02-1-1097-2010
   

Изучение поляризационных явлений и спиновых эффектов
на ускорительном комплексе Нуклотрон-М/NICA ОИЯИ

Руководители темы:  Строковский Е.А.
Ладыгин В.П.
Заместители: Пискунов Н.М.
Шиндин Р.А.

Участвующие страны и международные организации:
Болгария, Великобритания, Россия, Румыния, Словакия, США, Узбекистан, Франция,  Швеция, Япония.
 
Изучаемая проблема и основная цель исследований:
Поляризационные исследования, несомненно, актуальны в настоящее время. Они объединяют усилия лабораторий ОИЯИ и многих зарубежных лабораторий, как стран-участниц, так и стран-неучастниц, по разработке и проведению экспериментов с использованием уникальных пучков поляризованных дейтронов с энергиями от 5 МэВ на нуклон до 5,6 ГэВ/н, вторичных пучков поляризованных протонов и нейтронов, а также пучков поляризованных протонов, непосредственно ускоренных в Нуклотроне. Возможность получения пучков ускоренных поляризованных протонов в Нуклотроне без значительных инвестиций, продемонстрированная в 2017 г., стала основой для интенсификации работ по спиновой программе проекта NICA и, в частности, для развития методов поляриметрии, создания новых методов точного управления направлением вращения протонов, дейтронов и других частиц. Эта часть работы по теме напрямую связана с созданием комплекса NICA и отработкой нового подхода к управлению поляризацией в режиме спиновой прозрачности. Несомненный интерес представляет также исследование возможности постановки на модернизированном Нуклотроне и коллайдере экспериментов по измерению ЭДМ и нарушения четности. В рамках темы выполняются два проекта: АЛПОМ-2 и DSS. Ведется подготовка проекта по измерению спиновых эффектов в нуклон-ядерном рассеянии с использованием подвижной поляризованной мишени и модернизации спектрометра Дельта-Сигма.  Новым  проектом  является подготовка систематического изучения спиновых эффектов в процессах рождения странных барионов и векторных мезонов в элементарных реакциях и в холодной плотной ядерной материи при энергиях Нуклотрона с использованием пучков поляризованных и неполяризованных частиц на фиксированной мишени  и широкоапертурного магнитного спектрометра.   С учетом наличия поляризованных пучков будут получены новые экспериментальные данные по изучению процессов перезарядки в нуклон-ядерном рассеянии, по изучению структуры 2- и 3-нуклонных корреляций в реакциях дейтрон-протонного упругого рассеяния и развала дейтрона путем измерения векторной и тензорных анализирующих способностей в области кора дейтрона, а также других процессов, важных для разработки теоретических моделей, описывающих взаимодействия простейших ядерных систем с учетом релятивизма и вклада мезонной и кварк-глюонной компонент во внутреннее движение конституэнтов в нуклонах.
 
 Проекты по теме:
  Наименование проекта Руководитель проекта Шифр проекта
1. АЛПОМ-2 Пискунов Н.М.
Заместители:
Томази-Густафссон Е.
Пунджаби В.
Шиндин Р.А.

 02-1-1097-1-2010/2027
2. DSS Ладыгин В.П. 02-1-1097-2-2010/2027
 
 Проекты по теме:
      Наименование проекта     Руководитель проекта Статус
Лаборатория    Ответственные от лаборатории
1. АЛПОМ-2 Пискунов Н.М.
Заместители:
Томази-Густафссон Е.
Пунджаби В.   
Шиндин Р.А.
Набор и анализ данных
Развитие установки
ЛФВЭ  Базылев С.Н., Гаврищук О.П., Дружинин А.А., Кириллов Д.А., Легостаева К.С., Ливанов А.Н., Рукояткин П.А., Ситник И.М.
Краткая аннотация и научное обоснование:
В настоящее время необходимы измерения анализирующих способностей протонов и нейтронов в рассеянии на СН2, СН и других мишенях. Такие данные необходимы для экспериментов, требующих измерения поляризации протонов и нейтронов в ядерных реакциях. Также крайне необходима оптимизация адронной поляриметрии и расширение базы данных по анализирующим способностям как для протонов, так и для нейтронов. Это возможно только в Дубне, где доступны поляризованные пучки протонов и нейтронов получаемыми посредством фрагментации ускоренных поляризованных дейтронов.

