Открытие электронов в 1897 году Джозефом Джоном Томсоном стало началом первого этапа в развитии физики элементарных частиц. Теоретические и практические методы их изучения, применявшиеся в XX – начале XI века, позволили глубоко проникнуть в тайны материи и ее свойства. Но человечество не останавливается на достигнутом. Страны создают ускорители для изучения продуктов соударений элементарных частиц — коллайдеры. В них пучкам придают большую кинетическую энергию и направляют навстречу друг другу для столкновения. Самый известный ускоритель — «Большой адронный коллайдер» (Large Hadron Collider) — у Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN). Россия также заинтересована в изучении частиц и имеет свои коллайдеры: ВЭПП-2000, ВЭПП-4М. В 2021 году будет полностью введен в эксплуатацию Nuclotron based Ion Collider fAcility (NICA). Расскажем о нем подробнее.
NICA
Это сверхпроводящий коллайдер тяжелых ионов и протонов. Его задача — воспроизвести первые мгновения жизни Вселенной после Большого взрыва. NICA — проект класса «мегасайенс», не имеющий аналогов в мире. Его разработка началась в 2006 году. А строительство — через 7 лет в городе Дубно Московской области. NICA спроектирован на базе Лаборатории физики высоких энергий В. И. Векслера и А. М. Балдина Объединённого института ядерных исследований. В периметре ускорителя длиной 503 метра расположены:
1) инжекционный комплекс тяжёлых ионов;
2) инжекционный комплекс поляризованных протонов и дейтронов;
3) электронное охлаждение;
4) криогенный комплекс;
5) кольца коллайдера;
6) два предускорительных кольца («Нуклотрон», бустерный синхротрон);
7) фабрика магнитов;
8) завод трековых систем для детекторов.
До полного ввода в эксплуатацию нового коллайдера
20 ноября 2020 года начал работу первый каскад ускорителей. Его запустили пока без заряженных внутри частиц. После охлаждения каскада в него запустят пучок частиц. На запуске первого каскада ускорителей присутствовали председатель Правительства РФ Михаил Мишустин, вице-премьер Дмитрий Чернышенко и глава Минобрнауки России Валерий Фальков.
Зачем нужен ускоритель NICA, если есть Большой адронный коллайдер
Речь не идет о преимуществах одного или другого ускорителя, поскольку у них разные задачи. Проект CERN создавался для обнаружения каких-либо отклонений от стандартной модели — теоретической конструкции в физике элементарных частиц. Она описывает слабое и сильное электромагнитное взаимодействие всех элементарных частиц. Большой коллайдер рассчитан на столкновения:
— протонов с энергией 14 ТэВ в системе центра масс нелетающих частиц;
— ядер свинца с энергией 1150 ТэВ;
— нуклонов с энергией 10 ТэВ.
Но даже такая энергия не решает все задачи, поэтому CERN заявила о намерении создать новый 100-километровый ускоритель — «Будущий кольцевой коллайдер» (Future Circular Collider). Он предназначен для более глубокого изучения бозона Хиггса, обнаружения частиц темной энергии, а также массивных нейтрино. Строительство тоннеля для проекта планируют начать только в 2038 году.
Российский коллайдер NICA предназначен для других задач. Он рассчитан на энергию до 11 ГэВ. Благодаря ей в момент столкновения пучков образуется горячая сверхплотная материя с зоной перехода вещества из одного состояния в другое — кварк-глюонная плазма. Такой была Вселенная на десятой миллисекунде своей жизни. Эту переходную зону и будут изучать наши ученые.
Области, которые будет развивать NICA
Помимо развития физики элементарных частиц, ученые смогут получить новые знания в таких сферах, как:
- радиационная стойкость электронных устройств;
- радиобиология;
- космическая медицина;
- радиотерапия раковых заболеваний;
- производство реакторов, управляемых пучком ускорителя;
- переработка отходов ядерной энергии.
Россия использует передовые технологии для развития человечества. И российский IT-стартап SFERA имеет эту же цель. Он создает суперприложение для всестороннего развития пользователей. В одной экосистеме объединены десятки полезных сервисов, помогающих решать многие задачи быстро и эффективно. В SFERA нет рекламы и бесполезного контента. Почему проект ждет успех — узнайте на YouTube-канале SFERA.
Читайте так же:
Место России в развитии систем беспилотного вождения
Россия развивает собственные информационные технологии, МЦСТ выпустит «Эльбрус-32С» на 7 нанометрах.
