного линейного коллайдера. 23 августа 2013 года комитет по оценке площадки японского сообщества физиков высоких энергий предложил разместить ее в горах Китаками на участке Иватэ и Мияги <27.>Префектуры. По состоянию на 7 марта 2019 года японское правительство заявило, что оно не готово поддержать строительство коллайдера из-за его высокой предполагаемой стоимости примерно в 7 миллиардов долларов. Об этом решении частично сообщил Научный совет Японии. Японское правительство в настоящее время ищет денежную поддержку со стороны других стран для финансирования этого проекта.
В отчете по эталонному проекту оценивается стоимость строительства МЛЦ, исключая НИОКР, прототипирование, приобретение земли и т. Д. затраты на подземный сервитут, детекторы, непредвиденные обстоятельства и инфляция в размере 6,75 миллиарда долларов США (в ценах 2007 года). Ожидается, что после официального утверждения проекта завершение ускорительного комплекса и детекторов займет семь лет. Принимающая страна должна будет заплатить 1,8 миллиарда долларов на покрытие конкретных затрат, таких как рытье туннелей и шахт, а также водоснабжение и электричество.
Бывший министр энергетики США Стивен Чу оценил общую стоимость в 25 миллиардов долларов. Директор ILC Бариш сказал, что это, вероятно, завышенная оценка. Другие официальные лица Министерства энергетики оценили общую сумму в 20 миллиардов долларов. По завершении отчета о проектировании ILC за 2013 год Бариш сказал, что стоимость строительства ILC была эквивалентна 7,78 миллиардам долларов США в 2012 году; это потребует «22,6 миллиона часов труда и затрат с учетом местоположения, включая подготовку площадки, научные детекторы и эксплуатацию оборудования».
