В городе Хуэйчжоу, провинция Гуандун, завершено строительство инновационного ускорительного комплекса HIAF (High Intensity Heavy-ion Accelerator Facility). Установка предназначена для генерации сверхинтенсивных пучков тяжёлых ионов. Пройдя технологическую приёмку 21 июля, объект официально перешел в стадию опытной эксплуатации. Это первый в мире ускоритель, объединивший линейный сверхпроводящий тракт и кольцевые установки для моделирования сложнейших атомных процессов, происходящих в недрах звёзд.
Разработка проекта велась Институтом современной физики Китайской академии наук начиная с 2009 года. Строительство комплекса, обошедшегося примерно в 2,6 млрд юаней (около $385 млн), заняло семь лет. Инженерная инфраструктура раскинулась на территории в 32 гектара, а ключевые элементы системы скрыты под землей на глубине до 13 метров, где проложены двухкилометровые вакуумные каналы.
Технические особенности и рекорды HIAF
Комплекс HIAF уникален тем, что связывает воедино 100-метровый сверхпроводящий линейный ускоритель, быстродействующий кольцевой синхротрон с окружностью 570 метров и накопительные кольца. Установка работает с широким спектром частиц: от протонов до тяжелых ионов урана, разгоняя их до энергий в миллиарды электронвольт на нуклон.
Уже в ходе первичных пуско-наладочных работ были установлены мировые рекорды интенсивности пучков:
- Кислород: 2,5 × 10¹¹ ионов за импульс (превышение прежнего рекорда в 3 раза).
- Висмут: 3,2 × 10¹⁰ ионов за импульс (превышение прежнего рекорда в 7,5 раза).
- Максимальная энергия пучка кислорода достигла 4,25 ГэВ.
Для управления столь мощными потоками специалисты разработали импульсные источники питания, меняющие ток на тысячи ампер за 100 мс, что обеспечивает нарастание магнитного поля со скоростью 12 Тл/с. Внутри титановых камер толщиной 0,3 мм поддерживается сверхвысокий вакуум — порядка 10⁻¹² мбар. На базе шести экспериментальных станций уже удалось измерить массу изотопа золота-202 с рекордной точностью и обнаружить два новых изотопа.
Научные задачи и потенциал использования
Основная цель HIAF заключается в исследовании пределов стабильности атомных ядер и синтезе тысяч нестабильных нуклидов. Условия, создаваемые при столкновении ионов с мишенями — экстремальные температуры и давление, — позволяют воспроизводить физику взрывов сверхновых и ранние стадии эволюции Вселенной.
Помимо фундаментальных исследований, возможности комплекса будут задействованы в следующих областях:
- Проверка космической электроники и материалов на радиационную стойкость.
- Разработка новых ядерных технологий.
- Создание медицинских радиоизотопов и прогрессивных методов терапии онкологических заболеваний.
Китай планирует сделать HIAF международным научным хабом для исследовательских групп со всего мира. Стоит отметить, что в России аналогичные задачи по изучению материи решает установка NICA в Дубне, однако её архитектура сфокусирована на столкновении встречных пучков ионов, в то время как китайский HIAF оптимизирован для облучения мишеней.
