Эксперименты на комплексе ВЭПП-4

Физика высоких энергий
    Детектор КЕДР

Синхротронное излучение
    Сибирский центр СИ

Ядерная физика
    Дейтрон

Ускорительная физика

Физика высоких энергий

Основным инструментом ученых, проводящих исследования элементарных частиц и фундаментальных свойств материи, безусловно, являются встречные пучки - метод ставший реальностью благодаря пионерским работам ИЯФ им. Будкера и нескольких других лабораторий. Основываясь на более чем 40-летнем опыте развития метода встречных пучков и ускорительной физики, на комплексе ВЭПП-4 проводятся эксперименты по физике высоких энергий с целью прецизионного измерения масс элементарных частиц. В таблице представлены массы частиц, измеренные на комплексе ВЭПП-4.

ЧастицаЭнергия, МэВОтносительная точностьДетекторГоды
J/psi3096.93±0.103.2·10-5ОЛЯ1979-1980
psi'3685.00±0.123.3·10-5ОЛЯ1979-1980
Ypsilon9460.57±0.09±0.051.2·10-5МД-11983-1985
Ypsilon'10023.5±0.55.0·10-5МД-11983-1985
Ypsilon''10355.2±0.54.8·10-5МД-11983-1985
J/psi3096.917±0.010±0.0073.5·10-6КЕДР2002-2005
psi'3686.119±0.004±0.0082.5·10-6КЕДР2002-2005
psi''3772.9±0.6±0.82.7·10-4КЕДР2002-2005
D01865.43±0.60±0.383.8·10-4КЕДР2002-2005
D±1863.39±0.45±0.292.9·10-4КЕДР2002-2005
tau1776.69+0.17-0.19±0.151.3·10-4КЕДР2005-2008

С 2002 года на комплексе ВЭПП-4 проводятся эксперименты по физике высоких энергий в диапазоне 1.5 - 2.0 ГэВ. На этой энергии пиковая светимость установки достигает значения 2·1030см-2с-1. Среднее значение во время набора статистики составляет 0.63·1030см-2с-1. Средний темп набора интеграла светимости - около 300 нбн-1 в неделю. Несмотря на существенный проигрыш в светимости по сравнению с более современными установками, коллайдер ВЭПП-4 с детектором КЕДР обладает рядом преимуществ, основными из которых являются:

  1. Уникальный для существующих машин диапазон энергий от 1.0 до 5.5 ГэВ в пучке, перекрываемый коллайдером ВЭПП-4М.
  2. Измерение энергии пучка методом резонансной деполяризации с относительной точностью 10-6 (2 кэВ). При этом точность интерполяции энергии между калибровками составляет около 10-5 (10-30 кэВ).
  3. Возможность непрерывного мониторирования энергии пучка по измерению положения края комптоновского спектра обратно-рассеянных монохроматических лазерных фотонов с относительной точностью 5·10-5 (100 кэВ) и энергетического разброса пучка с точностью 10%.
  4. Электромагнитный калориметр на основе жидкого криптона с возможностью измерения координаты точки конверсии гамма кванта.

Последние результаты прецизионных измерений масс элементарных частиц на комплексе ВЭПП-4 - КЕДР опубликованы в слдующих статьях:

