Лента новостей
Поиск
loop
Технологии
Приручить энергию звезд: физик-ядерщик о российском коллайдере NICA

Приручить энергию звезд: физик-ядерщик о российском коллайдере NICA

10:52  26 Апреля 2016
1162

Приручить энергию звезд: физик-ядерщик о российском коллайдере NICA

Скоро в России появится «младший брат» Большого адронного коллайдера. Российский ускоритель элементарных частиц NICA, который строится сейчас в подмосковной Дубне, вошел в список наиболее перспективных научных проектов Европы.

О смысле и роли проекта в современной российской науке корреспондент Федерального агентства новостей побеседовал с Григорием Трубниковым, вице-директором Объединенного института ядерных исследований в Дубне.

Все флаги в гости к нам

— Проект NICA попал в «дорожную карту» Европейского стратегического форума. Что это значит для вас?

— Европейский стратегический форум (ESFRI) — это экспертное сообщество, которое работает при поддержке правительства Евросоюза. Раз в несколько лет оно обновляет «дорожную карту» развития научной инфраструктуры в Европе. Если проект попадает в этот план, это не означает, что он непосредственно получает финансовую поддержку. Проект все равно создается за счет той страны, в которой находится. Однако ученые со всего мира получают возможность работать на этом оборудовании при поддержке со стороны ESFRI в виде грантов различных европейских программ.

Проект NICA — первый международный проект на территории России, который попал в документы ESFRI и обозначен как «дополняющий ландшафтный проект» к европейскому проекту FAIR. Это, конечно, успех. Здесь важна заслуга европейских стран, которые поддерживают NICA, вкладывают в него средства и усилия. Это Германия, Болгария, Чехия, Польша.

Приручить энергию звезд: физик-ядерщик о российском коллайдере NICA

Мы будем первыми

— Расскажите о вашем коллайдере. Что это будет?

— Это большая исследовательская установка в области исследований по физике высоких энергий. Установка состоит из нескольких ускорителей, в которых ускоряют ядра тяжелых частиц — ионов золота. В этих ускорителях будет готовиться пучок, который дальше должен попадать в коллайдер. Коллайдер — это два сверхпроводящих ускорителя, установленные друг над другом и имеющие две точки пересечения, в которых будут сталкиваться встречные пучки.

Периметр коллайдера — 500 метров. Это, конечно, меньше, чем Большой адронный коллайдер, но наша установка рассчитана на другие энергии и другую физику. В 2019—2020 году коллайдер должен заработать.

— В чем же уникальность вашего коллайдера?

— Уникальность установки заключается в том, что никто в мире не создавал коллайдер тяжелых ионов для столь низких энергий. Есть коллайдеры высоких и сверхвысоких энергий, такие как все тот же Большой андронный коллайдер в Швейцарии или коллайдер тяжелых ионов в американском Брукхейвене на 100 млрд электронвольт. А вот коллайдеры на низкие или промежуточные энергии, то есть несколько миллиардов электронвольт, никто в мире не создавал, потому что не позволяли технологии.

— Неужели так все сложно?

— Есть ряд физических сложностей, которые долгое время не могли решить. В первую очередь, они связаны с тем, что нужно ускорять и накапливать сгустки тяжелых ионов сверхвысоких интенсивностей: в сгустке миллиметрового размера — миллиарды высокозарядных ионов одного знака заряда. Кулоновские силы расталкивания в такой системе просто колоссальные. NICA — проект, в котором эти сложности будут решены.

— Для чего это нужно?

— Коллайдер создается под определенное направление физики, которое стало необычайно популярным и востребованным в последние десять лет. Это физика релятивистских тяжелых ионов, то есть пучков довольно высоких энергий.

Интерес к этой физике состоит в том, что можно, разгоняя тяжелые ионы до определенных энергий и сталкивая их, получать на очень маленьких расстояниях — это фемтометры — и за очень короткое время — 10-21 секунды — ядерную материю в экстремальном состоянии. В том, состоянии, в котором могут происходить фазовые переходы в ядерной материи.

Приручить энергию звезд: физик-ядерщик о российском коллайдере NICA

Кипящее золото

— Можно ли чуть попроще?

— Вот простая аналогия: если воду нагреть до ста или выше градусов по Цельсию, она превратится в пар. То есть, происходит фазовый переход из одного агрегатного состояния материи в другое. То же самое, по современным представлениям, можно наблюдать и в ядерной материи. По достижении определенной плотности и температуры в ядерной материи будут происходить фазовые переходы. Ожидается, что нуклоны (протоны и нейтроны) будут разваливаться, и кварки и глюоны будут высвобождаться.

Читайте также: Космические разработки на благо людей: инновационное производство лекарств в Калининграде

Фактически, мы имеем возможность в лабораторных условиях получить вещество в том состоянии, в котором оно пребывало в самые первые микросекунды после создания нашей Вселенной, после Большого взрыва. Это возможность узнать, почему кварки сгруппировались по 2 и по 3, а не, например, по 5 или по 10.

