Интеллектуальный магнит: какие исследования уже проводятся на NICA

В июне начался технологический пуск сверхпроводящего коллайдера ускорительного комплекса NICA в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне. Старт дал лично президент России Владимир Путин. Что такое технологический пуск, какие исследования на NICA уже проводятся и почему он так важен для страны? Рассказываем.

Настройка системы

Комплекс NICA состоит из источников ионов, двух линейных ускорителей (для тяжелых и легких ионов), двух циклических сверхпроводящих ускорителей — ​бустера и нуклотрона, а также коллайдера с двумя точками столкновения ионов.

В 2022 году заработали все системы ускорительного комплекса, кроме коллайдера — ​его запустят в 2025 году. Перед физическим пуском нужно провести технологический — ​последовательное включение всех систем. Старт процессу дали президент России Владимир Путин и директор ОИЯИ Григорий Трубников 13 июня: в этот день был подан тестовый ток в магнитную систему комплекса.

За год инженеры протестируют работу множества систем: криогенной и магнитно-криостатной, систем формирования циклов магнитного поля, автоматизации, сбора и передачи данных от элементов детекторов к распределенным компьютерным центрам и др. Технологический пуск завершится запуском циркулирующих пучков ионов в коллайдере и их столкновением в центре детектора MPD.

Прикладные и фундаментальные

Одной из вех проекта был запуск в декабре 2020 года бустера — ​первого в России и второго в Европе сверхпроводящего синхротрона. На нем впервые применили технологию электронного охлаждения пучка, разработанную в Институте ядерной физики им. Будкера Сибирского отделения РАН. Бустер с нуклотроном, каналами транспортировки пучков и другими системами составляют полноценный инжекционный комплекс для коллайдера NICA.

На отдельных установках с выведенными пучками ионов уже ведут исследования в области физики элементарных частиц, биологии, микроэлектроники. Так, в 2022 году в эксперименте по изучению короткодействующих корреляций в ядрах впервые успешно применили метод обратной кинематики. В эксперименте BM@N международная коллаборация приступила к изучению столкновений тяжелых ионов при большой ядерной плотности. С 2023 года коллаборация ARIADNA исследует радиационную стойкость микроэлектроники и модификаций композитных материалов для космоса, определяет влияние тяжелых ионов на всхожесть семян и развитие растений, облучает мишени из разных металлов и измеряет спектры наведенной активности и многое другое. «Все это уже внесло вклад в мировую копилку знаний», — ​отметил руководитель проекта NICA Владимир Кекелидзе.

Катализатор инноваций

С запуском коллайдера программа расширится, начнутся фундаментальные исследования экстремальных состояний ядерной материи. К примеру, ученые смогут воссоздать в лабораторных условиях особое состояние вещества, в котором пребывала Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва, — ​кварк-­глюонную плазму, при максимально возможной ядерной плотности, которая существует только в недрах нейтронных звезд.

«Я убежден, что NICA позволит России выйти на лидирующие позиции в области исследования физики частиц, в изучении фундаментальных свой­ств природы. Хватит пальцев одной руки, чтобы перечислить страны, обладающие подобными установками и компетенциями, — ​подчеркнул Владимир Кекелидзе. — ​Этот проект — ​интеллектуальный магнит для исследователей со всего мира. В Россию специально для работы на NICA приезжают многие иностранные ученые. Это позволяет поднять престиж науки как в нашей стране, так и за рубежом, привлечь больше молодежи».

Создание комплекса стало катализатором инноваций в России, добавил Владимир Кекелидзе: «Предприятия, которые разрабатывают системы и передовое технологическое оборудование, с нашей помощью улучшают свои компетенции, делают то, что раньше никогда не делали. Очень важно, что на NICA несколько зон для прикладных и инновационных работ. Комплекс позволит проводить исследования для микроэлектроники, криогенной энерготехники, развития биологических и медицинских исследований».

Хронология

• 2013: Концептуальный проект комплекса NICA.

• 2016: Церемония закладки первого камня здания коллайдера.

• 2018: Первые эксперименты на установке BM@N. Технологические испытания систем бустерного синхротрона. Проект NICA вошел в национальный проект «Наука».

• 2020: Запуск бустера — ​сверхпроводящего синхротрона ускорительного комплекса.

• 2021: Монтаж большого сверхпроводящего соленоидального магнита для детектора MPD. Установка первого сверхпроводящего магнита в тоннеле коллайдера.

• 2022: Старт экспериментов на бустере.

• 2023: Запуск инжекционного комплекса коллайдера.

• 2024: Технологический пуск коллайдера.

• 2025: Физический пуск комплекса, старт полномасштабных исследований.

Справка

NICA (nuclotron-based ion collider facility, ионный коллайдер на базе нуклотрона) — ​один из шести российских проектов класса мегасайенс. Ускорительный комплекс создается с 2013 года на базе ОИЯИ с целью поиска новых состояний барионной материи. В проекте NICA участвуют ученые из более чем 130 научных институтов, университетов и предприятий 30 стран.