Колайдер в Росії. Проект NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility). Об'єднаний інститут ядерних досліджень (ОІЯД) в підмосковній Дубні

Колайдер в Росії прискорює частинки в зустрічних пучках (коллайдер від слова collide, в перекладі - стикатися). Він потрібен для того, щоб вивчати продукти наголосів цих частинок один з одним, щоб вчені надавали сильну кінетичну енергію елементарних частинок речовини. Вони також переймаються сутичками цих частинок, направляючи їх один проти одного. Історія створення

Колайдери бувають декількох видів: кільцеві (наприклад, БАК - Великий адронний колайдер в європейському CERN), лінійні (проектований ILC).

Теоретично думка скористатися зіткненням пучків з'явилася пару десятків років тому. Видероэ Рольф, фізик з Норвегії, отримав ще в 1943 році патент в Німеччині на ідею стикаються пучків. Його опублікували лише через десять років.

У 1956 році Дональд Керст зробив пропозицію про використання зіткнення протонних пучків, для того щоб вивчати фізику елементарних частинок. У той час як Джерард о'ніл подумав скористатися накопичувальними кільцями, для того щоб отримати інтенсивні пучки.

Активно ж роботи над проектом по створенню коллайдера стартували одночасно в Італії, Радянському Союзі та Сполучених Штатах (Фраскаті, ИЯФ, SLAC). Першим колайдером, який вдалося запустити, став електронно-позитронний AdA, керував будівництвом якого Тушекаво Фраскаті.

При цьому перший результат опублікували лише через рік (в 1966-м), порівняно з результатами спостереження за пружним розсіюванням електронів на ВЕП-1 (1965-му, СРСР).

. Адронний колайдер у Дубні

ВЕП-1 (зустрічні електронні пучки) - це машина, яка була створена під чітким керівництвом Р. В. Будкера. Ще через деякий час пучки були отримані в прискорювачі Сполучених Штатів. Всі ці три коллайдера були перевірочними, вони послужили для демонстрації можливості досліджень фізики елементарних частинок на них.

Першим же адронним колайдером є ISR - протонний синхротрон, який запустили у 1971 році CERN. Його енергетичною потужністю було 32 Гев в пучку. Це був єдиний лінійний коллайдер в дев'яностих роках. Після запуску

Новий комплекс прискорення створюється в Росії, на базі Об'єднаного інституту ядерних досліджень. Називається він NICA - Nuclotron based Ion Collider facility і розташовується в Дубні. Метою побудови є вивчення і відкриття нових властивостей щільної матерії баріонів.

Після того як машина запуститься, вчені з об'єднаного Інституту ядерних досліджень в підмосковній Дубні будуть здатні створити певний стан речовини, яким і була Всесвіт в самі перші миті після Великого вибуху. Ця речовина називається кварк-глюонної плазмою (КГП).

Будувати комплекс на режимному об'єкті почали в 2013 році, а запуск планується вже у 2020 році. Головні завдання

Спеціально до Дня науки в Росії співробітники ОІЯД приготували матеріали для навчальних заходів, призначених для школярів. Тема називається «NICA — Всесвіт в лабораторії». Відеоряд з участю академіка Григорія Володимировича Трубнікова повідає про майбутніх дослідженнях, які будуть проводитися на адронному колайдері в Росії в співтоваристві з іншими вченими з різних країн світу.

Найголовнішим завданням, що стоїть перед дослідниками в цій області, є вивчення таких напрямів: Властивості та функції тісних взаємодій елементарних складових стандартної моделі фізики елементарних частинок між собою, тобто вивчення кварків і глюонов. Знаходження ознак переходу фаз між КГП і адронной матерією, а також пошук невідомих раніше станів баріонної матерії. Робота з основними властивостями тісних взаємозв'язків і симетрії КГП. Важливе обладнання

Суть адронного колайдера в комплексі NICA - забезпечення великого пучкового спектру: від протонів і дейтронів, до пучкам, які складаються з набагато більш важких іонів, таких як ядро золота.

Важкі іони будуть прискорені до стану енергії аж до 4,5 Гев/нуклон, а протони - до дванадцяти з половиною. Серце коллайдера в Росії - прискорювач Нуклотрон, який діє ще з дев'яносто третього року минулого століття, але був значно прискорений.

У NICA-колайдері передбачили кілька шляхів взаємодії. Один для того, щоб вивчати на детекторі MPD те, як стикаються між собою важкі іони, а інший - для проведення експериментів з поляризованими пучками на SPD-установці. Завершення будівництва

Було відзначено, що в першому експерименті беруть участь вчені з таких країн, як США, Німеччина, Франція, Ізраїль і, звичайно ж, Росія. Зараз на NICA проводяться роботи з встановлення і приведення в активний робочий стан окремих частин.

Будівля під адронний колайдер завершать в 2019 році, а монтаж самого коллайдера буде проводитися в 2020 році. У цей же рік почнуться дослідні роботи з вивчення зіткнення іонів великої ваги. У повну силу всі пристрій буде працювати в 2023 році.

Колайдер в Росії - це тільки один з цілих шести проектів в нашій країні, яким був присвоєний клас megascience. У 2017м урядом було виділено майже чотири мільярди рублів на будівництво цієї машини. Вартість базової споруди машини була оцінена фахівцями в двадцять сім з половиною мільярдів рублів. Нова ера

Володимир Кекелідзе - директор фізиків в лабораторії високих енергій ОІЯД вважає, що проект коллайдера в Росії дасть країні можливість піднятися на найвищі позиції в області високоенергетичної фізики.

