Поиск - новости науки и техники

Суп из кварков. Ученые намерены получить вещество, из которого состояла Вселенная во время Большого взрыва.

Стремление физиков выйти за пределы разработанной в конце XX века Стандартной модели, пока не увенчавшееся безусловным успехом в экспериментах на Большом адронном коллайдере в Швейцарии, будет продолжено в немецком Дармштадте. 
Европейский исследовательский центр ионов и антипротонов (FAIR – Facility for Antiproton and Ion Research) – крупнейший ускорительный комплекс по исследованию современной ядерной и субъядерной физики, создаваемый в Германии на базе Центра по изучению тяжелых ионов им. Гельмгольца. Основная его задача – изучение известных явлений физики элементарных частиц от атомной до субатомной физики и поиск процессов, выходящих за рамки Стандартной модели. Это беспрецедентный проект, сравнимый по масштабу с Большим адронным коллайдером, его стоимость оценивается примерно в 1 миллиард евро. 
Как рассказал на пресс-конференции в Новосибирске научный директор FAIR академик Борис Шарков, FAIR охватывает четыре области научного исследования. В первую очередь, это структура ядра и ядерная астрофизика, где изучается, например, образование тяжелых элементов в звездах при взрывах сверхновых и слиянии двух нейтронных. Ученые планируют создать в лаборатории такие условия, которые реализуются в звездном веществе. 
Вторая задача: исследование так называемой кварк-глюонной плазмы, то есть перехода вещества при колоссальных температурах в состояние кварков, когда протоны и нейтроны расплавляются в некий “кварк-глюонный суп”. Предполагается получить в лаборатории вещество, из которого состояла наша Вселенная 13,5 миллиарда лет назад, во время Большого взрыва. 
Третье направление – исследование с помощью пучков антивещества, антипротонов. Здесь решаются задачи квантовой хромодинамики – направления науки, лежащего между ядерной физикой и физикой элементарных частиц и отвечающего за характер сильного взаимодействия кварков внутри протонов. 
Четвертая область охватывает атомную физику при сверхвысоких магнитных полях, а также физику плазмы. 
Есть и два важных прикладных направления, хотя обычно решение практических задач нехарактерно для ускорительных центров. В первую очередь будет экспериментально изучена реакция живых клеток на межгалактические частицы. Решение биофизической задачи создания защитных механизмов позволит планировать долгосрочные космические экспедиции без ущерба для здоровья астронавтов. Второе важное направление – радиационное материаловедение, оно влечет за собой широкий спектр промышленных приложений. 
В Новосибирске научный директор FAIR Борис Шарков, руководитель проекта Юрген Хеншель и технический директор Центра по изучению тяжелых ионов им. