Разработка и создание криогенных установок для мишеней с замороженной поляризацией ядер водорода и дейтерия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

13-2000-29

На правах рукописи УДК 621.384.664

Юрий Андреевич

УСОВ

РГБ ОД

2 а т

РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ КРИОГЕННЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ МИШЕНЕЙ С ЗАМОРОЖЕННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ ЯДЕР ВОДОРОДА И ДЕЙТЕРИЯ

Специальность: 01.04.01 —техника физического эксперимента, физика приборов, автоматизация физических исследований

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Дубна 2000

Работа выполнена в Лаборатории ядерных проблем имени В.П. Джелепова Объединенного института ядерных исследований.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор В.И. Лущиков

кандидат физико-математических наук,

старший научный сотрудник А.Л. Ерзинкян

Ведущая организация:

Институт физики высоких энергий, г. Протвино

Защита диссертации состоится " ^ " апреля 2000 г. на заседании диссертационного совета Д.047.01.03 при Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований, г. Дубна Московской области.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИЯИ. Автореферат разослан " "_ 2000 г.

Ученый секретарь совета

доктор физико-математических наук /А ' Ю.А. Батусов В Ъ ОЪ

<§;... Волна и камень, Стихи и проза, лёд и пламень Не столь различны меж собой.^> A.C. Пушкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Эксперименты с поляризованными мишенями и пучками, занимающие особое место в ядерной физике и физике элементарных частиц, позволяют наиболее прямым способом изучать спиновую зависимость взаимодействий. В этих исследованиях одним из основных инструментов является поляризованная мишень — вещество, в котором спины ядер водорода, дейтерия, лития и т.д. ориентированы в заданном направлении при низких температурах в магнитном поле с использованием динамических методов получения высокой поляризации. Ряд экспериментов, связанных с боль-иими апертурами углов наблюдаемых частиц, может быть поставлен только три использовании мишеней с замороженной поляризацией ядер. Кроме этого, мишени замороженного типа позволяют за счет низкой температуры при шстраивании поляризации получать для ряда веществ предельную поляризацию. Стабильная во времени поляризация замороженных мишеней повышает точность измеряемых в эксперименте величин. Однако создание таких мишеней является чрезвычайно сложной научно-технической задачей, включающей з себя разработку криогенной и измерительной аппаратуры, исследование рабочих веществ для мишеней и т. д. Кроме противоречивых требований, предъявляемых к рефрижератору растворения 3Не в 4Не, т. е. одновременному обеспечению в одном устройстве минимальной температуры и высокой мощности эхлаждения, необходимо было создать установки, которые могли бы надежно и эффективно работать в условиях реальных физических экспериментов на ускорителях ОИЯИ, ИФВЭ, ПИЯФ (ЛИЯФ) и Карлова университета(КУ). Решению широкого круга задач, связанных с исследованием и созданием таких установок, посвящена настоящая диссертация.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ состояла в разработке и создании установок сверхнизких температур для мишеней с замороженной поляризацией ядер, используемых в физических экспериментах на ускорителях ОИЯИ, ПИЯФ, ИФВЭ и КУ (Прага).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в том, что впервые в нашей :тране разработан и применён принципиально новый тип мишеней с замороженной поляризацией ядер водорода и дейтерия.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается в разработке и внедрении мишеней с замороженной поляризацией ядер в физические эксперименты, проводимые на ускорителе ИФВЭ 70 ГэВ, синхроциклотроне и синхрофазотроне ОИЯИ, ускорителе ПИЯФ и ускорителе Ядерного Центра Карлова

университета. На разработанных с непосредственным участием диссертанта мишенях выполнены следующие физические исследования:

1. Цикл экспериментов по измерению коэффициента корреляции поляризаций Спп при энергиях протонов 550-950 МэВ.

2. Цикл работ по экспериментальному исследованию асимметрии образования нейтральных пионов в реакции л" + р "Г-* + гг при импульсе 40 ГэВ/с.

3. Исследование азимутальной асимметрии рождения 7г°-мезонов, образующихся в инклюзивной реакции п~ + с1 > 7г° + X с поляризованными дейтронами.

4. Исследование поляризационных явлений в односпиновых рр-взаимодейств при 70 ГэВ/с.

5. Исследование разности сечений Дстх и Да^ при низких энергиях.

6. Измерение разности полных нейтрон-протонных сечений при значениях кинетической энергии нейтронов 1,20, 2,50 и 3,66 ГэВ.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработка, создание и результаты исследований криогенных систем мишеней с замороженной поляризацией ядер.

2. Предложение и реализация модификации протонной поляризованной мишени в дейтронный вариант.

3. Разработка, создание и результаты исследований мощного рефрижератора растворения 3Не в 4Не для мишени с замороженной поляризацией ядер.

4. Модификация поляризованной замороженной мишени (АКЬ-Бас1ау) в "передвижной" вариант и проведение первых экспериментов на ускорительном комплексе ЛВЭ ОИЯИ.

5. Использование разработанных поляризованных замороженных мишеней в физических экспериментах на ускорителях ОИЯИ, ИФВЭ, ПИЯФ и КУ (Прага).

АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИИ. Результаты работ, изложенные в диссертации, докладывались: на научных семинарах Лаборатории ядерных проблем

ОИЯИ и Института физики высоких энергий; на 7-м Международном симпозиуме по поляризационным явлениям в физике высоких энергий (Протвино, 1986); на Международном рабочем совещании по твердотельным мишеням (Бонн, 1990); на Международных симпозиумах по спиновым явлениям при высоких энергиях (Блумингтон, США, 1994, Амстердам. Голландия, 1996 и Протвино, 1998). Результаты работ опубликованы также в Сообщениях и Препринтах ОИЯИ на русском и английском языках и в рецензируемых журналах: ЖЭТФ, ПТЭ, ЯФ, J.Phys. Е: Sei. Instrum., Cryogenics, Nucí. Instr. к Meth., Z. Phys.

Расположение материала. Диссертация изложена на 95 страницах и состоит из шести глав и заключения; содержит 27 рисунков и 10 таблиц. Список литературы составляет 89 пунктов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, Ю.Ф. Киселев, В.Н. Матафонов, Б.С. Нега-нов, Ю.А. Усов, "Протонная поляризованная "замороженная" мишень". Сообщения ОИЯИ 13-10253, 13-10257, Дубна, 1976.

2. Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, А.Г. Володин, М.Ю. Либург. В.Н. Матафонов, А.Б. Неганов, B.C. Пеганов, Ю.А. Усов, "Поляризованная протонная "замороженная" мишень для вторичных пучков частиц высокой энергии". Сообщения ОИЯИ 1-80-90, Дубна, 1980.

3. N.S. Borisov, ЕЛ. Bunyatova, M.Yu. Liburg, V.N. Matafonov, A.B. Neganov, Yu.A. Usov, "Frozen spin polarized deutron target 60 cm3 in volume". J.Phys. E: Sei. Instrum. 21 (1988);

Препринт ОИЯИ Р1-85-292, Дубна, 1985.

4. Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, М.Ю. Либург, В.Н. Матафонов, А.Б. Нега-нов, Ю.А. Усов, "Динамическая поляризация ядер дейтерия в полностью дейтерированных этандиоле и пропандиоле", Препринт ОИЯИ PI3-84-430, Дубна, 1984;

ЖЭТФ 87 (1984 ) 2231.

5. N.A. Bazhanov, Е. Boschitz, В. Brinkmoller,V.A. Efimovykh, О.Ya. Fedorov. S.I. Kalentarova, A.I. Kovalev,..., Yu.A. Usov, M. Weßler, "Vector analysing power гТц in the itd. —» pp reaction in the energy region TV = 3504-450 MeV", Phys. Rev. С 47 (1993) 395.

6. И.А. Аввакумов,..., Ю.А.Усов, Б.А.Хачатуров, "Поляризация в реакции перезарядки тг~ + р —> 7r° -+- п в области малых передач импульса при 40 ГэВ/с", ИФВЭ, 80-94, 1980.

7. J. Ball,... ,Yu.A.Usov, "Proton and neutron polarized targets for nucleon-nucleon experiments at SATURNE-2", Nucl. Instr. & Meth. A 327 (1996) 4.

8. N.S. Borisov, V.N. Matafonov, A.B. Neganov, Yu.A. Plis, O.N. Schevelev. Yu.A. Usov, I. Jänsky, M. Rotter, B. Sedlak, I. Wilhelm, G'.M. Gurevich, A.A. Lukhanin, J. Jelinek, A. Srnka, L. Skrebek, "Target with a frozen nuclear polarization for experiments at low energies", Nucl. Instr. & Meth. A 345 (1994) 421;

in Proc. of the 11th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, Bloomington, 1994, p.545.

9. N.A. Bazhanov ,..., Yu.A. Usov, "A movable polarized target for high energy spin physics experiments", Nucl. Instr. & Meth. A 372 (1996) 349;

F. Lehar,..., Yu.A.Usov et al., Nucl. Instr. & Meth. A 356 (1995) 58; N.A.Bazanov,..., Yu.A.Usov, "Frozen spin solid targets developed at the Laboratory of Nuclear Problems (J1NR, Dubna)", Nucl. Instr. & Meth. A 402 (1998) 484.

10. J. Broz,..., Yu.A. Usov et al., Z. Phys. A 354 (1996) 401; J. Broz,..., Yu.A. Usov et al, Z. Phys. A 359 (1997) 23.

11. N.S. Borisov, V.V. Kulikov, A.B. Neganov, Yu.A. Usov, "A powerful 3He-4He dilution refrigerator for a frozen spin target", Cryogenics 33, No.7 (1993) 738; in Proc. of the 11th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, Bloomington, 1994, p.545.

Цитированная литература.

12. Т.О. Niinikoski and F. Udo, Nucl.Instr. & Meth. 134 (1976) 219.

13. B.C. HerauoB, H.C. Борисов, М.Ю. Либург, "Метод получения сверхнизких температур, основанный на растворении 3Не в 4Не", Препринт ОИЯИ Р-2480, 1965;

ЖЭТФ 50 (1966) 1445.

14. B.C. Неганов, "Получение сверхнизких температур и создание протонных и дейтронных поляризованных мищеней", в Трудах Международной конференции по электромагнитным взаимодействиям при низких и средних энергиях, Дубна, т.4, 1967 р.300.

