В России началось строительство сверхпроводящего коллайдера класса мегасайенс NICA
Дата публикации: 26 марта 2016 года в 13:32.
Категория: Экономика.
Проект колладера в Дубне
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 член-корреспондента РАН, вице-директора ОИЯИ Григория Трубникова, 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 itcnm 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.
«Нуклотрон»
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.
Ионный ускоритель
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.
Завод по изготовлению сверхпроводящих магнитов
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: «Сделано у нас»