1. Статус и планы проекта NICA Nuclotron-based Ion Collider fAcility
И.Н.Мешков
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.

2. 1. Разработка концепции и Технического проекта NICA
Содержание
Введение
1. Разработка концепции и Технического проекта NICA
2. План-график разработки Проекта NICA
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.1. Инжектор
3.2. Бустер
3.3. Нуклотрон-NICA
3.4. Коллайдер
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.

3. И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ 22 мая 2009 г.
Введение
Проект NICA на НТС ОИЯИ
В.Д.Кекелидзе, Стратегические направления физических исследований на ускорительном комплексе ЛВЭ ОИЯИ 2)
В.Д.Кекелидзе, И.Н.Мешков, Сотрудничество ОИЯИ-ИФВЭ по физике высоких энергий

4. January 2008
Conceptual Design Report of
Nuclotron-based Ion Collider fAcility (NICA)
(Short version)
January 2009
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.
May 2009:
NICA TDR
&
MPD CDR
will be completed

5. 1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
(Nuclotron-based Ion Collider fAcility)
Технический проект
Руководители проекта: А. Н. Сисакян, А. С. Сорин
ОИЯИ
Физики и инженеры Н.Н.Агапов, В.С.Александров, А.В.Алфеев, О.И.Бровко, А.В.Бутенко, Б.Р.В.Василишин, В.И.Волков, Е.Д.Донец, Е.Е.Донец, А.В.Елисеев, В.М.Жабицкий, Е.В.Иванов, И.Б.Иссинский, Г.Г.Ходжибагиян, В.Н.Карпинский, В.Д.Кекелидзе, А.Г.Кобец, В.В.Кобец, А.Д.Коваленко, О.С.Козлов, А.Б.Кузнецов, В.А.Михайлов, В.А.Мончинский, А.Г.Ольшевский, Р.В.Пивин, Ю.К.Потребеников, А.Ю.Рудаков, А.О.Сидорин, Г.И.Сидоров, А. В. Смирнов, Г.В.Трубников, В.Ф.Шевцов, С.Л.Яковенко
Конструкторы В.В.Агапова, Г.С.Березин, В.В.Борисов, А.В.Бычков, Т.И.Волобуева, Е.В.Воронина., С.И.Кукарников, С.В.Рабцун, А.В.Шабунов, В.И.Шокин, Т.Ф.Прахова, Г.А.Титова
ИФВЭ, Протвино
О. К. Беляев, Ю. А. Буданов, И. А. Звонарев, С. В. Иванов, А. П. Мальцев
ИЯФ СО РАН им. Г. И. Будкера
В. С. Арбузов, Ю. А. Бирючевский, С. А. Крутихин, Г. Я. Куркин, Б. З. Персов, В. М. Петров, А. М. Пилан
Главный инженер проекта В.Д.Калагин, Главный конструктор проекта Н. Д. Топилин
Под редакцией
И. Н. Мешкова и А.О. Сидорина
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.

6. Проект NICA – Презентации и экспертиза
1) CERN, May , 2009
Workshop “New Opportunities in the Physics Landscape at CERN”
# G.V. Trubnikov ”Nuclotron-based Ion Collider fAcility (NICA) at JINR:
New Prospect for Heavy Ion Collisions and Spin Physics”
Проект NICA – Презентации и экспертиза
2) JINR, May , 2009
“Physics of Compressed Barionic Matter”
1st CBM-Russia-JINR Collaboration Meeting
# I.Meshkov “NICA Project – Status and Plans”
3) ИТЭФ, 27 мая 2009 г.
Московский семинар по релятивистской ядерной физике
# А.Н.Сисакян, А.С.Сорин “Физика плотной барионной материи”
# И.Н.Мешков: “Тяжелоинные коллайдеры LHC, RHIC, NICA”
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.

