Зачем строят коллайдер?

В ноябре в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) стартовали Дни открытых дверей. Ученые покажут ряд новейших разработок, в числе которых значится уникальный коллайдер NICA. По мнению ученых, аппарат позволит пролить свет на процессы возникновения Вселенной и поможет воссоздать «мини-Большой взрыв» в лабораторных условиях. О других особенностях научного чуда рассказывает телеканал «360». В 2016 году президент России Владимир Путин включил коллайдер NIСA в список научных мегапроектов. Название ускорителя было выбрано в 2008 году и имеет прямую ассоциацию с греческой богиней победы. Разработка проекта началась в 2005–2006 годах, а строительство — в 2013-м. Как сообщается на сайте, посвященном коллайдеру, аппарат будет полностью введен в строй в 2023 году. Длина ускорителя составляет 503 метра — туда входят периметр, два кольца и две точки пересечения, в которых сталкиваются частицы. Ориентировочная стоимость проекта оценивается более чем в 500 миллионов долларов. Большая часть этой суммы — около 80% — оплачивается из госбюджета. Остальные средства вкладывают коммерческие инвесторы, в числе которых значатся бизнесмены из Италии, Германии и США. Коллайдер создается на базе ускорителя «Нуклотрон», который был построен в Дубне еще в 1993 году. Для планируемых экспериментов конструируются детекторы MPD и BM@N. Первый будет расположен в точке столкновения пучков коллайдера NICA. Это уникальная по мировым масштабам экспериментальная установка, сравнимая с детекторами на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН. Она позволит проводить фундаментальные исследования материи с экстремальными плотностями и температурами. На одном из них в марте текущего года ученым уже удалось провести первыйэксперимент по сталкиванию пучков тяжелых ионов. В работе приняли участие ученые из США, Израиля, Германии и Франции. Как рассказали «360» ученые, проект позволит понять, как в первые мгновения после Большого взрыва во Вселенной образовались протоны и нейтроны, а также поможет больше узнать о поведении вещества в области сверхвысоких энергий в состоянии кварк-глюонной плазмы. Проект NICA является передовым и впервые запускается в России в подобном масштабе, отметил в беседе с «360» сотрудник Объединенного института ядерных исследований в Дубне, директор лаборатории физики высоких энергий имени В. И. Векслера Владимир Кекелидзе. По его словам, проект представляет собой целый комплекс ускорителей и экспериментальных разработок, которые решают ряд актуальных задач в современной физике. «Главная задача проекта NICA — изучение плотной барионной материи в той области энергий, где она достигает максимальной плотности. Подобная плотность в настоящее время существует только в недрах нейтронных звезд ядерной материи, которые образуется при столкновении двух звезд», — объяснил собеседник «360». Вторая задача состоит в изучении спиновой структуры нуклонов, подчеркнул ученый. «Также на коллайдере находится ряд каскадных ускорителей, на которых будут изучаться другие научные программы, включая прикладные. Мы хотим воссоздать „мини-большой взрыв“ в лаборатории», — отметил Кекелизде. Помимо России, разработками в этой области занимаются ученые из США и Германии. Так, в Штатах уже введен в строй ионный коллайдер RHIC. Однако его конфигурация пока не позволяет достичь нужной барионной плотности, подобной веществу нейтронной звезды. В Германии также разрабатывается похожий проект под названием FAIR. Он представляет собой коллайдер с фиксированной мишенью, в нем пучок частиц ударяется по мишени, при этом часть энергии тратится на движение системы, что приводит к потерям энергии. При этом в российском коллайдере NICA два пучка сталкиваются между собой, что энергетически более выгодно. «Однако сложно точно совместить пучки для достижения большой светимости — высокой интенсивности сигнала распад», — подчеркнул Кекелизде. Вдобавок часть установок NICA позволяют исследовать влияние ионных пучков на организм живых существ. Результаты таких исследований дают стимул развитию адронной терапии, направленной на лечение раковых заболеваний у людей. ОИЯИ в Дубне стал первым в России центром, где была создана установка по протонной медицине, отметил в разговоре с «360» директор по науке кластера ядерных технологий Фонда Сколково Александр Фертман. По его словам, в институте занимаются развитием биомедицины, где изучают влияние тяжело заряженных частиц на клетки организма. «NICA, без сомнения, считается прорывом в науке. Коллайдер дает возможность проводить экспериментальные исследования в физике высокой энергии, что позволяет на равных говорить с мировыми лидерами в этой области. Плюс проект позволит воспитать новый кадровый состав талантливых ученых, что даст толчок для развития государства в целом», — резюмировал собеседник «360».