Нещодавно були відкриті сліди "нової фізики", які зафиксировад Великий Адронний Коллайдер і вони виходять за рамки Стандартної моделі нашого мікросвіту. Було заявлено, що нещодавно відкрита "нова фізика" не буде заважати роботі коллайдера.

В одному з інтерв'ю Володимир Кекелідзе дав пояснення, що ці відкриття не знецінять роботу NICA, так як сам проект створений насамперед, щоб зрозуміти, як саме виглядали самі початкові миті зародження Всесвіту, а також, що таких умов для досліджень, які є в Дубні, не існує більше ніде у світі.

Він же сказав, що вчені ОІЯД освоюють нові грані науки, в яких вони твердо мають намір зайняти лідируючі позиції. Що настає ера, в якій не просто створюється новий колайдер, а нова епоха розвитку фізики високих енергій для нашої країни. Міжнародний проект

Зі слів того ж директора, робота над NICA, де знаходиться адронний коллайдер буде міжнародною. Бо як дослідження фізики високих енергій в наш час виробляються цілими вченими колективами, в яких перебувають люди з самих різних країн.

У роботі над цим проектом на режимному об'єкті вже взяли участь співробітники з двадцяти чотирьох країн світу. А вартість цього дива складає, за приблизними підрахунками, п'ятсот сорок п'ять мільйонів доларів.

Новий колайдер також допоможе науковцям у проведенні досліджень в галузях створення нових матерій, матеріалознавства, радіобіології, електроніки, пучкової терапії та медицини. Крім того, все це принесе користь програмами "Роскосмосу", а також переробки та утилізації радіоактивних відходів та створення новітніх джерел техніки криогена і енергії, які будуть безпечними у використанні. Бозон Хіггса

Бозон Хіггса - це так звані квантові поля Хіггса, які з'являються з необхідністю у фізиці, а точніше, в стандартної моделі елементарних частинок, як наслідок хіггсовского механізму непередбачуваного порушення электрослабой симетрії. Його відкриття стало завершенням стандартної моделі.

У рамках цієї ж моделі він відповідає за інертність маси елементарних частинок - бозонів. Поле Хіггса допомагає пояснити появу інертної маси частинок, тобто переносників слабкої взаємодії, а також відсутність наявності маси у переносника - частинки сильної взаємодії й електромагнітного (глюон і фотон). Бозон Хіггса за своєю будовою виявляє себе як скалярну частку. Таким чином, він володіє нульовим спіном. Відкриття полів

Аксиоматизирован цей бозон ще в 1964 році фізиком родом з Британії, на ім'я Пітер Хіггс. Весь світ дізнався про його відкриття через прочитання його статей. А через майже півсотні років пошуків, тобто в 2012 році, 4 липня була виявлена частинка, яка підходить на цю роль. Відкрили її в результаті досліджень на БАК, а її маса дорівнює приблизно 125-126ГэВ/c2.

Вважати, що саме ця частка і є той самий бозон Хіггса, допомагають досить вагомі підстави. В 2013 році, в березні, різні дослідники з ЦЕРН повідомили про те, що частка, яку знайшли півроку тому, насправді є бозоном Хіггса.

Оновлена модель, що включає в себе цю частку, дала можливість сконструювати квантову перенормируемую теорію полів. А через рік, у квітні, група CMS зробила повідомлення про те, що широта розпаду біля відкритого бозона Хіггса менше, ніж 22 Мев. Властивості частки

Точно так само, як і будь-яка інша частинка з таблиці, хиггсовский бозон схильний гравітації. Він має зарядами кольору і електрики, а також, як було згадано раніше, нульовим спіном.

Існує чотири головних каналу появи хіггсовского бозона: Після того, як відбудеться злиття двох глюонов. Він є основним. При злитті пар WW - або ZZ-. З умовою супроводу W - або Z - бозона. З присутніми топ-кварками.

Розпад у нього йде на пару b-антикварк і b-кварк, на дві пари електрон-позитрон і/або мюон-антимюон з двома нейтрино.

У 2017 році, на самому початку липня, на конференції за участю EPS, ATLAS, HEP і CMS було зроблено повідомлення про те, що нарешті почали з'являтися помітні натяки на те, що бозон Хіггса розпадається на пару b-кварк-антикварк.

Раніше подібне було нереально побачити своїми очима насправді із-за складнощів з відділенням народження тих же кварків іншим чином від процесів на тлі. Стандартна фізична модель говорить про те, що такий розпад є самим частим, тобто більше ніж у половині випадків. У жовтні 2017 року відкрилося впевнене спостереження сигналу розпаду. Таку заяву зробили CMS і ATLAS у своїх випущених статтях. Свідомість мас

Частка, відкрита Хиггсом, є настільки важливою, що Леон Ледерман (нобелівський лауреат) в заголовку своєї книги назвав її частинкою Бога. Хоча сам Леон Ледерман у своєму первісному варіанті пропонував "частинку Диявола", але редактори його пропозицію відкинули.

У засобах масової інформації це несерйозне назва вживається досить широко. Хоча багато вчених і не схвалюють цього. Вони вважають, що набагато більш вдалим було б назва "бозон пляшки шампанського", так як потенціал поля Хіггса нагадує дно цієї самої пляшки, а відкриття його безумовно призведе до повного осушення багатьох таких пляшок.

Олексій Кудряшев

Категория: Новости