Комплекс поляризованных протонных мишеней

5.2.Комплекс поляризованных протонных мишеней.

В установке планируется использование поперечно-поляризованной мишени на первом этапе и продольно-поляризованной на втором. Поляризованная мишень для эксперимента СПАСЧАРМ должна быть замороженного типа для обеспечения большого телесного угла установки. При выборе материала для поляризованной мишени особое значение имеет фактор качества мишени М, определяемый соотношением M=κ (dP)². Здесь κ обозначает коэффициент заполнения рабочей ампулы полезным веществом,  – плотность ядер в мишени, d –фактор разбавления, определяемый как отношение поляризованных ядер к общей сумме ядер в материале мишени, P – поляризация мишени. При заданной статистической точности измеряемой асимметрии увеличение параметра M уменьшает необходимое время набора данных. В Таблица 3 приводится сопоставление материалов мишени по фактору качества M. Данные таблицы, если не указано, взяты из работы [¹⁷].

Из Таблица 3 видно, что на сегодня наибольшим фактором качества обладает мишень на основе ⁶LiD, однако при анализе экспериментальных данных возникают проблемы интерпретации, так как поляризован не отдельный нуклон, а молекула дейтерия. С учетом этого для создания поляризованной водородной мишени самым подходящим материалом является аммоний NH₃. Перспективным может оказаться новый материал HD, имеющий наилучший фактор разбавления из водородных мишеней. При расчетах статистических ошибок эксперимента, однако, использовалась консервативная оценка (измерения на пропандиоловой мишени). Создание аммониевой мишени позволит почти в 2 раза уменьшить статистические ошибки измерения асимметрии при одинаковом времени экспозиции.

В настоящее время в ИФВЭ эксплуатируется поперечно-поляризованная мишень эксперимента ПРОЗА-2М на основе пропандиола. Эта же мишень может использоваться при измерении двухспиновой асимметрии при условии создания соленоида для получения продольной поляризации. К недостаткам пропандиоловой мишени можно отнести низкий фактор разбавления и малая, по сравнению с аммонием, радиационная стойкость (до 2310⁷/сек в импульсе). Существуюший магнит Динозавр [²⁰] планируется к использованию для поперечно-поляризованной мишени, который имеет телесный угол раскрытия 250 по вертикали и горизонтали.

Для запуска в строй поперечно-поляризованной мишени для первого этапа эксперимента для исследования односпиновых асимметрий к концу 2009 года надо провести ряд работ. Требуется модернизация имеющегося криостата для согласования работы с магнитом Динозавр. После этого можно использовать ВЧ-генератор на 76 ГГц для накачки поляризации, который является широко распространенным в электронной промышленности, что обеспечит замену его без проблем в случае выхода из строя. Следует отметить, что из-за недостатка величины магнитного поля в магните Джин на установке ПРОЗА-2М в настоящее время используется специально изготовленный в прошлом ВЧ-генератор на 70 ГГц, замены которому у нас нет. Предполагается, что в конце 2007 года состоится последний сеанс на установке ПРОЗА-2М. После этого в январе 2008 года криостат мишени будет демонтирован и перевезен в ОИЯИ. Модернизация в ОИЯИ и испытания нового криостата займут 1,5 года. Летом 2009 года модернизированный криостат вернется в ИФВЭ, и мишень будет полностью собрана к пробному сеансу первого этапа эксперимента Спасчарм в конце 2009 года.

Существовавшая в течение 30 лет система измерения поляризации на ПРОЗе уже очень сильно устарела и, практически, выходит из строя. Дело осложняется еще тем, что создатель этой системы В.Н.Матафонов, который занимался ее поддержанием и эксплуатацией все эти годы, недавно ушел из жизни. Нужна новая современная система измерения поляризации. Также за 30 лет давно уже выработали свой ресурс насосы, которые, практически, на последнем дыхании работают. Нужна их замена на новые и современные.

За основу при создании магнитной системы для мишени экспериментальной установки СПАСЧАРМ на втором этапе исследований к 2013 году может быть взята схема, использовавшаяся в Майнце-Бонне [²¹]. В схеме эксперимента СПАСЧАРМ предлагается использовать:

1. 
   сверхпроводящий соленоид для накачки поляризации с магнитным полем 2,5 Тл в рабочем объёме мишени (цилиндр диаметром 2 см и длиной 20 см) и однородностью поля 10^-4. Соленоид должен иметь две дополнительные корректирующие обмотки для достижения требуемой неоднородности и воздушный канал диаметром 8 см для размещения криостата мишени.
   
2. 
   сверхпроводящий магнит для удержания продольной поляризации расположен на «холодном» экране криостата поляризованной мишени с магнитным полем 0,5 Тл по всему объёму мишени с неоднородностью не хуже 10^-2. Этот магнит должен обеспечить требуемый телесный угол установки.
   
3. 
   сверхпроводящий магнит для создания поперечной поляризации с требованиями по магнитному полю, аналогичными требованиям к магниту пункта 2.
   

Предлагаемая магнитная система решает задачу получения всех трех ортогональных компонент поляризации мишени. Такая магнитная система позволяет также осуществлять быстрый реверс поляризации (при накаченной мишени возможно получение любого направления поляризации за 0,5 часа).