Современные проекты линейных коллайдеров выдвигают жёсткие требования к параметрам пучков в месте встречи, таким, как поперечные размеры и длина банча, стабильность и пространственное положение пучков. В наступающем десятилетии, будут построены электронные и позитронные линейные ускорители для линейных коллайдеров высокой энергии (TESLA, CLIC, JLC/NLC, GLC) и для четвертого поколения рентгеновских источников (TESLA FEL, LCLS, Spring 8 FEL). Каждый проект подразумевает широкий круг работ по развитию инструментария для диагностики пучков. В таблице показана динамика развития параметров пучка от Линейного коллайдера в SLAC (SLC) к проектам следующих поколений. Как видно, фактор 10 является типичной характеристикой повышения требований к параметрам пучков.

В 2003 году Томская группа в составе двух человек была включена в состав исполнителей проекта GLC для развития средств диагностики пучков. Это оказалось возможным в результате успешного цикла работ по невозмущающей диагностике, выполненных на выведенном пучке ускорителя KEK ATF (Япония) в составе Российско-Японской коллаборации.

В рамках международной коллаборации по спиновой физике (США, Италия, Германия, Россия и др.) лаборатория занималась разработкой методов поляриметрии пучка протонов. Нами был разработан метод измерения поляризации протонов на основе реакции упругого рассеяния поляризованных протонов на поляризованных электронах. Также были предложены конкретные схемы поляриметров для RHIC и других коллайдеров, как на основе pe-рассеяния, так и на основе эффекта Примакова.

Приводим наиболее значимые результаты, полученные силами лаборатории в коллаборации с кафедрой прикладной физики ФТФ (ныне ФТИ):

1. Впервые зарегистрировано оптическое дифракционное излучение релятивистских электронов.
   • И.Е. Внуков, Б.Н. Калинин, Г.А. Науменко, Д.В. Падалко, А.П. Потылицын, О.В. Чефонов. Экспериментальное обнаружение оптического дифракционного излучения. Письма в ЖЭТФ 67 10 (1998) 760-764
2. Впервые продемонстрирована возможность измерения поперечных размеров отдельных электронных сгустков микронных ультрарелятивистских (с энергией более 1 ГэВ) пучков с использованием свойств дифракционного излучения без искажения характеристик электронного пучка (невозмущающая диагностика).
   • Pavel Karataev, …, Gennady Naumenko, Alexander Potylitsyn, …. Beam-Size Measurement with Optical Diffraction Radiation at KEK Accelerator Test Facility. PRL 93, 244802 (2004) 1-4
3. Выполнено измерение расходимости и профиля электронного пучка с энергией 6.2 МэВ за один импульс ускорителя на основе оптического переходного излучения с использованием коммерчески доступной видеокамеры.
   • A.N. Aleinik, O.V. Chefonov, B.N. Kalinin, G.A. Naumenko, A.P. Potylitsyn, G.A. Saruev, A.F. Sharafutdinov, W. Wagner. Low-energy electron-beam diagnostics based on the optical transition radiation. NIM B 201 (2003) 34–43
4. Продемонстрировано невозмущающее измерение длины электронных сгустков на основе когерентного излучения Смита-Парселла без использования внешних спектрометров.
   • B.N. Kalinin, D.V. Karlovets, A.S. Kostousov, G.A. Naumenko, A.P. Potylitsyn, G.A. Saruev, L.G. Sukhikh. Comparison of Smith–Purcell radiation characteristics from gratings with different profiles. NIM B 252 (2006) 62–68

Проведённые исследования позволили сформировать новое направление в диагностике пучков современных ускорителей. В настоящее время в коллаборации с Германским научным центром “DESY” продолжается совместная работа по созданию средств диагностики электронных пучков современных лазеров на свободных электронах.