NICA ускорит не только физику
Построенный в Дубне коллайдер для разгона ионов, который должен воспроизвести первые мгновения Вселенной после Большого взрыва, обещает прорыв в радиоэлектронике, материаловедении и ядерной медицине
Тринадцатого июня в подмосковной Дубне начались работы по технологическому пуску установки класса мегасайенс — сверхпроводящего коллайдера ускорительного комплекса NICА (Nuclotron based Ion Collider fAcility). Его начали строить на базе Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) еще в 2013 году — через год после того, как детекторы Большого адронного коллайдера в швейцарском CERN «поймали» бозон Хиггса — недостающее звено Стандартной модели. В отличие от БАКа, который разгоняет пучки протонов и ядер свинца для получения известных и открытия новых элементарных частиц и состояний материи, коллайдер NICA будет ускорять тяжелые ионы золота для воссоздания первых микросекунд после Большого взрыва и изучения фазовых переходов внутри первичного вещества. БАК ориентирован на достижение максимально возможных энергий; NICA — на создание кваркглюонной плазмы, ядерной материи наивысшей во Вселенной плотности.
Считается, что именно в таком состоянии пребывал в пространстве 13,7 млрд лет назад некий сгусток размером 10−33 см и плотностью 1094 г/см3, который в результате взрыва разлетелся на мельчайшие «кирпичики» — кварки и глюоны, сформировавшие элементарные частицы, а затем ядра атомов, сами атомы, вещество, звезды, планеты и галактики.
На Земле в обычных условиях формирование кварк-глюонной плазмы невозможно. По современным представлениям, эта субстанция естественным образом сегодня образуется только в недрах нейтронных звезд: там ядра под воздействием очень сильного гравитационного сжатия превращаются в «кашу» из кварков и глюонов. Температура и плотность такого микса настолько высоки, что кварки не «склеиваются» в частицы привычной для нас материи (глюоны в этом случае должны были бы играть роль «клея»).
В коллайдере NICA кварк-глюонная плазма будет рождаться искусственно — с помощью столкновения тяжелых ядер при определенной энергии. Цель — понять, как ядерная материя (все, из чего состоит окружающий мир, в том числе и мы) переходит из одной фазы в другую, в итоге формируя новые частицы и ядра.
Козырь — низкие энергии
Технически комплекс NICA представляет собой относительно небольшую систему. Длина его основного кольца для разгона частиц не превышает 500 метров против 27 километров у БАКа; ускорять тяжелые ядра он будет до 4,5 ГэВ, протоны — до 12,6 ГэВ (для сравнения: в CERN ионы удается разогнать до 2,76 ТэВ). Но сами по себе, в отрыве от контекста задач, эти показатели мало что значат — они отражают лишь подход к поиску ответов на загадки мироздания.