Ожидаемые результаты по завершении проекта:
Исследование анализирующей способности в рассеянии поляризованных протонов (при импульсах до 7.5 ГэВ) и нейтронов (при импульсах до 6 ГэВ) на полиэтилене, на установке АЛПОМ-2.
 
Ожидаемые результаты по проекту в текущем году:
Завершение модернизации установки (новые дрейфовые камеры и новый широкоапертурный адронный калориметр), начало проведения измерений на пучках поляризованных нуклонов.
 
2. DSS Ладыгин В.П.
Набор и анализ данных
Развитие установки
ЛФВЭ Волков И.С., Гурчин Ю.В., Исупов А.Ю., Ливанов А.Н., Ладыгина Н.Б., Легостаева К.С., Резников С.Г., Терехин А.А., Тишевский А.В., Черных Е.В.
ЛЯП Лыкасов Г.И.

Краткая аннотация и научное обоснование:
Изучение структуры 2- и 3-нуклонных корреляций в реакциях дейтрон-протонного упругого рассеяния и распада дейтрона путем измерения векторной и тензорных анализирующих способностей в области ядра дейтрона, а также других процессов, важных для разработки теоретических моделей, описывающих взаимодействия простейших ядерных систем с учетом релятивизма и вклада мезонной и кварк-глюонной компонент во внутреннее движение конституэнтов в нуклонах.

Ожидаемые результаты по завершении проекта:
Измерение структуры 2-х и 3-х нуклонных корреляций в реакциях дейтрон-протонного упругого рассеяния и безмезонного развала дейтрона в экспериментах на внутренней мишени Нуклотрона.

Измерение сечений и анализирующих способностей данных реакций. Выполнение экспериментов по управлению спинами дейтрона и  протона развитие поляриметрии на внутренней мишени Нуклотрона.

Получение экспериментальных данных по многочастичным корреляциям в ядро-ядерных взаимодействиях. 
 
Ожидаемые результаты по проекту в текущем году:
Завершение анализа данных по анализирующим способностям Ay, Ayy и Axx дейтрон-протонного упругого рассеяния при энергиях до 1800 МэВ.

Модернизация поляриметра дейтронов и протонов  на внутренней мишени Нуклотрона.

Публикация полученных результатов по поляриметрии, по дейтронным анализирующим способностям дейтрон- протонного упругого рассеяния  и  многочастичным корреляциям в ядро-ядерных взаимодействиях.  
 

Активности темы:

  Наименование активности Руководители Сроки реализации
Лаборатория    Ответственные от лаборатории Статус
1. Работы по развитию инфраструктуры и технологий для  исследований по спиновой физике  на Нуклотроне и других комплексах. Разработка, создание
и развитие систем управления поляризацией и поляриметрии, рассмотрение постановок новых экспериментов на поляризованных пучках комплекса НИКА

 Бутенко А.В.

2025-2027

Реализация
ЛФВЭ Аверьянов А.В., Галоян А.С., Кривенков Д.О., Кузякин Р.А., Куликов М.В., Ладыгин В.П., Легостаева К.С., Ливанов А.Н., Пискунов Н.М., Резников С.Г., Строковский Е.А.,  Шиндин Р.А., Филатов Ю.Н., Фимушкин В.В.
ЛЯП  Узиков Ю.Н.
ЛИТ  Ужинский В.В.

Краткая аннотация и научное обоснование:
Возможность получения пучков ускоренных поляризованных протонов в Нуклотроне без значительных инвестиций, продемонстрированная в 2017 г., стала основой для интенсификации работ по спиновой программе проекта NICA и, в частности, для развития методов поляриметрии, создания новых методов точного управления направлением вращения протонов, дейтронов и других частиц. Эта часть работы по теме напрямую связана с созданием комплекса NICA и отработкой нового подхода к управлению поляризацией в режиме спиновой прозрачности. Несомненный интерес представляет также исследование возможности постановки на модернизированном Нуклотроне и коллайдере экспериментов по измерению ЭДМ и нарушения четности.

