Разработка уникального криогенного источника поляризованных дейтронов POLARIS в конце 1970-х годов была очень плодотворной и значительно расширила инструментальную базу ОИЯИ для изучения нуклон-нуклонных взаимодействий, а также взаимодействий легчайших ядер с более тяжелыми ядрами.
Экспериментальные данные по поляризационно-зависимым эффектам, полученные на Синхрофазотроне и Нуклотроне, существенно повлияли на понимание в мире сильных взаимодействий между адронами, а также структуры легчайших ядер (в первую очередь, дейтронов) на малых межнуклонных расстояниях.
Эксперименты с поляризованными пучками дейтронов, протонов и нейтронов при промежуточных энергиях (несколько ГэВ) привели к созданию широкого сотрудничества между ЛФВЭ ОИЯИ и другими мировыми центрами (в СССР и России, Франции, США, Германии, Японии, Китае). В результате этого сотрудничества было получено много новых и неожиданных экспериментальных результатов. В частности, благодаря результатам работ в рамках проекта ALPOM/ALPOM2 были получены много новые уникальные результаты по электромагнитным форм-факторам нуклонов. Кроме того, открылись новые пути для экспериментальных исследований с поляризованными пучками 3He . В этом направлении также были получены новые уникальные результаты.
Обсуждаются необходимые технические разработки для спиновой программы на Нуклотрон/NICA.
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.
После появления методики флэш-облучения в протонной терапии сильно возросла потребность в сильноточных ускорителях. В ответ на этот запрос Объединённый институт ядерных исследований (ОИЯИ) приступил к разработке компактного изохронного циклотрона MSC230, предназначенного для получения протонных пучков высокой интенсивности с энергией 230 МэВ для передовых биомедицинских исследований. В настоящее время в Научно-исследовательском институте электрофизической аппаратуры имени Д. В. Ефремова разрабатывается технический проект циклотрона. На этом этапе модификации часто требуют дополнительных вычислений, что приводит к корректировкам конфигурации магнитного поля и динамики пучка. В статье подробно описываются методологии проектирования и вычислительные инструменты, которые используются в проекте MSC230.
В статье представлен обзор исследований, проводимых с начала 1970-х годов в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне и направленных на создание сверхпроводящих (СП) магнитов для ускорителей заряженных частиц. Эти исследования позволили построить первый в мире СП быстроциклирующий тяжело-ионный синхротрон — Нуклотрон, магниты для синхротрона SIS100 проекта FAIR, СП магнитные системы ускорителя и коллайдера комплекса NICA. Также была разработана СП обмотка для магнита медицинского циклотрона MSC-230 для протонной терапии, модельный магнит для проекта китайского коллайдера HIAF с рекордной (до 10 Тл/с) скоростью изменения магнитного поля, накопитель энергии емкостью 3 МДж на основе высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП) и концепция магнитов для Нового Нуклотрона, изготовленных из ВТСП материала для работы с температурой обмотки около 50 К.
Ускорительный комплекс NICA находится в стадии сборки и ввода в эксплуатацию. Проведена серия успешных пуско-наладочных сеансов на инжекционном комплексе с ускорением различных типов ионов. На бустерном синхротроне планируется продолжение проведения измерений оптических свойств магнитного поля с применением различных подходов. Один из методов базируется на изучении пооборотных показаний мониторов положения пучка с использованием анализа независимых компонент, позволяющего получить данные о частотах бетатронных и синхротронных колебаний, бета-функциях, набегах бетатронной фазы и величинах дисперсий. Альтернативные методы используют измеренную матрицу отклика орбиты, полученную при поочередном включении корректирующих дипольных магнитов. В работе представлено описание нескольких алгоритмов и результаты их применения в тестовых задачах для расчетной модели бустера NICA.