15. T.J. Schmugge, C.D. Jeffries, Phys.Rev. 138 (1965) 1785.

16. H.C. Борисов и др., Сообщения ОИЯИ Р6-7408, 1973.

17. Э.И. Бунятова, Автореферат кандидатской диссертации, ОИЯИ, Дубна, 1-89-75, 1989;

М.Ю. Либург, Автореферат кандидатской диссертации, ОИЯИ, Дубна, 13-92-583, 1992.

18. О.В. Лоунасмаа, Принципы и методы получения температур нимсе 1 К, М., Мир, 1977.

19. Н.С. Борисов, Автореферат кандидатской диссертации, ОИЯИ, Дубна, 2000.

20. Т.О. Niinikoski, "Large-scale applications of dilution refrigerators", CERN-EP/83-127, 1983.

21. M. Borghini, Phys. Rtv. Letters 20 (1968) 419;

A. Abragam, Principles of nuclear magnetism, Oxford Univ. Press, London, 1961.

22. P.Roubeau, Cryogenics August 1966, p. 207.

23. Л.Б. Парфенов, B.C. Неганов, Препринт ОИЯИ 13-4143, Дубна, 1968; D. Draghicescu, V.I. Lushchikov, V.G. Nikolenko, Yu.V. Taran, F.L. Shapiro, Phys. Letters 12 (1964) 334.

24. Yu.F. Kisselev et. al., Nucl. Instr. & Meth. 220 (1984) 399.

25. В.Д. Апокин,..., Ю.А. Усов и др., "Первые результаты по измерению азимутальной асимметрии рождения 7г-мезонов в области фрагментации пучка на поляризованных дейтронах", ИФВЭ, 88-79, Серпухов, 1988.

26. J.Bali et al., "Improvements of the polarized target for nucleon-nucleon experiments at SATURNE-2", in Proceedings of the 4th Int. Workshop on Polarized Target Materials and Techniques, Bonn, 1984, p.112.

J.Bali,... ,Yu.A.Usov, Nucl. Instr. & Meth. A 327 (1993) 308.

27. C.E. Allgower,..., Yu.A. Usov et al., Eur. Phys. J C5 (1998) 453.

28. B.P. Adiasevich,..., Yu.A. Usov et. al., Z. Phys. С 71 (1996) 65.

29. R.A. Arndt et al., Phys.Rev. С 56 (1997) 3005.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ (Введение) кратко описаны основные особенности и преимущества поляризованных мишеней замороженного типа.

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ изложены физические основы метода получения сверхнизких температур путём растворения жидкого 3Не в сверхтекучем 4Не и применение его в экспериментальной физике. Принцип процесса охлаждения аналогичен методу получения низких температур, основанному на испарении низкотемпературных жидкостей. Как и этот классический метод, он основан на использовании скрытой теплоты перехода " жидкость-пар", поскольку процесс растворения 3Не в соответствии с теоретическими моделями, описывающими свойства растворов, можно трактовать как превращение ферм и- жидкости в ферми-газ.

Для реализации непрерывного процесса растворения 3Не в 4Не необходимо постоянно нарушать равновесие концентрированной и разбавленной фаз путём постоянного удаления атомов 3Не из паровой фазы системой циркуляции рефрижератора. В результате нарушения таким путём равновесия фаз, стимулируются новые переходы, как в обычном "испарительном" способе охлаждения, реализующемся посредством непрерывной откачки паровой фазы над кипящей жидкостью. Если растворять 3Не в 4Не в адиабатических условиях, то этот процесс будет сопровождаться понижением температуры. Этот метод, впервые успешно реализованный B.C. Негановым, Н.С. Борисовым и М.Ю. Либур-гом [13], удачно сочетающий большую мощность охлаждения с возможностью достижения предельно низких температур (до 0,002 К), как нельзя лучше подходит для создания замороженных поляризованных мишеней.

Метод получения сверхнизких температур путем растворения 3Не в 4Не по сравнению с другими методами обладает рядом преимуществ. Эти преимущества заключаются в значительной холодопроизводителыюсти при сверхнизких температурах, в возможности стабилизации температуры в течение многих часов и даже дней, в возможности регулирования температуры. При этом, исследуемый образец можно охладить непосредственно жидким гелием без применения специальных хладопроводов. Все эти преимущества значительно расширяют возможности различных исследований при температурах порядка сотых и тысячных Кельвина вблизи абсолютного нуля. Данные характеристики обусловили широкое применение этого способа охлаждения в экспериментальной физике.

Наиболее широко установки, использующие метод растворения 3Не в 4Не, применяются в лабораторных исследованиях. Обычно для этих целей используются рефрижераторы различных модификаций, изготовленные фирмами SHE (Superconductivity Helium Electronics), Lake Shore — США, Oxford Instruments Limited — Англия или собственные разработки исследовательских групп. Как правило, это —- миниатюрные установки с высокой степенью автоматизации

и коротким временем выхода на рабочие параметры. Иногда в лабораторных установках рефрижераторы растворения являются только ступенью предохла-ждения для ядерного размагничивания, в таких установках удается получить температуры ниже Ю-4 К. В настоящей работе излагаются результаты развития и применения техники сверхнизких температур, основанной на использовании эффекта охлаждения при растворении жидкого 3Не в сверхтекучем 4Не, для создания мишеней с замороженной поляризацией ядер. Приведены основные термодинамические соотношения процесса растворения 3Не в 4Не, сравнение характеристик рефрижераторов растворения и рефрижераторов испарения 3Не.

Первая мишень такого типа была создана в CERN [12] и несколько позже, независимо, в ЛЯП ОИЯИ [1]. К настоящему времени создано более десяти мишеней подобного типа.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ даётся краткий обзор мишеней с замороженной поляризацией ядер водорода и дейтерия, а также основные принципы и параметры, необходимые для создания установок подобного типа.

В 1966 году, после стационарного получения сверхнизких температур при помощи принципиально нового метода охлаждения, основанного на растворении 3Не в 4Не [13], у B.C. Неганова [14] и, независимо, у T.J. Schmugge и C.D. Jeffries [15] возникла идея создания поляризованных мишеней "замороженного типа" — мишеней второго поколения. Такие мишени позволяют использовать магнитные системы с изменяющейся апертурой, где динамическая накачка производится, как и в мишенях первого поколения, характеризующихся непрерывным выстраиванием поляризации, в магнитной системе с малой апертурой в сильном однородном поле. Экспозиция на пучке частиц высоких энергий, в таком случае, может производиться в слабом и значительно менее однородном поле и практически неизменной поляризацией, если температура вещества мишени после прекращения накачки может быть быстро понижена до Т < 0, 05 К. Такая возможность открывается лишь при использовании в качестве охлаждающей системы специальных мощных рефрижераторов растворения 3Не-4Не. Мишени такого типа весьма удобны в эксплуатации, но могут быть использованы при ограниченных интенсивностях пучков. Для мишеней замороженного типа в мировой литературе предельная интенсивность пучков релятивистских заряженных частиц определена как 108 частиц/с. При превышении этой величины температуру вещества мишени определяет всё в большей степени интенсивность пучка, а не температура раствора 3Не-4Не, что обусловлено сопротивлением Капицы на границе жидкость — твёрдое тело. Поэтому, для больших интенсивностей используемых пучков рефрижераторы растворения создаются в упрощенном варианте и минимальная температура в таких мишенях составляет около 0,05 К. Таким образом, проигрывая в минимальной температуре и, соответственно, резко во времени релаксации, на этих установках появляется возможность работать с высокоинтенсивными пучками и поляризовать большие объемы вещества. Установки для получения мишеней с высокой поляризацией

ядер довольно сложны и для их создания требуется проведение серьезных разработок и исследований в области физики и техники сверхнизких температур [16], магнитных систем, устройств для измерения и накачки поляризации ядер, совершенствования рабочих веществ поляризованных мишеней [17] и др.

В настоящей работе, в большей степени, освещены вопросы, имеющие непосредственное отношение к получению и использованию сверхнизких температур в установках этого типа. Главное требование, предъявляемое к рефрижераторам растворения 3Не-4Не в поляризованных мишенях замороженного типа — оптимально совместить получение большой мощности охлаждения и предельно низкой температуры в одном устройстве. Кроме этого, особыми условиями являются также высокая надежность всех систем установки, необходимая для работы на выведенных пучках частиц в течение длительного времени, и возможность дистанционного контроля и управления основными системами установки. Еще одним характерным требованием к конструкции рефрижераторов растворения 3Не-4Не, используемых в поляризованных мишенях, является необходимость загрузки рабочего вещества в "холодном" (80 К) состоянии, что вызвано низкой температурой плавления используемых материалов: пентано-ла, пропандиола, аммиака и т.д. Ниже приводятся исходные параметры и зависимости, которые необходимо учитывать при создании установок этого типа. Рассматривая проблему совмещения в одном устройстве большой мощности охлаждения и предельно низкой температуры, исходим из соотношения [18]:

Ям = «з(96 х Т2М - 12 х ТЦ,), (1)

где _ внешний теплоприток к ванне растворения, п3 - молярная скорость циркуляции 3Не, Тм - температура раствора в ванне растворения, Тдг - температура 3Не на выходе из последнего теплообменника. Если принять удельную мощность, необходимую для охлаждения вещества мишени в режиме динамической накачки поляризации за 1 мВт/г, а температуру, при которой происходит этот процесс - 0,3 К, то необходимую циркуляцию 3Не на один грамм вещества мишени можно оценить как:

п3 — 0,13 ммоль/г • с. (2)

Получение высокой холодопроизводительности обусловлено не только мощностью используемых для циркуляции 3Не насосов, но и, в большой степени, оптимальным сечением каналов противоточных теплообменников. Наиболее подробные расчеты систем низкотемпературных теплообменников для мощных рефрижераторов растворения были проведены Н.С. Борисовым и Т.О. Г^НшкозЫ [19,20]. Применение одной из этих методик расчетов для конкретного случая создания мощного рефрижератора растворения 3Не-4Не приводится в Главе 5.

Затем, кратко рассмотрены процессы, на которых основаны методы получения и измерения высокой поляризации ядер, а также способ получения поляризации методом "ГРУБОЙ СИЛЫ".