  • V.V.Anashin, V.M.Aulchenko, E.M.Baldin, A.K.Barladyan, A.Yu.Barnyakov, M.Yu.Barnyakov, S.E.Baru, I.V.Bedny, O.L.Beloborodova, A.E.Blinov, V.E.Blinov, A.B.Bobrov, V.S.Bobrovnikov, A.V.Bogomyagkov, A.E.Bondar, D.V.Bondarev, A.R.Buzykaev, S.I.Eidelman, Yu.M.Glukhovchenko, V.V.Gulevich, S.E.Karnaev, G.V.Karpov, S.V.Karpov, V.A.Kiselev, S.A.Kononov, T.A.Kozlova, K.Yu.Kotov, E.A.Kravchenko, V.F.Kulikov, G.Ya.Kurkin, E.A.Kuper, E.B.Levichev, D.A.Maksimov, V.M.Malyshev, A.L.Maslennikov, A.S.Medvedko, O.I.Meshkov, S.I.Mishnev, I.I.Morozov, N.Yu.Muchnoi, V.V.Neufeld, S.A.Nikitin, I.B.Nikolaev, I.N.Okunev, A.P.Onuchin, S.B.Oreshkin, I.O.Orlov, A.A.Osipov, S.V.Peleganchuk, S.S.Petrosyan, S.G.Pivovarov, P.A.Piminov, V.V.Petrov, A.O.Poluektov, I.N.Popkov, G.E.Pospelov, V.G.Prisekin, A.A.Ruban, V.K.Sandyrev, G.A.Savinov, A.G.Shamov, D.N.Shatilov, B.A.Shwartz, E.A.Simonov, S.V.Sinyatkin, Yu.I.Skovpen, A.N.Skrinsky, V.V.Smaluk, A.M.Soukharev, E.V.Starostina, A.A.Talyshev, V.A.Tayursky, V.I.Telnov, Yu.A.Tikhonov, K.Yu.Todyshev, G.M.Tumaikin, Yu.V.Usov, A.I.Vorobiov, A.N.Yushkov, V.N.Zhilich, V.V.Zhulanov, A.N.Zhuravlev,   Tau mass measurement at KEDR // Nuclear Physics B - Proceedings Supplements 181-182 (2008) 311;
  • V.V.Anashin, V.M.Aulchenko, E.M.Baldin, A.K.Barladyan, A.Yu.Barnyakov, M.Yu.Barnyakov, S.E.Baru, I.V.Bedny, O.L.Beloborodova, A.E.Blinov, V.E.Blinov, A.B.Bobrov, V.S.Bobrovnikov, A.V.Bogomyagkov, A.E.Bondar, D.V.Bondarev, A.R.Buzykaev, S.I.Eidelman, Yu.M.Glukhovchenko, V.R.Groshev, V.V.Gulevich, S.E.Karnaev, G.V.Karpov, S.V.Karpov, V.A.Kiselev, S.A.Kononov, T.A.Kozlova, K.Yu.Kotov, E.A.Kravchenko, E.V.Kremyanskaya, V.F.Kulikov, G.Ya.Kurkin, E.A.Kuper, E.B.Levichev, D.A.Maksimov, V.M.Malyshev, A.L.Maslennikov, A.S.Medvedko, O.I.Meshkov, S.I.Mishnev, I.I.Morozov, N.Yu.Muchnoi, V.V.Neufeld, S.A.Nikitin, I.B.Nikolaev, I.N.Okunev, A.P.Onuchin, S.B.Oreshkin, I.O.Orlov, A.A.Osipov, S.V.Peleganchuk, S.S.Petrosyan, S.G.Pivovarov, P.A.Piminov, V.V.Petrov, A.O.Poluektov, I.N.Popkov, G.E.Pospelov, V.G.Prisekin, A.A.Ruban, V.K.Sandyrev, G.A.Savinov, A.G.Shamov, D.N.Shatilov, B.A.Shwartz, E.A.Simonov, S.V.Sinyatkin, Yu.I.Skovpen, A.N.Skrinsky, V.V.Smaluk, A.M.Sukharev, A.A.Talyshev, V.A.Tayursky, V.I.Telnov, Yu.A.Tikhonov, K.Yu.Todyshev, G.M.Tumaikin, Yu.V.Usov, A.I.Vorobiov, A.N.Yushkov, V.N.Zhilich, V.V.Zhulanov, A.N.Zhuravlev,   Results on J/psi, psi(2S),psi(3770) from KEDR // Nuclear Physics B - Proceedings Supplements 181-182 (2008) 353.

Эксперименты с синхротронным излучением

Каналы СИ на ВЭПП-3
Каналы СИ и расположение экспериментальных станций на ВЭПП-3.

На накопителе ВЭПП-3 имеется 9 каналов вывода СИ, на которых действует 12 экспериментальных станций для проведения экспериментов по следующим темам:

  • Получение механохимически модифицированных порошков для разработки новых материалов.
  • Изучение особенностей электронного строения оксидов и фторидов тяжелых элементов методами XANES-спектроскопии.
  • Исследование структурной динамики биологических объектов.
  • Исследование образования алмазных частиц при ударно-волновом воздействии.
  • Использование синхротронного излучения для регистрации "in situ" дифракционных рефлексов у "взрывных" наночастиц.
  • Измерение распределения плотности продуктов стационарной детонации с помощью СИ.
  • Синхротронная диагностика динамики ударно-волнового сжатия аэрогеля.
  • Исследование структуры альтернативных границ раздела в многослойных тонких пленках.
  • Дифракционный анализ почечных камней в организме человека с использованием СИ.
  • Нано/микрофлюидные биоаналитические системы.
  • Исследование микроэлементного состава миокарда человека методом рентгенофлюоресцентного анализа.
  • Реконструкция детальных миллионолетних изменений среды методом микросканирующего рентгенофлюоресцентного анализа..
  • Рентгенофлюоресцентный элементный микроанализ на пучках СИ в геохимических исследованиях.
  • Дифракционные исследования нестехиометрических кислород-проводящих перовскитов.
  • Дифракционные исследования сжимаемости цеолитов в водной среде при сверхвысоких давлениях.
  • Ударно-волновой синтез наночастиц металлов из карбоксилатов.
  • Исследование медно-никелевых катализаторов синтеза углеродных нановолокон методом аномального рассеяния.
  • Исследование полимерных композиционных материалов методами РФА СИ и РФЭС.
  • Применение рентгенофлюоресцентного анализа для исследования элементного состава злокачественных и здоровых тканей человека.

Кроме того, продолжаются работы на метрологической станции ВУФ и мягкого рентгеновского диапазона на базе накопителя ВЭПП-4. Станция предназначена для калибровки аппаратуры Космического солнечного патруля (КСП) в широком спектральном диапазоне от 10 эВ до 10 кэВ. Космический солнечный патруль предназначен для постоянного мониторинга абсолютных потоков УФ и рентгеновского излучения Солнца в широкой области спектра от 10 до 9000 эВ. Аппаратуру КСП, разработанную Государственным оптическим институтом им. С.И.Вавилова (г. Санкт-Петербург) предполагается установить на международной космической станции (МКС)

В проводимых исследованиях по вышеперечисленным и другим темам ежегодно участвуют более 40 российских и зарубежных организаций. В исследованиях непосредственно принимали участие студенты Новосибирского государственного университета (НГУ) и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ), а также аспиранты различных институтов.