7. May 20, 2009 Проект NICA – Презентации и экспертиза Tele-Conference of
International Machine Advisory Committee (MAC)
for Nuclotron-M & NICA Projects
MAC members:
Б.Ю.Шарков (ИТЭФ/FAIR)
M.Steck (GSI)
С.Иванов (ИФВЭ)
N.Walker (DESY)
T.Roser  А.Федотов (BNL)
П.Белошитский (CERN)   [А.Сидорин (ОИЯИ)]
Observers:
В.А.Лебедев (FNAL)
Ю.Сеничев (FZJ)
Ю.Алексахин (FNAL)
ОИЯИ
Р.И.Ледницки
Члены группы NICA
Проект NICA – Презентации и экспертиза

8. 1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
May 20, 2009 Tele-Conference (продолжение)
Доклады:
1. Г.В.Трубников “Status of ‘Nuclotron-M Project’ and Plans”
2. И.Н.Мешков “Concept and Status of The NICA Project”
Членами МАС и наблюдателями были заданы многочисленные вопросы по докладам, сделаны ценные замечания и высказаны рекомендации.
Выступили в дискуссии:
- Члены МАС,
Наблюдатели,
Члены группы NICA: А.Д.Коваленко, А.О.Сидорин, В.А.Михайлов, О.С.Козлов
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
Проект NICA – Презентации и экспертиза

9. 1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
May 20, 2009 Tele-Conference (окончание)
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.

10. 1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
The Project goals formulated in NICA CDR
are the following:
1a) Heavy ion colliding beams 197Au79+ x 197Au79+ at
sNN = 4  11 GeV (1  4.5 GeV/u ion kinetic energy ) at
Laverage= 11027 cm-2s-1 (at sNN = 9 GeV/u)
1b) Light-Heavy ion colliding beams of the energy range and luminosity
2) Polarized beams of protons and deuterons:
pp sNN = 12  25 GeV (5  12.6 GeV/u ion kinetic energy )
dd sNN = 4  13.8 GeV (2  5.9 GeV/u ion kinetic energy )
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
197Au79+ x 197Au79+

11. 1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
“Old” Linac LU-20
KRION + “New” HILAC
Booster
Nuclotron
Collider
MPD
SPD
Beam dump
Н.Д.Топилин
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.

12. 2. План-график разработки Проекта NICA
Infrastructure
Control systems
PS systems
Diagnostics
Collider
Transfer channel to Collider
Nuclotron-NICA
Nuclotron-M
Booster + trans. channel
LINAC + trans. channel
KRION
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
operation
comms/operatn
mountg+commssiong
manufctrng + mounting
design
R & D
Booster: magnetic system

13. 3. Состояние разработки основных элементов комплекса
Криостат и вакуумная
система КРИОН-6Т
Автоматизированный станок
для намотки СП соленоида
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
HILAC – Heavy ion linac RFQ + Drift Tube Linac (DTL), under design and construction by the group of IHEP (Protvino).
3.1. Инжектор
KRION - Cryogenic ion source of “electron-string” type developed by E.Donets group at JINR. It is aimed to generation of heavy multicharged ions (e.g.197Au32+).
RFQ Electrodes
2H cavities
of "Ural" RFQ
(prototype)
Sector H-cavity
of “Ural” RFQ DTL
To be commissioned in 2013.
To be
commissioned
in 2013.

14. 3. Состояние разработки основных элементов комплекса
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.2. Бустер
Superconducting Booster
in the magnet yoke
of The Synchrophasotron
Synchrophasotron yoke
B = 25 Tm, Bmax = 1.8 T
3 single-turn injections
2) Storage and electron cooling of 8× U32+
3) Acceleration up to 440 MeV/u
4) Extraction & stripping
Booster
“Nuclotron-type” SC magnets adopted for Booster
Vladimir I.
Veksler
Nuclotron
2.3 m
4.0 m
Dismounting is in progress presently
To be commissioned in 2013.

15. 3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.3. Нуклотрон-NICA
To be disigned, constructed and commissioned:
Injection system (up-grade)
RF system – new version with bunch compression
Dedicated diagnostics
Single turn extraction with fine synchronization
Acceleration of polarized protons up to 12 GeV
To be commissioned in 2013
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.