Применяющийся для получения высокой поляризации лёгких ядер (протонов, дейтронов и т. д.) метод динамической поляризации ядер (ДПЯ) сводится к следующему. В подходящем материале твердотельной мишени с высокой концентрацией атомов H или D создаются химическим способом или облучением парамагнитные центры, содержащие неспаренные электроны. Так как магнитный момент у электрона много больше чем у нуклона то, к примеру, при В — 2,5 Т и Т = 0,5 К равновесная электронная поляризация очень высока (99%), а протонная, в тех же условиях, составляет менее 0,5%. Таким образом, суть ДПЯ состоит в передаче ядрам высокой поляризации электронов с помощью СВЧ-облучения рабочего вещества мишени. При этом устанавливается динамическое равновесие, определяемое соотношением времён спин-решёточной релаксации электронной и ядерной систем. Благодаря тому, что время релаксации системы ядерных спинов значительно больше, чем время релаксации электронных спинов, методом ДПЯ удается получить высокую поляризацию ядер. В процессе динамической поляризации происходит поглощение мощности СВЧ, удельная величина которой зависит от типа мишени и применяемого вещества. В поляризованных мишенях с большим количеством рабочего вещества, где используются мощные источники СВЧ, возникает проблема равномерного охлаждения по всему объему, что накладывает ряд специфических требований к конструкции рефрижератора растворения 3Не-4Не.

Следующим определяющим параметром любой мишени с замороженной поляризацией ядер является время спин-решеточной релаксации в режиме экспозиции, которое зависит от температуры, величины удерживающего магнитного поля, типа рабочего вещества мишени, интенсивности пучка частиц и т. д. Именно эта зависимость, для любых условий эксперимента и применяемого рабочего вещества, стимулирует и оправдывает усилия по понижению минимальной температуры в поляризованных мишенях замороженного типа. Соотношение начальной Ра и конечной Pt поляризации на момент времени t определяется выражением [21]:

Pt = Po ■ e~t/T, (3)

где т — время спин-решеточной релаксации ядерных спинов в веществе мишени в данных условиях.

В Таблице 1 приводятся основные параметры наиболее известных мишеней замороженного типа, созданнных к настоящему времени: (CERN, PSI, Saclay, Bonn и др.). Даётся сравнение двух принципов охлаждения криостатов мишеней - "стационарного" и "проточного".

Далее, кратко излагаются результаты работ по модификации в "передвижной" вариант поляризованной мишени, созданной сотрудниками Сакле и Аргон-на для экспериментов в Лаборатории им. Э. Ферми. Хотя эта поляризованная мишень использовалась в эксперименте Е-704, авторам, в силу ряда обстоятельств, так и не удалось достичь оптимальных параметров. Следует отметить что по объему рабочего вещества и холодопроизводительности эта установка является одной из самых крупных в мире. В рамках проекта проведения по-

Таблица 1:

Иссл. Магн. Вещество Объем Макс, по- Tmin (mK)

центр поле (Т) мишени мишени (см3) ляр. (%)

TRIUMF 2.5/0.257 Бутанол 55 80 60

(Canada)

Saclay 2.5/0.4 Пентанол 70 85 40

(France)

Bonn 5.0/0.35 Бутанол 30 98 50

КЕК 2.5 Пропандиол 30 85 20

(Kyoto)

CERN 2.5/1.0 Пропандиол 30 90

EMC 2.5/0.5 Аммиак 2x2000 75-80 30

SMC 2.5/0.5 Бутанол, 6LiD(H) 2x800 94

Дубна, 2.08/0.45 Пропандиол 60 94 (р) 15

ИФВЭ Пропандиол 40 (d)

Дубна, ПИЯФ 2,7/2,7 Пропандиол 15 98 35

Дубна, Прага 2,7/0,37 Пропандиол 20 95 20

ХФТИ 2.7 Пропандиол 8 85 < 50

(Харьков) NH3, ND3 8 75 (р), 37 (d)

FNAL 6.5 Пентанол 140 80-90 < 50

(Batavia)

PSI 2.5 100 60-80 < 50

(Villigen)

ляризационных исследований на ускорительном комплексе ЛВЭ ОИЯИ, эта поляризованная мишень была перевезена в Дубну и силами специалистов из ДУБНЫ, САКЛЕ, ПИЯФ, ИЯИ РАН и ХФТИ была модифицирована в специальный передвижной вариант.

Следует отметить, что мишени, созданные в ЛЯП ОИЯИ, выделяются низкой предельной температурой, а значит, при прочих равных условиях, и большим временем релаксации, т.е. сохранения поляризации. Это следствие не только богатых традиций ЛЯП ОИЯИ в области физики и техники сверхнизких температур, но и того обстоятельства, что все эти мишени предназначались к использованию на пучках с интенсивностью, не превышающей нескольких единиц на 106 частиц/с. Другой характерной особенностью поляризованных мишеней, созданных в ЛЯП ОИЯИ, является стационарный вариант криоста-тов мишеней с использованием значительных гелиевых и азотных ёмкостей. Криостаты такой конструкции могут функционировать без сложных автоматических систем регулирования криогенных потоков, непрерывной откачки ва-кумных объемов и т.д. С другой стороны, криостаты такого типа за счет более сложной и оптимальной конструкции низкотемпературных узлов позволяют достичь предельных параметров. Стационарные криостаты характерны небольшим расходом жидкого гелия, что обусловлено как применением жидкого азота для предварительного охлаждения, так и более эффективным использованием собственно жидкого гелия.

Криостаты другого типа, которые условно можно назвать "проточными'", основаны на принципах, заложенных ШшЬеаи [22]. Основным преимуществом криостатов типа НоиЬеаи, по сравнению со стационарными, является более короткое время достижения рабочих параметров за счёт значительного усложнения всей системы и особенно вследствие необходимости автоматизации регулирования потоков 4Не. В криостатах этого типа охлаждение и поддержание рабочих режимов осуществляется за счёт регулирования потоков гелия и основных процессов установки, что требует совершенных систем автоматизации и контроля. Жидкий азот для предварительного охлаждения в этом случае не используется. Расход жидкого гелия в таких криостатах значительно выше, но время достижения рабочих параметров существенно короче. Кроме этих особенностей — "проточные" криостаты, за счет высокой автоматизации большинства процессов, могут обслуживаться меньшим количеством персонала. Контроль и управление режимами работы криостатов такого типа можно осуществлять с помощью персональных компьютеров.

Сравнение этих двух концепций создания как криостатов, так и поляризованных мишеней в целом, приводит к мысли о возможности совмещения в одном устройстве наиболее удачных технических решений при создании основных элементов установки. Это позволило бы, не утратив высокого уровня основных параметров, резко упростить эксплуатацию и повысить надёжность поляризованной мишени в целом, как физического прибора, предназначенного к использованию в реальных условиях физического эксперимента.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ описываются устройства и основные параметры созданных в ЛЯП ОИЯИ мишеней с замороженной поляризацией ядер. Как уже было сказано выше, впервые мишень замороженного типа была создана в CERN и несколько позже, независимо, в ЛЯП ОИЯИ [1]. Таким образом, в этой ситуации большинство вопросов, которые возникли во время создания этой установки, были принципиальными и новыми. Тем не менее, большой опыт создания лабораторных рефрижераторов растворения 3Не в 4Не, поляризованных протонных мишеней динамического типа [23], а также поисковые работы по исследованию оптимальных веществ для мишеней [16] были хорошей основой при создании мишени принципиально нового типа. В настоящей работе в большей степени будет описана криогенная часть установок — поляризованных мишеней замороженного типа, созданных в ЛЯП ОИЯИ.

Основой рефрижератора растворения ПЕРВОЙ, из созданных в ЛЯП ОИЯИ, поляризованной мишени является гелиевый криостат сверхпроводящего магнита фирмы Oxford Instruments Limited. Этот криостат служит для охлаждения катушек сверхпроводящего магнита в геометрии Гельмгольца и для обеспечения работы ступени растворения. Наиболее отличительной особенностью этой мишени является наличие прямого доступа в ванну растворения, что позволяет, используя шлюзовые устройства, менять вещество мишени даже в режиме работы рефрижератора растворения. На Рис. 1 показана зависимость холодопроизводителыюсти рефрижератора растворения от температуры при двух значениях циркуляции 3Не. Крестиками выделены измеренные нами значения, которые хорошо согласуются с расчетными значениями, обозначенными сплошными линиями. Эта особенность позволяет использовать данную установку также и как исследовательскую. В своё время эта мишень рассматривалась лишь как прототип для изучения возможностей криогенной аппаратуры в условиях реального эксперимента на ускорителе и исследования различных характеристик самой "замороженной" мишени и использования этого опыта впоследствии при проектировании мишени большого объёма. Но конструкция первой мишени оказалась настолько удачной и надежной, что до сих пор (т. е. уже более 20 лет) эта установка успешно используется в ПИЯФ.

В 1978 году в Лаборатории ядерных проблем были завершены работы по созданию (Большой) поляризованной протонной замороженной мишени объемом 60 см3 [2], которая в настоящее время используется на ускорителе в ИФВЭ. Основной отличительной особенностью этой мишени является применение компактного электромагнита с раздвигающимися полюсами, что обеспечивает в сдвинутом состоянии высокую однородность (не хуже Ю-4) магнитного поля в объёме образца мишени при поле 2,1 Т, и горизонтального гелиевого криостата. Выбор такой компоновки установки был обусловлен тем, что оптимальное количество вещества по пучку частиц (согласно расчетам наших коллег из ИФВЭ) составляло примерно 8 г/см2. Кроме этого, изготовление симметричного горизонтального криостата представлялось нам значительно более технологически простой задачей, а загрузка вещества мишени также упрощалась. К этому

Рис. 1: Зависимость холодопроизводительности рефрижератора от температуры при двух значениях циркуляции 3Не.

времени уже были известны горизонтальные криостаты конструкции Rube.au и яашей задачей было создать более экономичный и, что более важно в данном ;лучае, более низкотемпературный мощный рефрижератор для этой мишени. Принятая схема установки доказала свою высокую надёжность, что очень важ-ю при проведении длительных (до 30 суток) сеансов на пучках в ИФВЭ. Время охлаждения установки от комнатной до азотной температуры составляет око-то шести часов, а от азотной до гелиевой — около четырёх часов. Необходимо тодчеркнуть, что вторая из созданных в ЛЯП ОИЯИ замороженных поляризо-)анных мишеней оказалась сразу по целому ряду важнейших параметров более штимальной: сказался приобретённый опыт и более глубокое понимание всех ¡¡акторов, влияющих на оптимизацию работы установки.

