Строительство коллайдера

Как коллайдер поможет пролить свет на процессы возникновения Вселенной.
Строительство коллайдера

25 марта в Дубне был заложен первый камень стройки коллайдера NICA. О том, как коллайдер поможет пролить свет на процессы возникновения Вселенной и как с его помощью ученые хотят воссоздать «мини-большой взрыв» в лаборатории, рассказывает отдел науки «Газеты.Ru».

25 марта началась реализация мегапроекта NICA (Nuclotron Ion Collider Acility) — в 2013 году этот проект вошел в число шести крупных научно-исследовательских проектов класса мегасайенс с международным участием на территории России.

22 марта в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) прошла пресс-конференция, на которой было объявлено о сроках реализации.

Коллайдер NICA создается на базе ускорителя «Нуклотрон», построенного в 1993 году. Для планируемых экспериментов создаются детекторы MPD и BM@N.

Первый будет расположен в точке столкновения пучков коллайдера NICA, второй — на выведенном пучке укорителя «Нуклотрон». Эти уникальные установки сопоставимы по масштабу с детекторами Большого адронного коллайдера в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН).

В пятницу, 25 марта, был заложен первый камень стройки. Первый запуск коллайдера запланирован на конец 2017 года: сначала в строй будет введен детектор BM@N. Сам коллайдер с детектором MPD заработает к концу 2019 года. Директор ОИЯИ Виктор Матвеев отметил, что в реализации проекта уже сейчас участвуют 16 научных организаций из России и 79 — из других стран мира. Договоры о сотрудничестве подписаны с такими странами, как Франция, Германия, Италия, ЮАР, Белоруссия, планируется партнерство с Китаем. Президент Российской академии наук Владимир Фортов также отметил важность международного сотрудничества в подобных проектах: «Дубна — уникальное образование. Реальный международный центр, один из первых. В нем многое сделано, но, что важно, центр остается молодым, в нем работают молодые люди, молодые установки, молодые идеи». Фортов подчеркнул важность проекта NICA, который, по словам президента РАН, «даст уникальную информацию о ранних этапах существования Вселенной».

Основная цель этого проекта — поиск новых состояний в ядерной материи. Для этого будут использованы установки, имеющие наиболее оптимальные характеристики, которые позволят достигнуть максимальных барионных плотностей.

По современным теоретическим представлениям материя может находиться в нескольких состояниях: адронном, кварк-глюонном и так называемой смешанной фазе, состоящей из композиции первых двух состояний.

Кварк-глюонная материя и ее переход в привычный для нас мир частиц могут быть воссозданы в экспериментах на ускорителях путем столкновения тяжелых ионов.

Для этого нужны не очень высокие по современным понятиям энергии столкновения — всего лишь порядка 10 ГэВ. Это гораздо меньше, чем энергии Большого адронного коллайдера и релятивистского коллайдера тяжелых ядер (RHIC) из Брукхейвенской национальной лаборатории, расположенной близ Нью-Йорка (США). Для сравнения, на БАК сейчас проходят столкновения протонных пучков с энергией 8 ТэВ.

Авторы называют проект NICA «Вселенной в лаборатории». «Главная задача проекта NICA — изучение плотной барионной материи в той области энергий, где она достигает максимальной плотности, — рассказывает директор лаборатории физики высоких энергий (ЛФВЭ) ОИЯИ Владимир Кекелидзе. — Вторая задача — изучение спиновой структуры нуклонов.

Мы хотим воссоздать «мини-большой взрыв» в лаборатории. В первые миллисекунды после Большого взрыва произошло формирование нашего мира.

То, что было в самом начале, – это кварк-глюонная плазма, кирпичики мироздания, которые изучают в ЦЕРН. Как из этих кирпичиков мироздания родился тот мир, в котором мы живем, как возникли протоны и нейтроны, мы хотим воссоздать в нашей лаборатории, сталкивая атомы золота». Лауреат Нобелевской премии по физике 2004 года Дэвид Гросс, присутствовавший на церемонии начала строительства, также отметил, что впечатлен масштабом предстоящих исследований: «Будет интересно понять, как вели себя кварки в условиях ранней Вселенной», — отметил ученый.

Это не единственный в мире проект по изучению барионной материи. В США уже введен в строй ионный коллайдер RHIC. Однако он не позволяет достичь нужной барионной плотности, подобной веществу нейтронной звезды.

В Германии разрабатывается проект FAIR. FAIR — это коллайдер с фиксированной мишенью, в нем пучок частиц ударяется по мишени, при этом часть энергии тратится на движение системы, что приводит к потерям энергии. В коллайдере NICA два пучка сталкиваются между собой, что энергетически выгодно, однако сложно точно совместить пучки для достижения большой светимости — высокой интенсивности сигнала распада.

На вопрос корреспондента отдела науки о том, поможет ли проект NICA пролить свет на загадки темной энергии и темной материи, Кекелидзе ответил:

«Напрямую проект NICA не связан с этими понятиями, но поскольку мы будем проводить эксперименты с высокой барионной плотностью, возможно, мы найдем что-то проливающее свет на эти вопросы. Речь идет о темной материи, а не о темной энергии».

По словам вице-директора ОИЯИ Рихарда Ледницки, стоимость проекта NICA составляет более $500 млн. 80% бюджета оплачивает Россия. Проект NICA международный. Оборудование и программное обеспечение разрабатывают специалисты из Украины, Германии, Италии и других стран. В 2010 году был подписан договор с ЦЕРН о взаимовыгодном сотрудничестве.

В то же время многие компоненты изготавливаются в России. В ОИЯИ действует завод по изготовлению сверхпроводящих магнитов, в том числе для NICA.

Проект имеет множество инновационных приложений, помимо фундаментальной науки. Установки ОИЯИ позволяют исследовать влияние ионных пучков на организм живых существ. Развивается адронная терапия, направленная на лечение рака.

Источник: www.gazeta.ru

Комментарии
Комментарии