Синхротрон формы-8 для поляризованных протонов и дейтронов в ускорительном комплексе NICA

Дополнительно

Прислана: 25.06.2025; Принята: 22.09.2025; Опубликовано 10.10.2025;
Просмотры: 374; Загружено: 111

Как цитировать

Ю. Н. Филатов, А. М. Кондратенко, М. А. Кондратенко, Е. Д. Цыплаков, А. В. Бутенко, В. П. Ладыгин, В. А. Лебедев, Е. М. Сыресин, Е. А. Бутенко. "Figure-8 synchrotron for polarized protons and deuterons at the NICA accelerator complex" Natural Sci. Rev. 2 100502 (2025)
https://doi.org/10.54546/NaturalSciRev.100502
Ю. Н. Филатов1,2,a, А. М. Кондратенко1,3, М. А. Кондратенко1,3, Е. Д. Цыплаков2,b, А. В. Бутенко1, В. П. Ладыгин1, В. А. Лебедев1, Е. М. Сыресин1, Е. А. Бутенко1
  • 1Объединенный институт ядерных исследований, г. Дубна, Россия
  • 2Московский физико-технический институт, г. Долгопрудный, Россия
  • 3НТЛ «Заряд», г. Новосибирск, Россия
  • afilatov.iun@mipt.ru
  • btsyplakov.ed@phystech.edu
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100502
Ключевые слова: спиновая прозрачность, синхротрон формы-8, поляризованные пучки, управление поляризацией протонов и дейтронов
Категории: Физика , Ускорительная физика
PDF (Английский)

Аннотация

Рассмотрена возможность использования синхротрона формы-8 в качестве замены Нуклотрона для ускорения поляризованных протонов и дейтронов в комплексе коллайдера NICA. Арки синхротрона размещены внутри туннеля коллайдера NICA. Представленный инжектор позволяет сохранять поляризацию и осуществлять инжекцию любого сорта частиц (p, d, ³He и др.) в коллайдерные кольца во всем диапазоне энергий. Благодаря своей форме кольцо работает в режиме спиновой прозрачности. Управление направлением поляризации осуществляется с помощью спинового навигатора, использующего слабые соленоидальные поля. Синхротрон также может использоваться в качестве накопительного кольца для высокоточных экспериментов с поляризованными пучками помимо применения в качестве инжектора для коллайдера. В работе приводятся результаты численного моделирования спиновой динамики при ускорении протонов и дейтронов.