Интерес экспериментаторов к поляризованным ядрам дейтерия стимулиро->ал работу по созданию дейтронных поляризованных мишеней. Эта работа фоводилась на действующих установках с 1981 года по предложению автора I ИФВЭ [3,4] и, независимо, другой группой в ПИЯФ [24]. Результатом этих 1абот стала реализация на этих установках и дейтронного варианта, таким бразом, в настоящее время эти мишени могут использоваться как в протоном, так и в дейтронном вариантах, что позволяет значительно расширить круг зучаемых проблем. Хотя основной задачей при реализации дейтронного ва-

рианта поляризованной мишени является создание аппаратуры для измерения поляризации дейтронов, а также работы по синтезированию новых (дейтери-рованных) веществ мишени, была проведена большая работа по оптимизации основных параметров рефрижератора. Это было вызвано тем, что изначально предполагалась необходимость большей холодопроизводительности рефрижератора и максимального понижения достижимой температуры. В результате усовершенствования камеры растворения, замены блока низкотемпературных теплообменников и ванны испарения мощность охлаждения в режиме динамической накачки поляризации была увеличена более чем в полтора раза. В новой камере растворения был применен принципиально новый метод подачи 3Не ' 'снизу" — через рассеиватель. Такой способ, в отличие от традиционного с фиксированной границей двух фаз, позволяет получать за счет "объемного" растворения 3Не в слабоконцентрированной фазе более равномерное охлаждение рабочего вещества мишени. Это обстоятельство особенно важно при работе мощных рефрижераторов растворения. Модификация этих мишеней в дейтронный вариант позволила выполнить в ИФВЭ и ПИЯФ ряд интересных экспериментальных работ [5,6,25].

Поляризованная мишень с материалом 6ЬШ, имеющим одинаковое количество протонов и нейтронов, является наилучшей для изучения рассеяния на поляризованных нейтронах, притом что энергии связи 6Ы и I) сравнимы по величине и малы. Известно, что 6ЫВ можно рассматривать как слабо связанную систему (4Не-ЬВ). Сам дейтрон может с разумной точностью описываться как нейтрон и протон с параллельными спинами. По этой причине материал 6ЬШ содержит половину поляризуемых нуклонов. Все вышеуказанные факторы и являются причиной, по которой вещество 61л0 было выбрано в Сакле в качестве рабочего вещества мишени. В 1992-1995 гг. в сотрудничестве специалистов из Франции, США, Чешской Республики, ОИЯИ и Украины были проведены исследования 6Ь]Б [7,26]. Для того, чтобы стать поляризуемыми, соединения 6Ы облучались в Сакле электронным пучком с энергией 2,3 МэВ для образования "центров окраски" (Р-центров), которые действуют точно так же как химически добавленные парамагнитные центры в спиртах.

В качестве примера на Рис.2 показан рост поляризации во времени для трех

Таблица 2:

Образец Электронная Поляризация Поляризация Ядерная релак-

экспозиция (см-2) спустя 1 час спустя 7 часов сация (дни)

1 3 х 1017 30% 42% 29

2 1 х 1017 22% 40% 66

3 3 х 1016 7% 30% 70

0.5 0.4

0.3 0.2 0.1

°0 1 2 3 4 5 6 7

TIME(hours)

Рис. 2: Выстраивание поляризации дейтронов в 6LiD для трех образцов, облученных различными электронными экспозициями (см. Таблицу 2).

>6разцов 6LiD, облученных при одинаковой температуре (185 К), но с различными электронными экспозициями. Поляризующее поле составляло 2,5 Т. Полу-1енные результаты суммируются в Таблице 2, ядерная релаксация измерялась ю изменению величины поляризации образцов за 20 часов при удерживающем юле 0,33 Т и температуре 50 мК.

Результаты указанных методических работ позволили провести на SATURNE-I серию экспериментов по упругому и квазиупругому рр и рп рассеянию с шшенью 6LiD [27], а дополнительные измерения с мишенью eLiH позволили ыделить эффекты поляризации 6Li и дейтронов.

Кроме уже рассмотренных двух установок, как уже говорилось выше, была акже создана замороженная поляризованная мишень для экспериментов при изких энергиях [8], которая в настоящее время успешно используется в Пра-г для исследования поляризационных параметров в пр-рассеянии. Главная собенность этой установки — большая апертура для измерения вторичных астиц, что обеспечивается использованием в замороженном режиме сверхпро-эдящего диполя. Диполь создает удерживающее поле В = 0,37 Т при апертуре эчти 360° и 50° в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно, режиме динамической накачки поляризации используется сверхпроводящий шеноид, обеспечивающий при В = 2,7 Т однородность магнитного поля не

хуже Ю-4 в объёме вещества мишени. Вертикальный криостат рефрижератора растворения 3Не-4Не позволяет охлаждать рабочее вещество мишени до 20 мК в замороженном режиме и отводить 30-^40 мВт при температуре 0,3 К в режиме динамической накачки поляризации. Поляризующий соленоид после завершения процесса динамической накачки поляризации может при необходимости перемещаться на расстояние более метра и, таким образом, освобождать пространство для размещения аппаратуры, регистрирующей вторичные частицы. Использование пучка поляризованных нейтронов для проведения экспериментов на этой мишени обусловило высокие требования к радиационной безопасности, что резко ограничило доступ к установке во время проведения физических экспериментов. Этим обстоятельством вызвано также и удаленное расположение дистанционного пульта управления мишени. Этот пульт служит для управления внешними цепями системы циркуляции 3Не. На этом же пульте расположены также и приборы контроля основных элементов мишени. Магнитная система мишени позволяет получать как продольное, так и поперечное направления поляризации, что значительно расширяет возможности экспериментальной установки в целом.

Представлены также результаты модификации поляризованной мишени [9], ранее использовавшейся в экспериментах в лаборатории им. Э.Ферми. Основной задачей, в данном случае, было не только собрать и запустить установку из отдельно поступивших к нам узлов, но и модифицировать мишень в "передвижной" вариант. Этим словом подчеркивается достижение принципиально нового качества установки по сравнению с другими. Авторами проекта ставилась задача сократить время на подготовку установки к работе на любом другом ускорителе. Эта задача была решена за счет компоновки установки в виде отдельных блоков, не превышающих размеры стандартного морского контейнера. Таким образом, установка в случае необходимости разбирается на блоки, помещается в морской контейнер, перевозится и монтируется на новом месте в очень сжатые сроки. Для реализации этого принципа компоновка установки была сильно изменена. Более того, пришлось срочно создавать ряд узлов мишени, которые по разным причинам не были получены из Франции и США: системы циркуляции и очистки 3Не, СВЧ-систему и некоторые другие. Таким образом, в сжатые сроки были завершены не только работы по модификации мишени и испытаниям, но и проведены первые экспериментальные работы [28]. На Рис. 3 показан общий вид установки, установленной на нейтронном пучке синхрофазотрона ЛВЭ.

В Таблице 3 приводится сводная информация по созданным при активном участии автора настоящей работы экспериментальным установкам.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ описываются результаты работ по созданию мощного рефрижератора растворения [11], предназначенного для поляризованной мишени с замороженной поляризацией ядер.

Описана конструкция и даётся расчёт, предложенный в [19], основного низкотемпературного теплообменника рефрижератора растворения 3Не-4Не. Основ

Рис. 3: Общий вид установки "Передвижная поляризованная мишень".

Таблица 3:

Год первой публикации Объем мишени (см3) Вещество мишени Максим, поляриз. {%) Магнитное поле В (Т), дин./замор. Ускоритель (место) Авторы публикаций

1976 15 С3Н6(ОН)2 1,2-пропан-диол с Сг(\') (1,8-Ю20 см"3) Р± (98 ± 2)% 2,69/2,69 Дубна, ПИЯФ Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, Ю.Ф. Киселев, В.Н. Матафон-ов, B.C. Нега-нов, Ю.А. Усов [1]

1980 60 С3Н6(ОН)2 1,2-пропан-диол с Сг(У) (1,8 • Ю20 см"3) Р± (87 ±3)% 2,06/0,45 ИФВЭ Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, A. Г. Володин, М.Ю. Либург, B.Н. Матафон-ов, А.Б. Неган-ов, B.C. Нега-нов, Ю.А. Усов [2]

1985 60 (СБ200)2 дей-терированный этандиол с Сг(У) СзВ6(ОБ)2 дейтерирован-ный пропан-диол с Сг(У) Р± (37 ±3)% Р± (40 ±3)% 2,06/0,45 2,06/0,45 ИФВЭ ИФВЭ Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, М.Ю. Либург, В.Н. Матафон-ов, А.Б. Неган-ов, Ю.А. Усов [3,4]

1992 120 Создан рефрижератор растворения 3Не-4Не (ОИ-ЯИ) и магнит (ИФВЭ) 2,5 ИФВЭ (проект) Н.С. Борисов, В.В. Куликов, А.Б. Неганов, Ю.А. Усов [11]

1994 20 С3 Н6(ОН)2 1,2-пропан-диол с Сг(У) (1,5 • Ю20 см"3) Р+ (93 ±3)%, Р- (98 ±2)% 2,7/0,37 Прага Н.С. Борисов и ДР- М

ной целью такого расчёта является определение минимально достижимой температуры Тмтт в предлагаемой конструкции рефрижератора. Для упрощения расчётов принят ряд допущений, существенным образом не влияющих на конечный результат расчётов:

1. Пренебрегаем теплосопротивлением мельхиоровой стенки теплообменника;

2. Пренебрегаем теплоотдачей в канал, т. е. учитываем только теплосопро-тивление, обусловленное "сопротивлением Капицы";

3. Пренебрегаем небольшим различием поверхностей теплообмена со стороны раствора и 3Не;

4. Пренебрегаем теплосопротивлением слоя медного порошка и слоя жидкости по сравнению с "сопротивлением Капицы";

5. Исходя из того, что весь теплообменник представляет собой сорок четыре хорошо изолированные между собой секции, такое устройство можно считать непрерывным теплообменником и применять соответствз'ющие методы расчёта.

Термин "сопротивление Капицы" употребляется для обозначения теплового сопротивления, возникающего на границе между жидким гелием и твердым гелом. Тепловое граничное сопротивление Капицы (Як) определяется следу ю-цим выражением:

Нк = ДГ/С?, (4)

-де АТ — перепад температур на границе раздела жидкость-твердое тело; ф — скорость теплового потока через границу раздела.

