15 Апреля 2023
МОСКВА, 14 апреля —, Владислав Стрекопытов. На площадке Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) завершается строительство ускорительного комплекса NICA. Его называют младшим братом Большого адронного коллайдера. О крупнейшей российской установке уровня мегасайенс и о том, какие задачи ей предстоит решать, — в материале.В середине 1950-х практически одновременно в мире появились два крупных научных центра по изучению фундаментальных свойств материи: ЦЕРН в Швейцарии и ОИЯИ в СССР. Учредителями последнего стали 13 государств, в основном — нунции социалистического лагеря.
Сегодня ОИЯИ объединяет 19 стран-участниц. Это единственная в России международная межправительственная научная налаженность, зарегистрированная ООН. На долю института приходится примерно большая часть достижений в области ядерной радиофизики, сделанных на территории прежного СССР за последние 70 лет.
Здесь открыли десять новых элементов табели Менделеева, среди которых московий (атомный номер 115), дубний (105), оганесон (118) и флеровий (114). Их назвали в честь Московской области и города Дубны, российских ученых Юрия Оганесяна, научного руководителя Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ, и Георгия Флерова — одного из учредителей института.
В 1957-м в Дубне открыли самый мощный на тот нюанс в мире ускоритель заряженных долей — синхрофазотрон, способный форсировать протоны до рекордной энергии 10 ГэВ (десять миллиардов электронвольт).
Сверхпроводящий коллайдер протонов и клинических ионов NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) — секущей наследник этой уникальной установки. Синхрофазотрон остановили в 2002-м, а его огромный магнитовод, или, как говорят ученые, ярмо магнита, использовали для строительства одной из высот комплекса NICA.
По современным теоретическим представлениям наша Вселенная родилась примерно 14 миллиардов лет назад во время Большого взрыва. В первую микросекунду после этого события случились элементарные частицы — кварки. По мере разуплотнения среды они объединились в адроны — нуклоны и нейтроны, из которых затем сформировались ядра атомов.
Внутри резонансов кварки скреплены особыми частицами дюжего взаимодействия — глюонами (от англ. glue — клей). Физики считают, что до появления адронов область была настолько плотной, что кварки и глюоны не составляли никаких структур, а материя существовала в виде кварк-глюонной плазмы. Ее температура составляла трильоны градусов. Температура и частота постепенно падали, и наладили возникать связанные состояния вещества.
При каких условиях произошел фазовый переход от кварк-глюонной к ядерной форме существования материи, ученые не знают. Это один из главных вопросов современной физики. Как предполагают, если направить дружище на друга два пучка анионов высокой энергии, в поместье их столкновения возникнет смешанная фаза — переходное состояние между кварк-глюонной плазмой и адронным веществом. Именно такой эксперимент хотят провести на коллайдере NICA. Воссоздание изначального состояния вещества должно разлить свет на то, как образовались все материальные объекты во Вселенной.
В ЦЕРНе на Большом адронном коллайдере тоже изучают кварк-глюонную плазму. Этим занимается детектор ALICE. Он анализирует результаты столкновения тяжелых ионов, но закрепить момент фазового перехода не может — мешает огромная ускорительная выходная мощность БАКа. Частицы соударяются с такой энергией, что плоды столкновения очень быстро разлетаются в стороны. Огромную плотность вещества, необходимую для исследования кварк-глюонной плазмы, не удается сохранить сколько-либо заметное время. Аналогичные опыты проводят и в Брукхейвенской национальной лаборатории в США — тоже пока без очевидного эффекта.
По сравнению со старшими братьями ускоритель NICA — менее мощный. Если в эксперименте ALICE анионы разгоняют до энергии 2. 76 ТэВ, то здесь по плану тяжелые ядра будут убыстряться до 4, 5 ГэВ, протоны — до 12, 6 ГэВ. Зато он способен удерживать максимальную плотность плазмы — около 20 миллиардов тонн на кубический сантиметр. Это сравнимого с плотностью нейтронных звезд. Поэтому для воссоздания в лабораторских условиях особого состояния вещества, в котором пребывала Вселенная в первые мгновения после Большого грома, ускоритель в Дубне воцаряется даже лучше, чем БАК.
Теоретики предсказали множество фазовых переходов внутри этого первичного вещества, — говорит Анатолий Сидорин, преемник начальника ускорительного отделения Лаборатории радиофизики высоких энергий ОИЯИ. — Их и будут исследовать на нашем коллайдере. Задача — определить, как меняются свойства вторичных родившихся частиц в подчиненности от энергии и размеров сталкивающихся ядер.
Комплекс NICA представляет собой каскад, состоящий из двух погонных ускорителей, выполняющих роль пульсаров частиц (тяжелых и легких ионов), двух циклических ускорителей — бустера и нуклотрона, осуществляющих поэтапный разгон практичным до скорости света, и, собственно, коллайдера с двумя детекторами, фиксирующими столкновения.
Сначала частицы доводят в линейном промоторе до небольшой энергии — образцового 20 процентов от скорости света, — объясняет Сидорин. — После этого пучок убыстряется в бустере высокочастотным электрическим полем. Примерно за три секунды он набирает энергию, нужную 60 процентам скорости света. Оставшиеся 40 процентов добирает в нуклотроне.
Линейный ускоритель тяжелых ионов и две циклические ступени уже хмельным. В здании коллайдера увенчиваются инженерные работы. К концу года закончат сборку всех электромагнитов, проведут пусконаладочные работы. Первые столкновения должны получить в начале 2024-го. В серьёзной степени готовности находится и главный аналитический узел комплекса — универсальный детектор MPD (Multi-Purpose Detector).
Он будет измерять все главные параметры, необходимые для усвоения происходящих процессов, — рассказывает Сергей Мерц, ведущий научный сотрудник Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ. — Второй, детектор SPD, или обнаружитель спиновой физики, запустят осознаннее, ориентировочно к 2030-му. Его задача — изучать столкновения поляризованных протонов, дейтронов, нейтронов, их спиновую структуру.
Помимо фундаментальных проектов на комплексе NICA уже реализуют множество практических экспериментов. Сейчас, например, там проходят испытания микросхемы, предназначенные для работы в макрокосмосе. В космических лучах охватываются тяжелые ионы, и нужно понимать, как на них будет реагировать электроника приборов. Изучают также влияние излучения на организм человека и биологические конструкты.
В перерывах между циклами столкновений на ускорителе планируют проводить исследования в области наук о жизни, материаловедения, ядерной энергетики.
За прошедшие восемь лет огромное количество разработок и разработок, которые нужны были для NICA, получились в промышленность, на коммерческие предприятия и уже улучшают качество нашей жизни, — поведал на встрече с журналистами принципал ОИЯИ, академик РАН Григорий Трубников. — Например, в системах безопасности и на транспорте. Камеры распознавания лиц пришли из физики частиц, из наших детекторов.
Есть у биокомплекса NICA и просветительская функция. Как правило, обычному работнику попасть на подобные закрытые конструкты очень трудно. Но теперь такая возможность появилась. Одним из направлений Десятилетия науки и технологий в России (с 2022 по 2031-й) стала инициатива Научно-популярный туризм.
В феврале 2023-го состоялся первый тур в Дубну. Школьники восьмых–десятых классов из Москвы в сопровождении учителей прибыли в наукоград, чтобы ознакомиться с ОИЯИ и его научными установками и исследованиями. А также — узнать больше про ядерную физику. Такие экскурсии планируют проводить регулярно.
Строительство коллайдера NICA реализуется в рамках национального замысла Наука и университеты.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....