Библиографические ссылки

[1] I. Savin, A. Efremov, D. Peshekhonov, A. Kovalenko, O. Teryaev, O. Shevchenko, A. Nagajcev,A. Guskov, V. Kukhtin, N. Toplilin, Spin physics experiments at NICA-SPD with polarized protonand deuteron beams, European Physical Journal: Web of Conferences 85 (2015) 02039.
[2] V. Abramov, A. Aleshko, V. Baskov, E. Boos, V. Bunichev, O. Dalkarov, R. El-Kholy, A. Galoyan,A. Guskov, V. Kim, et al., Possible studies at the first stage of the NICA collider operation withpolarized and unpolarized proton and deuteron beams, Physics of Particles and Nuclei 52 (6)(2021) 1044–1119.
[3] E. Syresin, A. Butenko, P. Zenkevich, S. Kolokolchikov, S. Kostromin, I. Meshkov, N. Mityanina,Y. Senichev, A. Sidorin, G. Trubnikov, Formation of polarized proton beams in the NICA Collider-Accelerator Complex, Physics of Particles and Nuclei 52 (5) (2021) 997–1017.doi:10.1134/s1063779621050051.
[4] E. Syresin, A. Butenko, Y. Filatov, S. Kolokolchikov, A. Kondratenko, M. Kondratenko, S. Kostro-min, O. Kozlov, I. Meshkov, N. Mityanina, Y. Senichev, A. Sidorin, G. Trubnikov, A. Tuzikov,P. Zenkevich, Conception of High Intensive Polarized Proton Beam Formation in NICA Collider,in: Proceedings of the 13th International Particle Accelerator Conference (IPAC’22), JACoWPublishing, Geneva, Switzerland, 2022, pp. 1822–1824,https://jacow.org/ipac2022/papers/wepopt002.pdf.doi:10.18429/JACoW-IPAC2022-WEPOPT002.
[5] V. Abazov, V. Abramov, L. Afanasyev, R. Akhunzyanov, A. Akindinov, I. Alekseev, A. Aleshko,V. Alexakhin, G. Alexeev, (SPD Collaboration), Technical Design Report of the Spin PhysicsDetector at NICA, Natural Science Review 1 (1) (2025) 1,https://nsr-jinr.ru/article/view/35.
[6] A. Kovalenko, A. Butenko, V. Mikhaylov, M. Kondratenko, A. Kondratenko, Y. Filatov, Spintransparency mode in the NICA collider with solenoid Siberian Snakes for proton and deuteronbeam, Journal of Physics: Conference Series 938 (2017) 012025.doi:10.1088/1742-6596/938/1/012025.
[7] Y. Filatov, A. Kovalenko, A. Butenko, E. Syresin, V. Mikhailov, S. Shimanskiy, A. Kondratenko,M. Kondratenko, Spin transparency mode in the NICA collider, European Physical Journal: Webof Conferences 204 (2019) 10014.doi:10.1051/epjconf/201920410014.
[8] Y. Senichev, The lattice with imaginaryγ-transition for the CERN Proton Synchrotron PS2,CARE-HHH-APD, CERN, Geneva, Switzerland, 2007.
[9] S. Vokal, A. D. Kovalenko, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, V. A. Mikhailov, Y. N. Fila-tov, S. S. Shimanskii, Program of polarization studies and capabilities of accelerating polarizedproton and light nuclear beams at the Nuclotron of the Joint Institute for Nuclear Research,Physics of Particles and Nuclei Letters 6 (2009).doi:10.1134/S1547477109010087.
[10] N. Golubeva, A. Kondratenko, Y. Filatov, A Jump in Spin Precession Frequency as a Method toPass Spin Resonance, in: Proceedings of the International Workshop “Deuteron-93”, 1974. p. 374.
[11] A. Kondratenko, M. Kondratenko, Y. Filatov, Compensation for particle beam depolarization ofspin resonance intersection at accelerators, Physics of Elementary Particles and Atomic NucleiLetters 1 (2004) 266–269.
[12] Y. Filatov, A. Butenko, A. Kondratenko, M. Kondratenko, A. Kovalenko, V. Mikhaylov,Acceleration of Polarized Proton and Deuteron Beams in Nuclotron at JINR, in: Pro-ceedings of the 8th International Particle Accelerator Conference (IPAC’17), JACoW Pub-lishing, Geneva, Switzerland, 2017, pp. 2349–2351,http://jacow.org/ipac2017/papers/tupva112.pdf,https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2017-TUPVA112.doi:https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2017-TUPVA112.
[13] Y. Filatov, A. Kovalenko, A. Butenko, A. Kondratenko, M. Kondratenko, V. Mikhaylov, Polarizedproton beam acceleration at the Nuclotron with the use of the solenoid Siberian Snake, Physicsof Particles and Nuclei 45 (2013) 12.doi:10.1134/S1063779614010274.