Для коэффициента сопротивления Капицы а = Як-Т3 необходимые данные 1зяты из монографии О.В. Лоунасмаа [18]:

для раствора — ам = (0,02 Ч- 0,03) К4-м2/Вт,

для 3Не — а3 = 0,05 К4-м2/Вт.

Для самого плохого варианта берём меньшую поверхность теплообмена и ольшую величину сопротивления Капицы : А = 7 м2; а = а3 = ам = 0,05 К4-м2/Вт.

Тогда:

т т п\ аЬ (а+ Ь\ (п3 + аш)п 3 Тмтт{(}м = 0) = ^ — 1п j х ^---, (5)

где: Тмты(Ям =0) — минимальная температура ванны растворения; а = 5 Дж/моль-К, Ь = 107 Дж/моль-К - коэффициенты пропорциональности в ютношениях для молярных теплоемкостей 3Не (Сз = аТ3) и раствора (См =

ГзЛ

Откуда получаем:

ГМт,п = 2,617 (б)

что для циркуляции описанной установки (пз = 10_3 моль/с) соответствует

Тмтгп = 2.617 = 9.9 мК, (7)

а для циркуляции в режиме экспозиции мишени (п3 = 2-10_3 моль/с) получаем Тмтт = 14 мК.

Такой результат вполне соответствует данным, полученным в процессе испытаний установки (и 20 мК), а значит, принятые упрощения действительно мало влияют на точность расчёта. Более того, исходя из этих данных и используя известную формулу [18], можно определить тепловую нагрузку на ванну растворения в данном устройстве:

ё = 82п3(^-7йтш), (8)

или :

д = 82 • 2 • 10~3[(0,02)2 - (0,014)2] = 0,03 мВт. (9)

Таким образом, проведённый расчёт по Тмтт достаточно хорошо согласуется с полученными экспериментальными данными.

Конструкция рефрижератора этой установки относительно проста, что очень важно на стадии наладки установки, и в то же время позволяет достичь параметров, необходимых для использования в качестве основы поляризованной мишени замороженного типа. Принципиальная схема низкотемпературной ступени рефрижератора растворения 3Не в 4Не показана на Рис. 4.

Минимальная температура раствора при циркуляции 2-10-3 моль/с составила 20 мК, мощность охлаждения соответствует 90 мВт при температуре 0,3 К. Процесс охлаждения установки от комнатной до гелиевой температуры занимает около 10 часов. Время необходимое для конденсации смеси 3Не-4Не и подготовки рефрижератора растворения к работе составляет примерно два часа. Расход жидкого гелия в замороженном режиме составляет 0,8 л/час, что при объёме бака в 36 литров позволяет работать длительное время без подливки, а в условиях реального физического эксперимента это обстоятельство весьма важно. В рефрижераторах, предназначенных для мишеней с замороженной поляризацией ядер, очень важно также, чтобы время перехода в область сверхнизких температур после завершения процесса динамической поляризации было минимальным. Для данного рефрижератора характерное время охлаждения от 0,3 К до 0,05 К составляет примерно четыре минуты. Констатируется, что полученные физико-технические и эксплуатационные параметры созданного рефрижератора растворения 3Не-4Не удовлетворяют всем необходимым требованиям, предъявляемым к установкам подобного типа.

I 2 _3

5 6 7 8 9 Ш, Д

лс. 4: Схема низкотемпературной ступени рефрижератора растворения 3Не в 1е.

В ШЕСТОЙ ГЛАВЕ сделан обзор работ по применению мишеней с заморо-енной поляризацией ядер, созданных в ЛЯП ОИЯИ, для исследования поля-[зационных явлений на ускорителях ОИЯИ, ПИЯФ и ИФВЭ.

Наиболее значимым результатом исследований в Протвино стало обнаруже-[е в ряде эксклюзивных зарядовообменных реакций асимметрии в образова-[и нейтральных пионов на уровне 15 -т- 30%.

Долговременная и успешная работа, начиная с 1976 г., этих установок, ис-льзовавшихся как в протонном так и дейтронных вариантах, показало их I со кую надёжность и эффективность.

Замороженная поляризованная мишень, созданная в 1994 г. специально для спериментов при низких энергиях, используется в настоящее время на уско-теле Ядерного Центра Карлова университета (Прага). Пучок поляризован-[х нейтронов 16 МэВ) с поперечным направлением поляризации (~ 16%) лучается от реакции 3Н (</, п) 3Не при энергии дейтронов 2 МэВ.

Полученные в Праге физические результаты [10] по измерению разности сечений Дот и Д07, (разности полных сечений при поперечной и продольной поляризации мишени и пучка соответственно) позволили по новому взглянуть на ранее полученные данные в этой области энергий. Ранее авторы некоторых экспериментальных данных (Bonn, Erlangen) выдвигали гипотезу о минимальной величине параметра смешивания eiy определяемого из Дот и Дох, в области 15 МэВ. Наши результаты, показанные на Рис. 5, не подтверждают эту гипотезу

E,(deg) 3

2 1

О

-2

О 5 ГО- 15 - 20 25 Еп(МеУ)

Рис. 5: Сводные данные по измерению параметра е\ в области низких энергий.

и это хорошо согласуется не только с остальными экспериментальными результатами в этом энергетическом диапазоне, но и с модельными предсказаниями [29].

В 1997 году поляризованная мишень была модернизирована с целью использования в качестве материала мишени дейтерированного пропандиола. Также была усовершенствована детектирующая аппаратура. Осенью 1997 года бьи" проведен методический сеанс, в ходе которого была достигнута поляризации дейтронов около 40%, что позволит провести измерения Дот и упругого пА-рассеяния. Таким образом, поляризованная мишень приобрела принци пиально новые возможности получения и измерения поляризации различны) ядер.

Следует отметить также, что поляризационные исследования, проводимы« нами в Праге, до последнего времени, являлись единственным примером в

: TUNL Prague н I L . I 1 1 . 1 1 1 . 1 . L iarlsrahe|fBonnj A

i Erlangen j - -1 i i i i i i i t i i i i i i i Bonn > . 1 1 I 1 1 .......

ОИЯИ — проведения эксперимента на ускорителе страны-участницы.

Так как параметры нейтронного пучка на ускорителе Карлова университета строго фиксированы, дальнейшее развитие экспериментальной установки предполагается получить, в большей степени, за счет расширения возможностей поляризованной мишени: применения дейтерированных мишеней и предварительно облучённого 6LiD, исследование которого планируется начать в ближайшее время.

Мишени с замороженной поляризацией ядер нашли широкое применение в крупнейших исследовательских центрах мира и используются в диапазоне энергий от нескольких МэВ до сотен ГэВ. Кроме этого уместно сказать о планируемых в ближайшее время ещё трёх поляризационных экспериментах (ИТЭФ, CERN, ИФВЭ-"РАМПЕКС") с возможным участием в них сотрудников ЛЯП, что свидетельствует об актуальности развития этого методического направления в ОИЯИ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ниже кратко сформулированы основные результаты, полученные автором или при его активном участии и вошедшие в диссертацию:

1. Разработаны, исследованы и реализованы несколько вариантов рефрижераторов растворения 3Не в 4 Не с рекордными параметрами по холодо-производительности, предельной температуре, надёжности работы, оптимально совмещенными в одной установке. Эти рефрижераторы явились основой впервые созданных в нашей стране действующих твёрдотельных поляризованных мишеней "замороженного" типа используемых в физических исследованиях в ПИЯФ, ИФВЭ, КУ (Прага).

2. Автором предложена и реализована модификация протонной поляризованной мишени в дейтронный вариант.

3. Разработан, исследован и создан мощный (> 100 мВт) рефрижератор растворения 3Не в 4Не для мишени объемом 120 см3 с замороженной поляризацией ядер. Результаты проведённого расчёта низкотемпературного теплообменника хорошо согласуются с полученными экспериментальными данными, что свидетельствует об оптимальности выбранной конструкции.

4. Применение созданных мишеней с замороженной поляризацией ядер водорода и дейтерия позволило провести широкий круг экспериментальных исследований физических параметров взаимодействия частиц, зависящих от спинового состояния ядер.Эти исследования были проведены на ускорителях ОИЯИ, ИФВЭ, ПИЯФ и КУ (Прага). Особый интерес представляют физические результаты по измерению разности сечений Дст-г и Дох, полученные на ускорителе Карлова университета. Они позволили по новому взглянуть на ранее полученные данные в этой области энергий.

5. На основе поляризованной мишени (АМЬ-8ас1ау) впервые реализован вариант из функционально связанных блоков установки.Это позволило создать "передвижной" вариант поляризованой мишени с возможностью в сжатые сроки перемещать мишень для работы на другом пучке.

Рукопись поступила в издательский отдел 21 февраля 2000 года.

1 ГЛАВА. Введение

2 ГЛАВА. Основы метода получения сверхнизких температур путем растворения 3Не в 4Не. Применение метода в экспериментальной физике

2.1 История метода.

2.2 Термодинамические основы метода.

2.3 Применение метода в экспериментальной физике

3 ГЛАВА. Мишени с замороженной поляризацией ядер водорода и дейтерия. Основные принципы и параметры

3.1 Мишени с непрерывной динамической накачкой поляризации

3.2 Основные принципы и соотношения параметров мишеней с замороженной поляризацией ядер.

3.3 Основы метода динамической поляризации ядер

3.4 Обзор созданных мишеней с замороженной поляризацией ядер.

4 ГЛАВА. Мишени с замороженной поляризацией ядер, созданные в ЛЯП ОИЯИ

4.1 Первая поляризованная замороженная мишень

4.2 Большая поляризованная замороженная мишень

4.3 Модификация действующих поляризованных мишеней в дейтронный вариант.

4.4 Исследование материала мишени с 61лБ.

4.5 Поляризованная мишень для экспериментов при низких энергиях и "передвижная" поляризованная мишень

5 ГЛАВА. Мощный рефрижератор растворения 3Не—4Не для мишени с замороженной поляризацией ядер

5.1 Описание установки.

5.2 Ступень растворения 3Не в 4Не, расчёт основного низкотемпературного теплообменника.

5.3 Основные характеристики рефрижератора.

