Array Сборник статей - Творчество и развитие общества в XXI веке - взгляд науки, философии и богословия

СФ, открыла новое направление в технике эксперимента: вывод пучка из ускорителя, формировка пучков вторичных частиц, создание принципиально новых фокусирующих элементов, измерение магнитного момента короткоживущих частиц. Впервые осуществлённая на СФ, эта техника также апробирована на SPS в ЦЕРН и на «Теватроне» в Лаборатории им. Э. Ферми (США). На ускорителе У-70 в ИФВЭ с помощью изогнутых кристаллов сформировано несколько выведенных пучков протонов с энергией до 70 Г эВ.

В начале 70-х г в эксперименте на СФ обнаружено явление, которое получило название кумулятивный эффект. В реакции взаимодействия дейтронов с импульса 10 ГэВ/с с ядрами меди d + Си наблюдено рождение л-мезонов с импульсом, существенно превышающем значения, следующие из условия сохранения энергии-импульса в парных столкновениях нуклонов. Возможным описанием кумулятивного процесса является механизм возбуждения группы нуклонов в ядре мишени. Анализ данных показал правильность достаточно простой модели совместного действия двух-четырёх нуклонов. Это значит, что в ядре действуют не нуклоны, а партоны (группы частиц), несущие значительную часть импульса группы из нескольких нуклонов. Таким образом, в столкновениях ядер обнаруживается более сложная динамика рождения частиц по сравнению с парными нуклон-нуклонными соударениями. Это положило начало релятивистской ядерной физике и стимулировало многочисленные работы по исследованию свойств высоковозбужденной ядерной материи на многих ускорителях мира. Эти результаты послужили весомым основанием развития ускорительной базы ОИЯИ, что привело к созданию первого в стране сверхпроводящего релятивистского протонного синхротрона «Нукпотрон» (1992).

Эпоха СФ и «Нуклотрона» существенно обогатила наши знания строения вещества. Значительное развитие получила техника эксперимента. Повысился уровень международного сотрудничества учёных.

В ряде экспериментов в области энергии 100 ГэВ и выше получены указания на особое состояние ядерной материи, образующейся при столкновении тяжёлых ядер. Анализ данных и численное моделирование показало, что предельно возможное по температуре и барионной плотности состояние ядерной материи может быть получено в столкновениях тяжёлых ядер с энергией ~10 ГэВ. В 2005–2006 гг. в ОИЯИ начались работы над проектом ускорителя со встречными пучками ядер (коллайдера) в этом диапазоне энергии. Есть основания считать, что это будет область «новой физики» – переход адронной материи в состояние кварк-глюонной материи («плазмы» – КГП) с высокой плотностью барионов. В то же время в столкновениях на сверхвысоких энергиях (RHIC, LHC) имеет место образование горячей материи с низкой барионной плотностью.

Рис. 3. Макет комплекса коллайдера NICA

Состояние материи, исследование которого будет доступно на коллайдере NICA, по современным представлениям, существовало в природе примерно на первой микросекунде после Большого взрыва.

Новый ускорительный комплекс NICA обеспечит проведение экспериментов в следующих режимах:

1) на пучке ионов нуклотрона, выведенном на фиксированную мишень;

2) на встречных пучках ионов в коллайдере;

3) на встречных пучках поляризованных протонов и дейтронов.

Комплекс NICA (рис. 3) включает в себя следующие основные элементы:

– инжекционный комплекс;

– сверхпроводящий синхротрон – бустер;

– существующий сверхпроводящий синхротрон нуклотрон;

– коллайдер, состоящий из двух сверхпроводящих колец с двумя точками встречи пучков;

– два детектора – многоцелевой детектор (MPD) и детектор для экспериментов по физике спина частиц (Spin Physics Detector – SPD).

Инжекционный комплекс включает набор источников ионов и два линейных ускорителя. Первый, действующий линейный ускоритель, даёт протоны и ионы. Второй ускоритель, новый линейный ускоритель тяжёлых ионов, находится в стадии монтажа и запуска.

Бустер – сверхпроводящий синхротрон – предназначен для ускорения ионов до энергии 600 МэВ/н.

Коллайдер представляет собой два накопительных кольца с двумя точками встречи. Периметр каждого из колец 503 м. Коллайдер будет сооружён в здании с туннелем для его колец, двумя павильонами для детекторов и павильоном для системы электронного охлаждения пучков.