NICA (Nuclotron based Ion Collider
Facility) - это новый ускорительный комплекс, который создается на базе
Объединенного института ядерных исследований (Дубна, Россия) с целью
изучения свойств плотной барионной материи. Это позволит воссоздать в
лабораторных условиях состояние вещества, в котором пребывала Вселенная
первые мгновения после Большого взрыва. Комплекс NICA - один из шести
проектов масштаба мегасайнс, реализуемых на территории России.
"Развитие
коллайдера NICA сейчас находится в самой активной стадии - инжекционный
комплекс (производитель частиц - Прим. ред.), включающий в себя
источники тяжелых ионов, источники легких ядер, источники поляризованных
частиц - готов к работе, - сообщил Директор Лаборатории физики высоких
энергий Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) Владимир
Дмитриевич Кекелидзе. - Следующим этапом будет запуск первого в числе
каскадов ускорителей сверхпроводящего синхротрон-бустера, и по нему мы
планируем начать пусконаладочные работы в конце этого года. В создании
всего ускорительного комплекса огромная роль принадлежит нашим коллегам и
друзьям из Института ядерной физики
имени Г.И. Будкера СО РАН в Новосибирске. Потому что главный ускоряющий
элемент этого комплекса - высокочастотные станции, как для бустера, так
и для коллайдера и целый ансамбль таких станций разрабатывается и
изготавливается в Новосибирске. То же самое касается систем электронного
охлаждения - крупнейшие мировые специалисты в этой области работают в ИЯФ СО РАН".
Системы электронного охлаждения позволяют создавать более плотные пучки частиц, чтобы их столкновения происходили чаще, и ИЯФ СО РАН делает такие установки, в том числе под заказ, для других научных организаций.
"Специалисты
ОИЯИ в Дубне решили привлечь нас для увеличения светимости (частоты
встреч частиц - Прим. ред.) создаваемого коллайдера, - добавил
заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН,
академик РАН Василий Васильевич Пархомчук. - Одну из установок систем
электронного охлаждения мы уже отправили, она готова к запуску, мы с ней
немного поработали в Дубне и готовим ее уже для реальной работы в
кольце. Надо отметить, что специалистам нашего института удалось создать
столь совершенные охладители пучка, что две таких установки у нас
заказали немецкие и китайские ученые, а для Большого адронного
коллайдера в Женеве мы сделали охладители свинцовых ядер".
Ключевой
элемент коллайдера NICA - высокочастотная система, задача которой
состоит в накоплении нужного количества частиц и формировании сгустков с
параметрами, необходимыми для проведения эксперимента. Сотрудники ИЯФ СО РАН отвечают за разработку, изготовление и окончательную пусконаладку высокочастотных станций (ВЧ) в составе всего коллайдера.
"В
коллайдере будет установлено 26 высокочастотных станций трех типов.
Первый - это барьерная станция, которая служит для того, чтобы
захватывать инжектируемые из нуклотрона (предшествующего коллайдеру
ускорителя) частицы и потом порция за порцией добавлять к уже
накопленным, доводя их число до требуемого в эксперименте. Остальные два
типа - так называемые гармонические высокочастотные системы - нужны для
формирования двух циклов сгустка с нужными параметрами, -
прокомментировал заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН Алексей Георгиевич Трибендис. - Сейчас специалисты ИЯФ
уже изготовили и экспериментально исследовали прототипы ключевых
элементов высокочастотных станций, а к концу 2018 года в планах
полностью закончить и испытать в нашем институте, а затем отправить
коллегам в Дубну две барьерных станции и по одному прототипу
гармонических станций - так называемых ВЧ-2 и ВЧ-3. Остальные требуемые
станции ВЧ-2 и ВЧ-3 планируется отправить в Дубну до конца 2020 г. и в
первой половине 2021 г. После изготовления все станции проходят
предварительные испытания в Новосибирске, мы получаем на них рабочие
параметры, а дальше наша команда уже в Дубне произведет установку
станций в кольцо коллайдера и запуск на месте.
Еще одна зона
ответственности новосибирских физиков - канал транспортировки частиц
ионов из одного ускорителя в другой и математическое моделирование
движения частиц.
"Коллайдер - это большой комплекс, состоящий из
нескольких крупных установок, в котором частицы ускоряются
последовательно, - отметил заместитель директора ИЯФ СО РАН,
заведующий лабораторией доктор физико-математических наук Евгений
Борисович Левичев. - Соответственно, их надо переводить из одной
установки в другую. Мы отвечаем за канал транспортировки и, надо
сказать, наши коллеги из Объединенного института ядерных исследований
сделали все, чтобы нам не скучно было заниматься этим объектом. Он
трехмерный, а это значит, мы должны не только горизонтально перевести
частицы, но переместить их с этажа на этаж, сквозь бетон, который не
берет никакой отбойный молоток, или сквозь пустоту, где не на что вешать
магниты. Тем не менее, сейчас канал уже спроектирован, и началось
изготовление его элементов. Вторая часть работы, которой занимается наша
лаборатория, - математическое моделирование движения частиц. Коллайдер
NICA уникален, машин с такими параметрами еще не было и до конца не
ясно, как будут вести себя частицы. Пользуясь мощными компьютерами, мы с
коллегами из Дубны, моделируем движение частиц, чтобы максимально
оптимизировать работу коллайдера".
11 - 13 апреля в Дубне
состоится встреча представителей научного сообщества, на которой
планируется обсудить юридические аспекты формирования международной
коллаборации коллайдера NICA. А первый эксперимент в рамках научной
программы коллайдера начался несколько дней назад.
"Это
эксперимент на выведенных пучках из ныне действующего сверхпроводящего
ускорителя "Нуклотрон", на базе которого строится коллайдер. В
эксперименте участвует международная коллаборация ученых из США,
Израиля, Германии, Франции и российских научных центров. Кроме задачи
исследования плотной барионной материи в столкновениях тяжелых ионов
(она пока только на зачаточной стадии, так как мы ускоряем еще не очень
тяжелые ионы), решается проблема взаимодействия двух составляющих любого
ядра - двух нуклонов, когда их силы меняют свой статус от
притягательных до отталкивающих. Это классическая, до сих пор
неисследованная задача. Ее пытались решить в США, в Брукхейвенской
национальной лаборатории, но там не было соответствующей аппаратуры и
пучков, и вся команда лаборатории, в расширенном составе, приехала к
нам. Буквально сегодня на пучке они проводят эти исследования", -
рассказал Владимир Кекелидзе.
Надежда Дмитриева
Ученые ИЯФ СО РАН участвуют в создании коллайдера NICA в ДубнеНаука в Сибири (sbras.info), 2.03.2018