6 ГЛАВА. Применение созданных в ЛЯП ОИЯИ мишеней с замороженной поляризацией ядер на ускорителях ЛЯП ОИЯИ, ИФВЭ, ПИЯФ и Карлова университета

6.1 Исследование спиновых явлений в области промежуточных энергий, проведенное с помощью первой замороженной поляризованной мишени.

6.2 Использование большой поляризованной мишени в ИФВЭ

6.3 Исследование разности сечений Аат и Аст^ при низких энергиях.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Эксперименты с поляризованными мишенями и пучками, занимающие особое место в ядерной физике и физике элементарных частиц, позволяют наиболее прямым способом изучать спиновую зависимость взаимодействий. В этих исследованиях одним из основных инструментов является поляризованная мишень — твердое вещество, в котором спины ядер водорода, дейтерия, лития и т. д. ориентированы в заданном направлении в сильном магнитном поле при низких температурах, используя различные механизмы динамического усиления поляризации. Ряд экспериментов, связанных с большими апертурами углов наблюдаемых частиц, может быть поставлен только при использовании мишеней с замороженной поляризацией ядер. Кроме этого мишени замороженного типа позволяют за счет низкой температуры при накачке поляризации получать для ряда веществ предельную поляризацию. Стабильная во времени поляризация замороженных мишеней повышает точность измеряемых в эксперименте параметров. Создание таких мишеней до сих пор является чрезвычайно сложной научно-технической задачей, включающей в себя разработку криогенной и измерительной аппаратуры, исследование рабочих веществ для мишеней и т. д. Кроме противоречивых требований, предъявляемых к рефрижератору растворения 3Не в 4Не, т. е. одновременному обеспечению в одном устройстве минимальной температуры и высокой мощности охлаждения, необходимо было создать установки, которые могли бы надежно и эффективно работать в условиях реальных физических экспериментов на ускорителях ОИЯИ, ИФВЭ, ПИЯФ и КУ. Решению широкого круга задач, связанных с исследованием, созданием и использованием таких установок, посвящена настоящая диссертация.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ состояла в разработке и создании установок сверхнизких температур для мишеней с замороженной поляризацией ядер, используемых в физических экспериментах на ускорителях ОИЯИ, ПИЯФ, ИФВЭ и КУ (Прага).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в том, что впервые в нашей стране разработан и применён принципиально новый тип мишеней с замороженной поляризацией ядер водорода и дейтерия.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается в разработке и внедрении мишеней с замороженной поляризацией ядер в физические эксперименты, проводимые на ускорителе 70 ГэВ ИФВЭ, синхроциклотроне и синхрофазотроне ОИЯИ, ускорителе ПИЯФ и ускорителе Ядерного Центра Карлова университета.

На разработанных с непосредственным участием диссертанта мишенях выполнены следующие физические исследования:

1. Цикл экспериментов по измерению коэффициента корреляции поляризаций Спп при энергиях протонов 550-950 МэВ.

2. Цикл работ по экспериментальному исследованию асимметрии образования нейтральных пионов в реакции 7Г~ + р тт° + п при импульсе 40 ГэВ/с.

3. Исследование азимутальной асимметрии рождения 7г°-мезонов, образующихся в инклюзивной реакции тг~ + (1 >• тг° + X с поляризованными дейтронами.

4. Исследование поляризационных явлений в односпиновых рр-взаимодействиях при 70 ГэВ/с.

5. Исследование разности сечений Аат и Асг£ при низких энергиях.

6. Измерение разностей полных нейтрон-протонных сечений при значениях кинетической энергии нейтронов 1,20, 2,50 и 3,66 ГэВ.

Материал диссертации изложен в ШЕСТИ главах и ЗАКЛЮЧЕНИИ.

ПЕРВАЯ глава — ВВЕДЕНИЕ.

Во ВТОРОЙ главе кратко изложены основы метода получения сверхнизких температур путем растворения 3Не в 4Не. Применение метода в экспериментальной физике.

В ТРЕТЬЕЙ главе приводится обзор созданных в мире мишеней с замороженной поляризацией ядер дейтерия и водорода, приведено сравнение различных типов мишеней, изложены основные принципы и параметры.

В ЧЕТВЕРТОЙ главе дано описание и характеристики созданных в ЛЯП ОИЯИ поляризованных мишеней замороженного типа.

В ПЯТОЙ главе приводится описание, тепловые расчеты и характеристики мощного рефрижератора растворения 3Не в 4Не для мишеней с замороженной поляризацией ядер.

В ШЕСТОЙ главе рассмотрено применение, описанных выше мишеней, в экспериментах на ускорителях ЛЯП, ИФВЭ, ПИЯФ и КУ.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ сформулированы основные результаты диссертации.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработка, создание и результаты исследования криогенных систем мишеней с замороженной поляризацией ядер.

2. Предложение и реализация модификации протонной поляризованной мишени в дейтронный вариант.

3. Разработка, создание и результаты исследования мощного рефрижератора растворения 3Не в 4Не для мишени с замороженной поляризацией ядер.

4. Модификация поляризованной замороженной мишени (ANL-Saclay) в "передвижной" вариант и проведение первых экспериментов на ускорительном комплексе ЛВЭ ОИЯИ.

5. Использование разработанных поляризованных замороженных мишеней в физических экспериментах на ускорителях ОИЯИ, ИФВЭ, ПИЯФ и КУ (Прага).

АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИИ. Результаты работ, изложенные в диссертации, докладывались: на научных семинарах Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ и Института физики высоких энергий; на 7-ом Международном симпозиуме по поляризационным явлениям в физике высоких энергий (Протвино, 1986); на Международном рабочем совещании по твердотельным мишеням (Бонн, 1990); на Международных симпозиумах по спиновым явлениям при высоких энергиях (Блумингтон, США, 1994 и Амстердам, Голландия, 1996). Результаты работ опубликованы также в Сообщениях и Препринтах ОИЯИ на русском и английском языках и в рецензируемых журналах: ЖЭТФ, ПТЭ, ЯФ, J.Phys. Е: Sei. Instrum., Cryogenics, Nucí. Instr. & Meth., Z. Phys.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, Ю.Ф. Киселев, В.Н. Матафонов, Б.С. Неганов, Ю.А. Усов, "Протонная поляризованная "замороженная" мишень", Сообщения ОИЯИ 13-10253, 13-10257, Дубна, 1976.

2. N.S. Borisov, V.V. Kulikov, А.В. Neganov, Yu.A. Usov, "A Powerful 3He-4He Dilution Refrigerator for a Frozen Spin Target", Cryogenics 33, No.7 (1993) 738; in Proc. of the 11th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, Bloomington, 1994, p.545.

3. Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, А.Г. Володин, М.Ю. Либург, В.Н. Матафонов, А.Б. Неганов, Б.С. Неганов, Ю.А. Усов, "Поляризованная протонная "замороженная" мишень для вторичных пучков частиц высокой энергии", Сообщения ОИЯИ 1-80-90, Дубна, 1980.

4. N.A. Bazhanov, V.A. Efimovykh, O.Ya. Fedorov, S.I. Kalentarova, A.I. Kovalev,., Yu.A. Usov, E. Boschitz, B. Brinkmoller, M. Wefiler, "Vector Analysing Power гТц in the 7id —» pp Reaction in the Energy Region Tv = 350 450 MeV", Phys. Rev. С 47 (1993) 395.

5. И.А. Аввакумов,., Ю.А.Усов, Б.А.Хачатуров, "Поляризация в реакции перезарядки 7Г~ + р —)■ тг° + п в области малых передач импульса при 40 ГэВ/с", ИФВЭ, 80-94, 1980.

6. N.S. Borisov, E.I. Bunyatova, M.Yu. Liburg, V.N. Matafonov, A.B. Neganov, Yu.A. Usov, "Frozen Spin Polarized Deuteron Target 60 cm3 in Volume", J.Phys. E: Sci. Instrum. 21 (1988).

7. Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, М.Ю. Либург, В.Н. Матафонов, А.Б. Неганов, Ю.А. Усов, "Динамическая поляризация ядер дейтерия в полностью дейтерированных этандиоле и пропандиоле", Препринт ОИЯИ Р13-84-430, Дубна, 1984;

ЖЭТФ 87 (1984) 2234.

8. N.S. Borisov, V.N. Matafonov, A.B. Neganov, Yu.A. Plis, O.N. Schevelev, Yu.A. Usov, I. Jansky, M. Rotter, B. Sedlak, I. Wilhelm, G.M. Gurevich, A.A. Lukhanin, J. Jelinek, A. Srnka, L. Skrebek, "Target with a Frozen Nuclear Polarization for Experiments at Low Energies", Nucl. Instr. & Meth. A 345 (1994) 421; in Proc. of the 11th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, Bloomington, 1994, p.545.

9. J. Broz,., Yu.A. Usov et al., Z. Phys. A 354 (1996) 401; J. Broz,., Yu.A. Usov et al., Z. Phys. A 359 (1997) 23.

10. N.A. Bazhanov,., Yu.A. Usov, "A Movable Polarized Target for High Energy Spin Physics Experiments", Nucl. Instr. & Meth. A 372 (1996) 349;

F. Lehar,., Yu.A. Usov et al., Nucl. Instr. & Meth. A 356 (1995) 58;

N.A. Bazanov,., Yu.A. Usov, "Frozen Spin Solid Targets Developed at the Laboratory of Nuclear Problems (JINR, Dubna)", Nucl. Instr. & Meth. A 402 (1998) 484. .

11. J. Ball,.,Yu.A.Usov, "Proton and Neutron Polarized Targets for Nucleon-Nucleon Experiments at SATURNE-IF, Nucl. Instr. & Meth. A 381 (1996) 4.

7 Заключение

Ниже кратко сформулированы основные результаты, полученные автором или при его активном участии и вошедшие в диссертацию:

1. Разработаны, исследованы и реализованы несколько вариантов рефрижераторов растворения 3Не в 4Не с рекордными параметрами по холодопроизводительности, предельной температуре, надёжности работы, оптимально совмещенными в одной установке. Эти рефрижераторы явились основой впервые созданных в нашей стране действующих твёрдотельных поляризованных мишеней "замороженного" типа используемых в физических исследованиях в ПИЯФ, ИФВЭ, КУ (Прага).

2. Автором предложена и реализована модификация протонной поляризованной мишени в дейтронный вариант.