Если бы кварки не сгруппировались в тройки, то они не образовали бы протоны и нейтроны — а значит, не было бы и той материи, которая строит окружающий мир, не было бы нас. Эти законы создания ядерной материи, из которой строится вещество в нашей Вселенной, крайне важно понять.

— Есть ли какие-то гипотезы, которые предполагается проверить на коллайдере NICA? Например, на Большом адронном коллайдере искали бозон Хиггса. Что ожидается открыть в Дубне?

— В первую очередь, получение кварк-глюонной материи, наблюдение фазовых переходов в ядерной материи, наблюдение критических точек на фазовых переходах, исследование поведения ядерной материи в экстремальных состояниях, ответы на вопросы по поводу того, как образовались в процессе эволюции Вселенной тяжелые ядра. Все это абсолютно фундаментальные вещи.

Приручить энергию звезд: физик-ядерщик о российском коллайдере NICA

По пути Фарадея

— И все-таки, возможно ли в дальнейшем какое-то практическое применение полученных знаний?

— Многие крупные научные проекты создаются под одну задачу, а потом происходит открытие, и человечество получает инструменты, появление которых невозможно было предугадать. Когда Рентген открыл свои лучи, он не знал, что это будет использоваться в медицине. Когда Фарадей открыл электромагнитную индукцию, у него спросили: «А важно ли это для человечества?» Он ответил: «Я не знаю, но, возможно, это будет интересно для государства, потому что, возможно, это вещь, которая будет приносить много налогов в казну». И оказался прав.

Само по себе получение в лабораторных условиях кварк-глюонной материи — это важная и интересная научная задача. Трудно сейчас сказать, как можно будет потом использовать эту форму материи. Но абсолютно точно то, что новые знания, которые будут получены в процессе создания проекта и исследований физики на нем, приведут к качественному скачку в развитии человечества.

— Поконкретнее, пожалуйста.

— Давайте пофантазируем. По современным теоретическим представлениям, кварк-глюонная материя — это субстанция, из которой состоят нейтронные звезды. Нейтронные звезды — это очень компактные объекты, размером в несколько километров, и огромной массы — в несколько солнечных систем. Нейтронные звезды являются источником излучения колоссального количества энергии. Кто знает, может быть, если приручить кварк-глюонную материю, она станет альтернативным источником энергии в будущем?

Словом, на территории России будет построен самый настоящий megascience-проект.

— Megascience?

— Megascience-проект — это, в первую очередь, проект, который решает прорывные научные задачи. Проект, бюджет которого выше определенной суммы, — нескольких миллиардов рублей. Этот проект должен быть обязательно международным: едва ли страна может реализовать его в одиночку. Проект, горизонт действия которого не менее 20—30 лет.

Приручить энергию звезд: физик-ядерщик о российском коллайдере NICA

Поддержка сильного государства

— Не боитесь ли вы, что финансирование может прекратиться? Есть ли у вас гарантии?

— Гарантии реализации должно давать, конечно, государство. Задача нашего научного центра — делать проект, несмотря на любые сложные внешние обстоятельства. Никогда жизнь в науке не была легкой — не только в нашей стране, но и в других странах. За то, чтобы проект состоялся, нужно бороться и ежедневно доказывать как его актуальность, так и нашу способность его реализовать.

Чтобы проект состоялся, нужно мобилизовать национальное сообщество. Должен быть интерес и реальное участие десятков институтов. Кроме того, нужно иметь международную составляющую, то есть интерес к участию со стороны международных институтов. Мы с успехом этим активно занимаемся и, можно сказать, преуспели — у нас официально в проекте участвуют полтора десятка стран со всего мира, несколько десятков научных институтов. Мы обладаем не всеми технологиями: опыт создания коллайдеров, особенно адронных, в России очень мал, поэтому крайне важно иметь международную кооперацию.

Читайте также: Ангелы на кончике иглы: как ткацкая фабрика спасает людей

Помимо этого, надо работать с государством, с министерством, с Академией наук, иметь их в качестве сторонников, что тоже делается. Я считаю, что государство и все наши ведомства поддерживают нас очень сильно, если говорить про NICA и про программу мегапроектов в стране. Мы чувствуем поддержку государства.

— Такой ли уж большой должна быть роль государства?

— Только сильное государство может и должно позволить себе в сложных экономических условиях создавать крупные прорывные научные проекты. Так было в СССР: атомный проект начался еще во время Великой Отечественной, а космический проект — сразу после войны. Хуже условий не придумаешь. Но люди, которые управляли государством, понимали, что вкладывать в науку нужно — какими бы ни были внешние обстоятельства.

Семьдесят лет назад государство не боялось вкладывать в крупные научные проекты. Надеюсь, и сейчас мы продолжаем эти славные традиции.

Герман Парло
Новости партнеров
mediametrics