Ожидаемые результаты по завершении активности:
Развитие инфраструктуры для проведения спиновых исследований на комплексе Нуклотрон-М/НИКА и других установках.

Подготовка технических проектов систем управления спином и поляриметрии.

Проведение анализа возможности постановки новых экспериментов с поляризованными пучками протонов и дейтронов на комплексе NICA, в частности по поиску EDM.

Ожидаемые результаты по активности в текущем году:
Создание  проекта размещения элементов поляриметрии диагностики пучков и управления поляризацией на участке SPD кольца коллайдера NICA. 

Завершение модернизации поляриметра в фокусе ФЗ.
2. Подготовка проекта по измерению спиновых эффектов в нуклон-ядерном рассеянии с использованием модернизированной подвижной поляризованной мишени
и усовершенствованным спектрометром Дельта-Сигма

 Шиндин Р.А.
Усов Ю.А. (ЛЯП)

2025-2025

Подготовка проекта
ЛФВЭ Ливанов А.Н.
ЛЯП  Бажанов Н.А., Борисов Н.С.
ЛНФ  Черников А.Н.

Краткая аннотация и научное обоснование:
Подготовка проекта по измерению спиновых эффектов с использованием протонной поляризованной мишени  и спектрометра Дельта-Сигма. Для этой цели требуется модернизация поляризованной мишени с целью создания поперечной поляризации, а также выполнения конструкторских работ по созданию детектора окружения мишени.

Ожидаемые результаты по завершении активности:
Проведение работ по созданию катушек поперечной поляризации поляризованной протонной мишени.

Ожидаемые результаты по активности в текущем году:
Подготовка предложения эксперимента по измерению поляризационных наблюдаемых в нейтрон-протонном упругом рассеянии.

3.       

     

 Подготовка проекта по изучению спиновых свойств странных барионов и мезонов в холодной плотной ядерной среде                                                                                 

Ладыгин В.П.                                                                                                                                               

               2025-2027

Подготовка проекта
ЛФВЭ Апарин А.А., Лыонг Б.В., Недорезов Е.В., Панюшкина С.C., Климанский Д.И., Шандов М.М. 
ЛИТ Войтишин Н.Н., Дереновская О.В.
ЛТФ Теряев О.В., Жевлаков А.С., Прохоров Г.Ю., Исадыков А.Н.

Краткая аннотация и научное обоснование:
Данные по рождению векторных мезонов, полученные в различных реакциях  в BNL, KEK и GSI, показывают сильное поглощение мезонов ядерной средой, а также изменение их масс и ширин. Новой важной наблюдаемой является спиновая выстроенность векторных мезонов и зависимость ее величины от свойств плотной материи. Измеренное в BNL возрастание величин глобальной поляризации  гиперонов  при уменьшении энергии сталкивающихся ядер  также требует дальнейших экспериментов при энергиях Нуклотрона.  Целью нового  проекта является систематическое изучение спиновых эффектов в процессах рождения странных барионов и векторных мезонов в элементарных реакциях и в холодной плотной ядерной материи при энергиях Нуклотрона с использованием пучков поляризованных и неполяризованных частиц на фиксированной мишени  и широкоапертурного магнитного спектрометра. 

Ожидаемые результаты по завершении активности:
Будет выполнено Монте-Карло моделирование с использованием нескольких генераторов событий для основных физических процессов в энергетическом диапазоне  Нуклотрона в кинематике с фиксированной мишенью для различных сталкивающихся систем.

Будет подготовлен план по компоновке эксперимента детекторными системами, проведена оценка требуемой точности регистрации сигналов и возможности выделения физического сигнала от фона.

Будут проведены тестовые работы по разработке и созданию перспективных детекторов   и систем считывающей электроники для них.

Будут подготовлены письмо о намерениях, концептуальный и технический проекты эксперимента на  фиксированной мишени на выведенных и вторичных  пучках Нуклотрона, направленный на исследование свойств холодной барионной материи, включая спиновые и поляризационные эффекты.

Ожидаемые результаты по активности в текущем году:
Монте-Карло моделирование  нуклон-нуклонных  и нуклон-ядерных  столкновений при энергиях Нуклотрона,  сравнение  с  существующими экспериментальными результатами, полученными ранее в BNL, CERN  и GSI.

