Металургія та фізика елементарних частинок

0
3

Мене постійно захоплює, наскільки різні галузі науки зв’язані один з одним і виявляються один одному потрібні для свого розвитку. Ось зараз на очі попалася оглядова стаття: Physical and mechanical metallurgy of high purity for Nb accelerator cavities, в якій розповідається про зв’язок металургії з фізикою елементарних частинок. (Стаття, начебто, у вільному доступі).

Суть ось у чому. От є зараз Великий адронний колайдер, в якому найбільш технологічно складний елемент — це (злощасні) дипольні магніти, які утримують протони на круговій орбіті. Але років через 10-15 збираються будувати наступний колайдер — лінійний електрон-позитронний, див. наприклад проект ILC. У ньому ключовим технологічним елементом будуть прискорювальні секції — вони тисячами будуть стояти друг за іншому.

Завдання прискорювальних секцій — прискорювати частинки. Вони це роблять, створюючи всередині резонатора хитрої форми електромагнітну хвилю, яка підштовхує пролітають частинки. Ясно, що чим сильніше поле, тим краще розганяються частинки. Тому для лінійного коллайдера — в якому всю енергію треба набрати за один-єдиний прогін — потрібні резонатори, що створюють як можна більше поле.

Ось тут вже виникають суто інженерні проблеми. По-перше, резонатори доводиться робити надпровідними — інакше неможливо буде утримати величезні струми, що течуть по поверхні резонатора. По-друге, пред’являються особливі вимоги до якості поверхні, до чистоти самого матеріалу і навіть до якості зварювальних швів. Найменша нерівність на внутрішньої стінки резонатора призведе до того, що з-за цього горбка зміниться протягом струмів, і десь локально загубиться надпровідний стан. Ці вимоги можна виконати в резонаторах з надчистого ніобію, але отримувати її, причому у вигляді великих монокристалів — окрема металургійна проблема. Крім того, не до кінця вирішені питання про те, як дислокації і зварювальні шви впливають на добротність виходять резонаторів.

Ну і нарешті, вся ця технологія повинна бути досить дешева (але не на шкоду надійності, звичайно), щоб укластися в бюджет майбутнього коллайдера.

Всі ці питання описані в огляді.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here