3. Разработан, исследован и создан мощный (> 100 мВт) рефрижератор растворения 3Не в 4Не для мишени объемом 120 см3 с замороженной поляризацией ядер. Результаты проведённого расчёта низкотемпературного теплообменника хорошо согласуются с полученными экспериментальными данными, что свидетельствует об оптимальности выбранной конструкции.

4. Применение созданных мишеней с замороженной поляризацией ядер водорода и дейтерия позволило провести широкий круг экспериментальных исследований физических параметров взаимодействия частиц, зависящих от спинового состояния ядер.Эти исследования были проведены на ускорителях ОИЯИ, ИФВЭ, ПИЯФ и КУ (Прага). Особый интерес представляют физические результаты по измерению разности сечений А а? и А полученные на ускорителе Карлова университета. Они позволили по новому взглянуть на ранее полученные данные в этой области энергий.

5. На основе поляризованной мишени (А]МЪ-8ас1ау) впервые реализован вариант из функционально связанных блоков установки.Это позволило создать "передвижной" вариант поляризованой мишени с возможностью в сжатые сроки перемещать мишень для работы на другом пучке.

Приношу свою искреннюю благодарность коллегам, в сотрудничестве с которыми были выполнены работы содержащиеся в диссертации: Н.С. Борисову, Э.И. Бунятовой, Ю.Ф. Киселёву, М.Ю. Либургу, В.Н. Матафонову, А.Б. Неганову, М.Ю. Казаринову, Б.А. Хачатуро-ву, Ю.А. Плису, И.Л. Писареву, А.И. Ковалёву, H.A. Бажанову, А.Н. Федорову, Е.С. Кузьмину и др.

За стимулирующие обсуждения затронутых в диссертации вопросов я благодарен И.М. Карнаухову, A.A. Луханину, Г.М. Гуревичу, А.П. Дзюбаку, А.Ф. Писареву и В.А. Жукову.

Выражаю свою признательность Ф. Легару, И. Вильгельму, Н.М. Пис-кунову, В.Г. Вовченко, С.Б. Нурушеву и В.Л. Соловьянову за организацию экспериментов на ускорителях ОИЯИ, ИФВЭ, ПИЯФ, Праги и Сакле.

Большой вклад в выполнении работ вложен техниками и механиками О.Н. Щевелёвым, В.Г. Коломийцем, А.О. Орловым, Р.Л. Хамидули-ным, Т.Ф. Павловой и др., за что автор выражает им свою искреннюю благодарность.

Автор глубоко благодарен В,П. Джелепову, H.A. Русаковичу, Ц.Д. Вылову, Ю.М. Казаринову, Б.С. Неганову, B.C. Румянцеву за многолетнюю и всесторонюю поддержку данных исследований.

1. T.J. Schmugge, C.D. Jeffries, Phys.Rev. 138 (1965) 1785.

2. Б.С. Неганов, "Получение сверхнизких температур и создание протонных и дейтронных поляризованных мишеней", в Трудах Международной конференции по электромагнитным взаимодействиям при низких и средних энергиях, Дубна, 1967, с.300.

3. Б.С. Неганов, Н.С. Борисов, М.Ю. Либург, "Метод получения сверхнизких температур, основанный на растворении 3Не в 4Не", Препринт ОИЯИ Р-2480, 1965;1. ЖЭТФ 50 (1966) 1445.

4. Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, Ю.Ф. Киселев, В.Н. Матафонов, Б.С. Неганов, Ю.А. Усов, "Протонная поляризованная "замороженная" мишень", Сообщения ОИЯИ 13-10253, 13-10257, Дубна, 1976;1. ПТЭ N 2 1978.

5. Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, А.Г. Володин, М.Ю. Либург, В.Н. Матафонов, А.Б. Неганов, Б.С. Неганов, Ю.А. Усов, "Поляризованная протонная "замороженная" мишень для вторичных пучков частиц высокой энергии", Сообщения ОИЯИ 1-80-90, Дубна, 1980.

6. Н.С. Борисов, Э.И. Бунятова, Ю.Ф. Киселёв, М.Ю. Либург, В.Н. Матафонов, Б.С. Неганов, А.Б. Неганов , Ю.А. Усов, "Мишени с "замороженной" поляризацией ядер водорода и дейтерия", Препринт ОИЯИ Р13-86-734, Дубна, 1986.

7. H. London, P.J. Ford and E. Mendoza, Phys. Rev. 128 (1962) 1992.

8. H.E. Hall, P.J. Ford and K. Tompson, Cryogenics 6 (1966) 80.

9. P.Das, R. De Bruyn Outboter, K.W. Taconis, in Proc. 9th. Int. Conf. on Low Temp. Phys., Plenum Press, London, 1965, p.1253.

10. G.Frossati, "Obtaining Ultralow Temperatures by Dilution of 3He into 4He", Jornal de Physique, Colloque 1-6 suppl. au N 8, tome 39, (1978) p.C6-1578.

11. E.M. lift, D.O. Edwards, R.E. Sarwinski, M.M. Skertis, "Solubility Curve and Molar Density of Dilute 3He-4He Mixtures", Phys.Rev. Lett. 19 (1967) 831.

12. Т.О. Niinikoski and F. Udo, Nucl. Instr. & Meth. 134 (1976) 219.

13. Т.О. Niinikoski and J.-M. Rieubland, "Large Dilution Refrigerators", in Proc. of the 9th Int. Cryogenic Engeneering Conference, Kobe, Japan, Butterworth and Co (Publ.) Ltd., 1982, p.580.

14. R. Bernard, P. Chaumette, P. Chesny, J. Deregel, R. Duthil, J. Fabre, C. Lesmond and G. Seite, "A Frozen Spin Target with Three Orthogonal Directions", Nucl. Instr. & Meth. A 249 (1986) 176.

15. P.Chaumette et al., "Progress Report on the Polarized Target for the Fermilab Spin Physics Facility", in Proc. 8th Int.Symp. on High Energy Spin Physics, Minneapolis, Minnesota, 1988.

16. N.S. Borisov, V.V. Kulikov, A.B. Neganov, Yu.A. Usov, "A powerful 3He-4He Dilution Refrigerator for a Frozen Spin Target", Препринт ОИЯИ P8-92-238, Дубна, 1992;

17. Cryogenics 33, No.7 (1993) 738.

18. J.C. Wheatly, O.E. Vilches, W.K. Abel, "Principles and Methods of Dilution Refrigeration", Physics 4 (1968) 1;

19. A.C. Anderson, D.O. Edwards, W.R. Roach, R.E. Sarwinski,

20. J.С. Wheatly, "Thermal and Magnetic Properties of Dilute Solutions of 3He in 4He at Low Temperatures", Phys. Rev. Lett. 17 (1966) 367.

21. O.B. Лоунасмаа, "Принципы и методы получения температур ниже 1 К" М., Мир, 1977.

22. J. Bardeen, G. Baum and D. Pines, "Effective Interaction of 3He Atoms in Dilute Solution of 3He in 4He at Low Temperatures", Phys.Rev. 156 (1967) 207.

23. B.C. Неганов, "О получении сверхнизких температур путем растворения 3Не в 4Не", Препринт ОИЯИ Р13-4014, Дубна, 1968; Автореферат докторской диссертации 8-81-193, ОИЯИ, Дубна, 1981.

24. R. Radebaugh, "Thermodynamics Properties of 3He-4He Solutions with Applications to the 3He-4He Dilution Refrigerator", Technical Note 364 (1968) 104.

25. M. Mertig et al., "Accumulation of Hydrogen Atoms in Low Temperature Storage Cell of a Polarized Hydrogen Gaz Jet Source", in Proc. of the 9th Intern. Symposium on High Energy Spin Physics, Bonn, 1990, p.164.

26. R.S. Raymond et al., in Proc. of the 8th International Symposium on High Energy Spin Physics, Minneapolis, 1988, AIP Conf. Proc., 187, 1989, p.1311.

27. V.N. Pavlov et al., Cryogenics 2 (1978) 115.

28. E. Matthias, R.J. Holliday, Phys. Rev. Lett. 17 (1966) p.893.

29. W. Heeringa, "A Brute-Force Polarization Proton Target", Int. Workshop on Polarized Target Materials and Techniques, Bonn, 1984, p.129.

30. A.S.Gribov, G.M.Gurevich, B.S. Dumesh, S.V. Topalov, "NORD-2 Facility for Experiments with Polaized Nuclei", Preprint INR 0907/96, Moscow, 1996.

31. T.O.Niinikoski, "Large-Scale Applications of Dilution Refrigerators" CERN-EP/83-127, 1983.

32. H.H.Atkinson, "The Technology of Present High Energy Polarized Target", Preprint RPP/N9, Rutherford Laboratory, 1966; D.Draghicescu, V.I. Lushchikov, V.G. Nikolenko, Yu.V. Taran and F.L. Shapiro, Phys. Letters 12 (1964) 334.

33. J.Ball et al., "Improvements of the Polarized Target for Nucleon-Nucleon Experiments at Saturne-2", in Proceedings of the 4th Int. Workshop on Polarized Target Materials and Techniques, Bonn, 1984, p.112.

34. J. Ball,. ,Yu.A.Usov, "Proton and Neutron Polarized Targets for Nucleon-Nucleon Experiments at SATURNE-II", Nucl. Instr. & Meth. A 381 (1996) 4.

35. J.Ball,. ,Yu.A.Usov. "Apparatus for the Measurement of Spin Dependent Observables in np and pp Elastic and Quasi-Elastic Scattering. Nucl. Instr. & Meth. A 327 (1993) 308.

36. Э.И. Бунятова, Автореферат кандидатской диссертации, ОИЯИ, Дубна, 1-89-75, 1989;

37. М.Ю. Либург, Автореферат, кандидатской диссертации, ОИЯИ, Дубна, 13-92-583, 1992.

38. Н.С. Борисов, Автореферат кандидатской диссертации, ОИЯИ, Дубна, 2000.

39. Т.О. Niinikoski, Proc. 14th Intern. Conf. on Low Temperature Physics, Helsinki, 1975 (North Holland, Amsterdam, 1975), vol.4, p.29.

40. A. Abragam and M. Goldman, Rep. Prog. Phys. 41 (1978) 395.

41. А.Н. Прокофьев,., Ю.А. Усов и др., ЯФ 58 (1995) 1740.

42. W. Meyer, "Present Status of Polarized Sold Targets", in Proc. of the 11th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, Bloomington, 1994, p.495.