Проработка концепции детектора для реализации предложенной экспериментальной программы. Подготовка письма о намерениях.
4. Эксперименты по программе
СТРЕЛА на поляризованном
пучке дейтронов
 Пискунов Н.М.

2025-2027

Набор данных
ЛФВЭ Базылев С.Н., Дружинин А.А., Кириллов Д.А., Ситник И.М., Шиндин Р.А.

Краткая аннотация и научное обоснование:
Проведение экспериментальных работ  по измерению реакции перезарядки на пучке поляризованных дейтронов в диапазоне энергий Нуклотрона.

Ожидаемые результаты по завершении активности: 
Проведение измерений на пучках поляризованных и неполяризованных дейтронов в интервале от 3 до 6 ГэВ/с.

Ожидаемые результаты по активности в текущем году:
Подготовка экспериментальной зоны в фокусе Ф5 канала ВП-1 корпуса 205.
5. Расчеты поляризационных
характеристик процессов		 Лукьянов В.К. (ЛТФ)

2025-2027

Анализ данных
ЛФВЭ  Иерусалимов А.П., Ладыгина Н.Б.

Краткая аннотация и научное обоснование:
Разработка теоретических моделей, описывающих структуру легких ядер и взаимодействия простейших ядерных систем с учетом релятивизма и вклада нуклон-мезонной и кварк-глюонной компонент во внутреннее движение конституэнтов в нуклонах.

Ожидаемые результаты по завершении активности:
Описание экспериментальных  данных по сечениям и поляризационным наблюдаемым в реакциях с участием легких ядер, в том числе и  полученных на ускорительном комплексе Нуклотрон/NICA.

Ожидаемые результаты по активности в текущем году:
Описание экспериментальных  данных по дейтронным анализирующим способностям дейтрон-протонного упругого рассеяния при промежуточных энергиях.

Анализ энергетического поведения сечения, тензорной анализирующей способности и коэффициента передачи векторной поляризации от дейтрона к протону в дейтрон-протонном рассеянии назад при энергиях Нуклотрона.
 
Сотрудничество по теме:
Страна или международная организация Город Институт Статус Участники
Болгария София UCTM Совместные работы Недев С.
Великобритания Глазго U of G Совместные работы Аннанд Дж.
Россия Белгород БелГУ Совместные работы Внуков И.Е. + 3 чел.
  Москва НИЦ КИ Совместные работы Антоненко В.Г.
    ФИАН Совместные работы Львов А.И. + 4 чел.
        Таран Г.Г.
  Москва, Троицк ИЯИ РАН Совместные работы Гуревич Г.М.
    ЛФМП ФИАН Совместные работы Хайретдинов К.У. + 2 чел.
Румыния Бухарест INCDIE ICPE-CA Совместные работы Добрин И. + 4 чел.
        Карачук Ю.-T.
Словакия Братислава IP SAS Совместные работы Климан Я. + 3 чел.
  Жилина UNIZA Совместные работы Янек М. + 2 чел.
  Кошице IEP SAS Совместные работы Пастирчак Б.
    UPJS Совместные работы Мартинска Г.
        Мушински Я.
        Урбан Й. + 1 чел.
США Аптон BNL Совместные работы О`Бриен Э.
  Вильямсбург W&M Соглашение Пердрисат Ч.Ф.
  Норфолк NSU Совместные работы Пунджаби В.
  Ньюпорт-Ньюс JLab Совместные работы Джонс М.
Узбекистан Ташкент ИЯФ АН РУз Совместные работы Олимов К. + 3 чел.
    ФТИ НПО "Ф.-С." АН РУз Совместные работы Гулямов К.Г.
Франция Орсе IPN Orsay Совместные работы Маршан Д.
  Сакле IRFU Соглашение Дюран Ж.
        Томази-Густафссон Е.
Швеция Уппсала TSL Совместные работы Хойстад Б.
        Экстрем Ю. + 3 чел.
Япония Вако RIKEN Совместные работы Уесака Т.
  Хиросима Hiroshima Univ. Совместные работы Мацуда М.
        Нагата Ю.