Золото превратят в кашу из кварков и глюонов

Золото превратят в кашу из кварков и глюонов

Сверхпроводящий коллайдер тяжелых ионов NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) с периметром каждого из двух колец в 503 метра создается в подмосковной Дубне на базе Нуклотрона – первого и пока единственного сверхпроводящего ускорителя, построенного в России после развала СССР.

Проект коллайдера NICA Объединенного института ядерных исследований (Дубна) – один из трех научных мегапроектов, отобранных правительственной комиссией по высоким технологиям и инновациям. Его бюджет оценивается в 15 миллиардов рублей.

Разгонять тяжелые ионы золота до почти световых скоростей будут сначала два предускорителя – бустер и Нуклотрон. Из Нуклотрона ускоренные частицы направят в кольца коллайдера, имеющие две точки пересечения, где будут сталкиваться летящие навстречу друг другу пучки тяжелых ионов. Все, что произойдет в точках столкновения, зафиксируют два детектора – многоцелевой MPD (Multi-Purpose Detector) и спиновый SPD (Spin Physics Detector).

Коллайдер NICA и детектор MPD предназначены для поисков смешанной фазы ядерной материи – каши из кварков и глюонов, что заварилась в первые микросекунды после Большого взрыва, родившего нашу Вселенную. Остывая, каша образовала протоны и нейтроны, из них – ядра, из ядер и электронов – атомы, из атомов – химические элементы и всех нас, в конце концов. Поиск области смешанной фазы ядерной материи – не по зубам ускорителям сверхвысоких энергий вроде Большого адронного коллайдера, их энергии слишком высоки для такой задачи. Все равно что, мчась на ракете, пытаться разглядеть ромашку на лугу. Если снижать энергию ускорителя по сравнению с проектной, как сделали в Брукхейвене на коллайдере тяжелых ионов RHIC, то могут ухудшаться другие параметры пучка. Чтобы найти и исследовать заветную область фазовой диаграммы, нужны чудовищная плотность частиц и энергии. Физики предполагают, что смешанная фаза находится в температурных пределах (плотность энергии) – 240-310 МэВ на кубический фемтометр при барионной плотности 0,09-0,16 единиц на кубический фемтометр. (Один фемтометр в миллион раз меньше одного нанометра. 1фм = 10-15 м.)

Детектор SPD нацелен на поиск тонких эффектов спиновой физики, которые должны расширить наши знания о свойствах кварков внутри протонов и нейтронов.

В 90-е годы Нуклотрон построили и запустили героическими усилиями смекалистых физиков и инженеров ОИЯИ, но из-за хронического недофинансирования науки до проектных параметров тогда не довели.

За последние два года молодое поколение физиков и инженеров Объединенного института сумело справиться с нерешенными десять лет назад проблемами. Словом, все системы Нуклотрона – от вакуумной до источника ионов – претерпели коренную модернизацию, и магнитное поле ускорителя достигло, наконец, своей проектной мощности 2 Тесла. «Если перед началом модернизации лишь 20 процентов времени очередного сеанса отдавали физикам для проведения экспериментов, а 80 процентов уходило на ремонт и наладку систем ускорителя, то после модернизации эта пропорция стала обратной. Радикально обновленный Нуклотрон стал хорошо и надежно работающей машиной», – так охарактеризовал состояние ускорителя заместитель директора Лаборатории физики высоких энергий член-корреспондент РАН Григорий Трубников

Модернизация Нуклотрона завершила первый этап международного проекта NICA. Параллельно велась разработка конструкций детекторных установок и зданий ускорительного комплекса. Разработанные в Дубне прототипы сверхпроводящих магнитов коллайдера испытаны и будут переданы в серийное изготовление трем подмосковным предприятиям.

К концу декабря нынешнего года должен быть готов полный технический проекта ускорительного комплекса, затем он проследует на экспертизу. Ожидается, что уже в начале 2013 года конкурсная комиссия объявит международный тендер на сооружение зданий и инфраструктуры коллайдера NICA. В группу стран-участниц проекта NICA уже вошли Россия, Германия и Беларусь. Выразили желание присоединиться к ним Украина и ЮАР, чтобы внести свой вклад в проект разработкой и изготовлением «железа» установок. Уже два года ОИЯИ сотрудничает в рамках проекта NICA с ЦЕРНом. Европейские коллеги передали дубненским физикам камеры для детектора MPD и системы планирования проекта, делятся технологиями.

В конце 2013 года в Дубне ожидают пуска нового инжектора тяжелых ионов для коллайдера NICA.