[14] A. Kondratenko, M. Kondratenko, Y. Filatov, Y. Derbenev, F. Lin, V. Morozov, Y. Zhang,Acceleration of polarized protons and deuterons in the ion collider ring of JLEIC, Journal ofPhysics: Conference Series 874 (2017) 012011.doi:10.1088/1742-6596/874/1/012011.
[15] Y. Derbenev, F. Lin, V. Morozov, Y. Zhang, A. Kondratenko, M. Kondratenko, Y. Filatov, Base-line Scheme for Polarization Preservation and Control in the MEIC Ion Complex, in: Proceedingsof the 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC’15), USA, 2015, pp. 2301–2303.
[16] V. Morozov, Y. Derbenev, Y. Zhang, P. Chevtsov, A. Kondratenko, M. Kondratenko, Y. Filatov,Ion Polarization in the MEIC Figure-8 Ion Collider Ring, in: Proceedings of the 3rd InternationalParticle Accelerator Conference (IPAC’12), USA, 2012, pp. 2014–2016.
[17] H. G. Khodzhibagiyan, P. G. Akishin, A. V. Butenko, A. V. Bychkov, G. L. Kuznetsov,M. S. Novikov, E. V. Sergeeva, G. V. Trubnikov, E. S. Fischer, A. V. Shemchuk, Develop-ment of superconducting accelerator magnets at JINR, Natural Science Review 1 (1) (2024) 6,https://nsr-jinr.ru/article/view/33.
[18] Y. Senichev, A “resonant” lattice for a synchrotron with a low or negative momentum compactionfactor, KEK Preprint 97-40, 1997.
[19] Y. N. Filatov, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, Y. S. Derbenev, V. S. Morozov,Transparent spin method for spin control of hadron beams in colliders, Physical Review Let-ters 124 (2020) 194801,https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.124.194801.doi:10.1103/PhysRevLett.124.194801.
[20] Y. Filatov, A. Kondratenko, M. Kondratenko, Y. Derbenev, V. Morozov, A. Butenko, E. Syresin,E. Tsyplakov, Polarization control in spin-transparent hadron colliders by weak-field navigatorsinvolving lattice enhancement effect, The European Physical Journal C 81 (2021) 11.doi:10.1140/epjc/s10052-021-09750-0.
[21] Y. N. Filatov, Concept of spin transparency at the NICA Accelerator Complex, Physics of Particlesand Nuclei 56 (2025) 363.doi:10.1134/S1063779624701648.
[22] Y. N. Filatov, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, Y. S. Derbenev, V. S. Morozov, A. D. Ko-valenko, Spin response function technique in spin-transparent synchrotrons, The European Phys-ical Journal C 80 (2020) 778,https://api.semanticscholar.org/CorpusID:225451375.
[23] Y. N. Filatov, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, V. V. Vorobyov, S. V. Vinogradov,E. D. Tsyplakov, A. D. Kovalenko, A. V. Butenko, Y. S. Derbenev, V. S. Morozov, Hadronpolarization control at integer spin resonances in synchrotrons using a spin navigator, PhysicalReview Accelerators and Beams 24 (2021) 061001.doi:10.1103/PhysRevAccelBeams.24.061001.
[24] F. M ́eot, The ray-tracing code Zgoubi, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research,Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 427 (1999) 353–356,https://api.semanticscholar.org/CorpusID:119781558.
[25] Y. Filatov, A. Kondratenko, N. Nikolaev, Y. Senichev, M. Kondratenko, S. Vinogradov, E. Tsy-plakov, A. Chernyshov, A. Butenko, S. Kostromin, V. Ladygin, E. Syresin, E. Butenko, I. Gury-leva, A. Melnikov, A. Aksentyev, Compensation of the effect of the imperfection of the Nu-clotron/JINR lattice on the proton polarization near an integer spin resonance (brief review),Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters 120 (2025) 779–787.doi:10.1134/S0021364024603695.
[26] Y. Filatov, A. Kondratenko, N. Nikolaev, Y. Senichev, M. Kondratenko, S. Vinogradov, E. Tsy-plakov, A. Butenko, S. Kostromin, V. Ladygin, E. Syresin, I. Guryleva, A. Melnikov, A. Aksentyev,Proton-spin-flipping system based on orbit-steerer dipoles in the Nuclotron/JINR operating at theγG = 7 spin resonance, Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters 118 (2023) 09.doi:10.1134/S0021364023602695