近日，以G. I. Budker命名的俄羅斯科學(xué)院西伯利亞原子能研究所(INP SB RAS)正積極推進(jìn)新型對撞機(jī)項(xiàng)目——VEPP-6的開發(fā)工作。
葉夫根尼·列維切夫 (Evgeny Levichev) 和伊萬·洛加申科 (Ivan Logashenko) 站在 VEPP-4M 對撞機(jī)的 KEDR 探測器前。照片 - A. Skovorodina。
該對撞機(jī)的物理學(xué)項(xiàng)目聚焦于強(qiáng)相互作用物理學(xué)，致力于對介子、重子及其他更奇特的強(qiáng)子展開研究。憑借特殊的粒子束碰撞方法，VEPP-6有望成為相對低成本卻高效能的裝置。目前，項(xiàng)目實(shí)施的第一階段——即該方法的實(shí)驗(yàn)測試，將在研究所現(xiàn)有資金框架內(nèi)開展。
對撞機(jī)作為一種環(huán)形加速器，能使帶電粒子束在其中發(fā)生碰撞。在INP SB RAS的裝置中，電子與正電子碰撞后湮滅，進(jìn)而產(chǎn)生具有不尋常特性的新粒子，此過程為物理學(xué)家研究微觀世界結(jié)構(gòu)提供了重要信息。
在新西伯利亞核物理研究所，五臺正在運(yùn)行的對撞機(jī)中有兩臺——電子 - 正電子對撞機(jī)VEPP-2000和VEPP-4M。它們在不同能量范圍內(nèi)工作且相互補(bǔ)充。VEPP-4M的物理計劃即將完成，其位置將用于建造新型對撞機(jī)VEPP-6(對撞電子 - 正電子束，“六”為該研究所加速器的內(nèi)部編號)。
VEPP-6周長366米，相當(dāng)于一個足球場的長度，每束光能量范圍在0.5 GeV至2.1 GeV，該能量范圍內(nèi)隱藏著諸多尚未探索的現(xiàn)象。
俄羅斯科學(xué)院西伯利亞物理研究所副所長、新國立大學(xué)系主任、俄羅斯科學(xué)院教授伊萬·洛加申科(Ivan Logashenko)評論道：“得益于新對撞機(jī)的最佳參數(shù)，我們有望在理解強(qiáng)相互作用的物理原理方面取得重大進(jìn)展。VEPP-6將使我們能夠深入研究輕夸克的性質(zhì)，包括它們相互作用形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。此外，我們期望至少能間接觀察到新物理學(xué)的證據(jù)，即超越標(biāo)準(zhǔn)模型的現(xiàn)象。”
VEPP-6的主要競爭優(yōu)勢在于其高亮度，即單位時間內(nèi)事件的數(shù)量，這使其能夠收集足夠的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。2006年，意大利物理學(xué)家潘塔萊奧·雷蒙迪提出一種電子 - 正電子碰撞新技術(shù)，電子束以足夠大的角度而非迎面相遇，在碰撞點(diǎn)被強(qiáng)烈壓縮，從而增加粒子密度和亮度，此方法被稱為“蟹腰”，理論上可將亮度提高10到100倍。然而，實(shí)施該方法會使安裝創(chuàng)建變得復(fù)雜，因此項(xiàng)目第一階段確定為對該方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
在新的對撞機(jī)中，被稱為“最終焦點(diǎn)”的匯合點(diǎn)左右兩側(cè)最初幾米是關(guān)鍵難點(diǎn)。此處安置著強(qiáng)大的超導(dǎo)磁體，將光束壓縮到微米級，以確保高亮度。研究所計劃設(shè)計和制造真正的VEPP-6最終焦點(diǎn)，并安裝在現(xiàn)有的VEPP-4M對撞機(jī)上，測試其運(yùn)行的所有技術(shù)和物理方面。若成功，便可用新設(shè)備替換剩余的VEPP-4M設(shè)備，從而得到VEPP-6。由于整個最終焦點(diǎn)位于探測器內(nèi)部，強(qiáng)大的超導(dǎo)聚焦磁體必須非常緊湊，研究所決定采用有前景的新技術(shù)——調(diào)制繞組螺線管來制造它們。俄羅斯科學(xué)院西伯利亞原子能研究所副所長、俄羅斯科學(xué)院通訊院士、SKIF集體使用中心負(fù)責(zé)人葉夫根尼·列維切夫評論道：“我們已經(jīng)制造并測試了一個原型(這是俄羅斯首次)，它展示了設(shè)計參數(shù)。”
葉夫根尼·列維切夫還指出，新對撞機(jī)項(xiàng)目在技術(shù)復(fù)雜性方面不遜色于集體使用中心“西伯利亞環(huán)光子源”(CCU“SKIF”)，但成本將大幅降低。他強(qiáng)調(diào)：“由于VEPP-4M科學(xué)計劃即將完成，其運(yùn)行隧道將騰出，我們計劃在其原址建造VEPP-6。利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，如隧道、供水、冷卻系統(tǒng)、電網(wǎng)等，將大幅降低項(xiàng)目成本。”