43. A. Masaike, "Polarized Target with Dilution Refrigerator Why and How", ANL-HEP-PR-77-88, 1977.

44. J.M. Kyynarainen, M.P. Berglund and Т.О. Niinikoski, "The New SMC Dilution Refrigerator", in Proc. of the 11th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, Bloomington, 1994, p.555.

45. V. van der Brandt, J.A. Konter, S. Mango, M. Weftler, in Proc. 8th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, Minneapolis, 1988.

46. Ю.А. Усов, Ю.Ф. Киселев, "Авторское свидетельство СССР" N 918732 от 7.12.1980г. Бюлл. ОИПОТЗ N 13, 1982.

47. А.А. Беляев и др., "Широкоапертурная поляризованная протонная мишень с произвольной ориентацией вектора поляризации", ЦНИИ-атоминформ, Москва, 1985, 18 е., Препринт ХФТИ 86-5.

48. Н. Dutz et al., "The Bonn Frozen Spin Target for Experiments with Real Photons", in Proc. of the 9th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, Bonn, 1991;

49. Nucl. Instr. & Meth. A 340 (1994) 272.

50. S. Isagava, S. IshimoTO, A. Masaike and K. Morimoto, KEK-Preprint 77-9, 1997.

51. H. Dutz et al., "A New Frozen Spin Target for the Measurement of the Gerasimov-Drell-Hearn Sum Rule", in Proc. of the 11th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, 1994, Bloomington, p.583.

52. N.A. Bazhanov ,., Yu.A. Usov, "A Movable Polarized Target for High Energy Spin Physics Experiments", Nucl. Instr. & Meth. A 372 (1996) 349;

53. F. Lehar,., Yu.A.Usov et al., Nucl. Instr. & Meth. A 356 (1995) 58; CERN Courier 35 7 October 1995, p.18.

54. H. Glattli, "Polarized Nuclei: Beyond the Hydrogens", in Int. Workshop on Polarized Sources and Targets, Montana, Switzerland, 1986.

55. P. Roubeau, Cryogenics August 1966, p.207.

56. P.P.J. Delheij et al., in Proc. of the 7th Workshop on Polarized Targets Materials and Techniques, Bad Honnef, Germany, 1994.

57. Y.K. Scmertzidis et al., in Proc. of the 7th Workshop on Polarized Targets Materials and Techniques, Bad Honnef, Germany, 1994.

58. H.B. Stuhrman et al., in Proc. of the 7th Workshop on Polarized Targets Materials and Techniques, Bad Honnef, Germany, 1994.

59. Л.Б. Парфенов, B.C. Неганов, Препринт ОИЯИ 13-4143, Дубна, 1968;

60. B.C. Неганов, Л.Б. Парфёнов, В.И. Лущиков, Ю.В. Таран, "Динамическая поляризация протонов при 0,5 К", ЖЭТФ 5 (1963) 394; В.И. Лущиков, Ю.В. Таран, Ф.Л. Шапиро., "Поляризованная протонная мишень, как поляризатор нейтронов", Сообщения ОИЯИ РЗ-4409, 1969.

61. Н.С. Борисов и др., "Динамическая поляризация протонов в полиэтилене при сверхнизких температурах", Препринт ОИЯИ Р6-7408, Дубна, 1973.

62. Б.С. Неганов, В.Н. Павлов, Н.С. Борисов, "Авторское свидетельство СССР", N 579508 от 19.11.75г. Бюлл. ОИПОТЗ N 41 (1977) с.140.

63. Ю.Ф. Киселев, В.Н. Матафонов, ОИЯИ, Р13-10101, Дубна, 1976.

64. Н.С. Борисов, Ю.Ф. Киселев, В.Н. Матафонов, ОИЯИ, 13-10101, Дубна, 1975.

65. Э.И. Бунятова и др., "Исследование методом ЭПР стабильного комплекса хрома (V) в различных растворителях", Препринт ОИЯИ 12-82-732, Дубна, 1982.

66. М.М. Бурхин, В.П. Данынин, А.Г. Дайковский, Ю.Ф. Киселев,

67. A.П. Мещанин, B.C. Неганов, С.Б. Нурушев, Ю.И. Португалов,

68. B.JI. Рыков, "Электромагнит для "замороженной" поляризованной протонной мишени", Препринт ИФВЭ, ОЭФ 79-94, Серпухов, 1979.

69. М.Ю. Либург, В.Н. Матафонов, "Систематические ошибки при измерении поляризации мишени методом ф~метра", ОИЯИ, Р13-81-365, Дубна, 1981.

70. А.Б. Неганов, ОИЯИ, 8-85-291, Дубна, 1985.

71. N.S. Borisov, E.I. Bunyatova, M.Yu. Liburg, V.N. Matafonov, A.B. Neganov, Yu.A. Usov, "Frozen Spin Polarized Deutron Target 60 cm3 in Volume", Препринт ОИЯИ Pl-85-292, Дубна, 1985;

72. J.Phys. E: Sei. Instrum. 21 (1988) 1179.

73. Yu.F. Kiselev et al., "A Medium Size Polarized Deuteron Target", Nucl. Instr. & Meth. 220 (1984) 399.

74. H.C. Борисов, Э.И. Бунятова, М.Ю. Либург, В.Н. Матафонов, А.Б. Неганов, Ю.А. Усов, "Динамическая поляризация ядер дейтерия в полностью дейтерированных этандиоле и пропандиоле", ЖЭТФ 87 (1984) 2234.

75. E.I. Bunyatova, N.N. Bubnov, "Synthesis of Chromium (V) Complex on the Basis of Deuterated Ethandiol for a Polarized Deuteron Target", Nucl Insr. & Meth. 219 (1984) 297.

76. М.Ю. Либург, "Определение поляризационных параметров дей-тронной поляризованной мишени по экспериментальным данным", ОИЯИ, Р13-88-308, Дубна, 1988.

77. В.Д.Апокин,., Ю.А. Усов и др., "Первые результаты по измерению азимутальной асимметрии рождения 7г-мезонов в области фрагментации пучка на поляризованных дейтронах", ИФВЭ, 8879, Серпухов, 1988.

78. В.Д. Апокин,., Ю.А. Усов и др., "Спиновая асимметрия кумулятивных протонов в реакциях 7rd p(9Q°)X и Kd t—р(90°)Х при 40 ГэВ/с на поляризованной дейтронной мишени", Ядерная физика 56 (1993) 82.

79. С.Е. Allgower,., Yu.A. Usov et al., Eur. Phys. J. С 5 (1998) 453.

80. CERN COURIER, Volume 35, N 7, October 1995, p.18; Scintillation-2, CEA, Juin 1995, p.6.

81. B.P. Adiasevich,., Yu.A. Usov et al., Z. Phys. С 71 (1996) p.65; C.E. Allgower,., Yu.A. Usov et al., "Angular Dependence of pp Spin Correlation and Rescattering Observables between 1,80 and 2,10 GeV", Eur. Phys. J. CI (1998) 131;

82. C.E. Allgower,., Yu.A. Usov et al., "The pp Elastic Scattering Analysing Power Measured with the Polarized Beam and the Unpolarized Target Between 1,98 and 2,80 GeV", Nucl. Phys. A 637 (1998) 231.

83. N.G. Anishchenko,., Yu.A. Usov et al., "Superconducting Polarizing Magnet for a MOVABLE POLARIZED TARGET", Preprint JINR E13-98-197, Dubna, 1998.

84. Ю.Ш. Багатурия,., Ю.А. Усов и др., "Измерение поляризации и параметра D в упругих np-столкновениях при энергии 600 МэВ", ОИЯИ, Р12-143, Дубна, 1979;

85. Ю.Ш. Багатурия,., Ю.А.Усов и др., "Установка для измерения поляризации и параметра D в обменном тгр-рассеянии при энергии 600 МэВ", ОИЯИ, 13-80-97, Дубна, 1980.

86. Н.С. Борисов,., Ю.А. Усов и др., "Измерение коэффициента корреляции поляризаций Спп в упругом рр-рассеянии при энергии 610 МэВ", ЖЭТФ 72 (1977) 405.

87. Н.С. Борисов,., Ю.А. Усов и др., "Измерение коэффициента корреляции поляризаций Спп в упругом рр-рассеянии при энергиях 550-630 МэВ", ЖЭТФ 73 (1977) 1679.

88. Н.С. Борисов,., Ю.А. Усов и др., "Установка для измерений параметров корреляции спинов в упругом протон-протонном рассеянии (анализатор коррелированных совпадений -АКС )", Препринт ЛИЯФ 1210, Ленинград, 1986.

89. И.А. Аввакумов,., Ю.А. Усов, Б.А. Хачатуров, "Поляризация в реакции перезарядки 7г~ + р —> ж0 + п в области малых передач импульса при 40 ГэВ/с", Preprint ИФВЭ 80-94, 1980.

90. И.А. Аввакумов,., Ю.А. Усов и др., "Установка "ПРОЗА" для исследования поляризационных эффектов в зарядовообменных процессах", Препринт ИФВЭ 81-15, ОЭФ, Серпухов, 1981.

91. I. Wilhelm, P. Murali and Z. Dolezal., Nucl. Insr. & Meth. A 317 (1992) 553.

92. W.S. Wilburn et al., Phys. Rev. Lett. 71 (1993) 1982.

93. W. Tornow, in Proc 8th Int. Conf. on Polarization Phenomena in Nuclear Physics, Bloomington, 1994.

94. M. Schoberl et al., Nucl. Phys. A 489 (1988) 284.

95. P. Doll et al., in Proc. Int. Conf. on Few-Body Problems in Physics, Vancouver, (TRI-89-2), 1989, p.C16.

96. M. Ockenfels et al., Nucl. Phys. A 526 (1991) 109.

97. R.A. Arndt et al., Phys. Rev. С 29 (1994) 1207; R.A. Arndt et al., Phys. Rev. С 56 (1997) 3005.

98. ИТ. Алексеев,., Ю.А. Усов, "Исследование поляризационных параметров в бинарных реакциях рождения странных частиц 7гр —»> КА(Е) на ускорителе ИТЭФ (Предложение эксперимента)", Препринт ИТЭФ 41-97.

99. The COMPASS Collaboration, Proposal, CERN/SPSLC 96-14.

100. Yu. Arestov et al., "The Twist-3 Induced Asymmetries in Interactions at 70 GeV/c (Exp. RAMPEX)", SPIN-96, Book of Abstracts, p.99.