16. 3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.4. Коллайдер
Double ring collider; (B)max = 45 Tm, Bmax = 4 T
“Twin magnets” for NICA collider rings
“Twin” dipoles
“Twin” quadrupoles
To be commissioned in 2014.
1 – Cos coils, 2 – “collars”, 3 – He header,
4 – iron yoke, 5 – thermoshield, 6 – outer jacket
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.

17. 3.4. Коллайдер: система электронного охлаждения
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.4. Коллайдер: система электронного охлаждения
Electron cooling system of the Collider
Max electron energy, MeV 2.5
Max electron current, A
Solenoid magnetic field, T 0.3
“Magnetized” electron beam
Solenoid type: “warm” at acceleration columns
superconducting at transportation and cooling sections
HV generator: Dynamitron type
To be commissioned in 2014.
6 m
3 m
Under development in collaboration with
All-Russian Institute for
Electrotechnique (Moscow)
FZ Juelich
Budker INP
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.

18. Проблемы, которые ждут своего решения
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.4. Коллайдер:
Проблемы, которые ждут своего решения
Collider SC dipoles with max B up to 4 T,
Lattice and working point “flexibility”,
RF parameters (related problem),
Single bunch stability,
Vacuum chamber impedance and multibunch stability,
Stochastic cooling of ion bunched beam1),
Electron cooling at electron energy up to 2.5 MeV
1) S-Cooling prototype to be tested at Nuclotron in 2010!

19. 4. Пучки поляризованных частиц
в коллайдере NICA
Longitudinal
polarization
formation
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.
Spin rotator:
“Full Siberian snake” B B
Upper ring
SPD
SPD
“Siberian snake”: Protons, 1  E  12 GeV  (BL)solenoid  50 T∙m
Deuterons, 1  E  5 GeV/u  (BL)solenoid  140 T∙m

20. B Lower ring 4. Пучки поляризованных частиц в коллайдере NICA
Longitudinal polarization formation
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.
“Full Siberian snake” B
Lower ring
SPD
SPD

21. Polarized particle beams  injection
4. Пучки поляризованных частиц в коллайдере NICA
Polarized particle beams  injection
~ 900
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.
And what about transverse polarization?
From Nuclotron S
Spin rotator B
Protons, 1  E  12 GeV  (BL)dipole  3 T∙m
Deuterons, 1  E  5 GeV/u  (BL)dipole  5.8 T∙m

22. Polarized proton beams parameters
3. Polarized particle beams in NICA (Contnd)
Polarized proton beams parameters
Energy, GeV 5 12
Proton number per bunch
6E10
1.5E10
Rms relative momentum spread
10E-3
Rms bunch length, m
1.7
0.8
Rms (unnormalized) emittance, mmmrad
0.24
0.027
Beta-function in the IP, m
0.5
Lasslet tune shift
0.0074
0.0033
Beam-beam parameter
0.005
Number of bunches 10
Luminosity, cm-2∙s-1
1.1E30
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.

23. Budker INP IHEP (Protvino) FZ Jűlich (IKP) Fermilab BNL (RHIC)
4. NICA project status and nearest plans
4.4. NICA Collaboration
Budker INP
Booster RF system
Booster electron cooling
Collider RF system
Collider SC magnets
(expertise)
HV electron cooler
for collider
Electronics (?)
IHEP (Protvino)
Injector Linac
FZ Jűlich (IKP)
HV Electron cooler
Stoch. cooling
Fermilab
HV Electron cooler
Stoch. cooling
All-Russian Institute for Electrotechnique
HV Electron cooler
BNL (RHIC)
Electron &
Stoch. Cooling
GSI/FAIR
SC dipoles for Booster/SIS-100
SC dipoles for Collider/SIS-300?
Corporation “Powder Metallurgy” (Minsk, Belorussia): Technology of TiN coating of vacuum chamber walls for reduction of secondary emission
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.

24. Спасибо за интерес и внимание!
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA НТС ОИЯИ мая 2009 г.