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.