В подмосковной Дубне началось строительство коллайдера NICA
В наукограде Дубна, на территории международного Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) состоялась церемония закладки первого камня в основание комплекса строительных зданий и сооружений российского сверхпроводящего коллайдера класса мегасайенс NICA.
Экспериментальная программа на ускорительно-экспериментальном комплексе NICA будет очень широкой. Исследования свойств барионной материи в экстремальных условиях и ее фазовых переходов, изучение природы спина нуклона и поляризационных явлений. Инновационно-исследовательские работы в области материаловедения и создания новых материалов. Медицины и пучковой терапии, радиобиологии, электроники, исследований по тематике программ Роскосмоса, утилизации и переработки радиоактивных расходов, создания новых безопасных источников энергии, криогенной техники.
По мнению Григория Трубникова, член-корреспондента РАН, вице-директора ОИЯИ, NICA будет первым проектом в России, который официально обретет статус мега-сайенс проекта. Важно, что NICA получит государственную поддержку. Всё это даст колоссальный импульс к развитию, даст сигнал странам, которые не являются странами-участницами ОИЯИ, но хотят участвовать в проекте NICA. Ряд стран, таких как Китай, Италия, Германия и Южная Африка, уже сегодня готовы присоединиться к проекту.
Первый запуск планируется произвести через три года, а на полную мощность комплекс должен заработать к 2023 году. Это один из самых амбициозных научных проектов России. Наша страна берет на себя основные расходы. Но серьезный вклад вносят и зарубежные учредители института — 18 государств и еще 6 стран, которые являются ассоциированными членами.
Целью проекта «Комплекс сверхпроводящих колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA» является создание ускорительно-экспериментальной базы мирового уровня для проведения фундаментальных исследований сверхплотного ядерного вещества, спиновой структуры адронов, а также для выполнения широкого спектра инновационных и прикладных работ.
Коллайдер позволит ускорять и сталкивать тяжелые ядра, вплоть до золота, с рекордными параметрами в требуемом диапазоне энергий, обеспечит столкновения поляризованных ядер. Комплекс состоит из трех крупных блоков — ускорительного, научно-исследовательского, инновационного.
Ускорительный блок включает уже функционирующие источники ядер, в том числе поляризованных, линейный ускоритель и кольцевой ускоритель Нуклотрон, запущенный в 1993 году. Последний основан на криогенных технологиях, разработанных в Дубне, и является вторым по мощности сверхпроводящим ускорителем в Европе после Большого адронного коллайдера.
В научно-исследовательском блоке предусматривается развитие существующей экспериментальной базы на пучках Нуклотрона — установка BM@N, и создание детекторов для коллайдера NICA — многоцелевой детектор MPD и детектор для экспериментов с поляризованными ядрами SPD. При создании ускорительных и детекторных элементов используется опыт, накопленный при подготовке экспериментов на Большом адронном коллайдере в Европейском центре ядерных исследований, а также в научно-исследовательских лабораториях США, Европы и Японии, следует из пресс-релиза.
Инновационный блок включает существующие зоны, которые будут развиты и дополнены новыми для проведения прикладных исследований в различных областях, в том числе альтернативной ядерной энергетики, углеродной лучевой терапии, тестирования на пучках ионов высоких энергий электронных компонентов и биологических объектов в рамках космических программ. Для проведения этих работ привлекаются высокотехнологичные отрасли промышленности России.
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.
.png){kind=icon}
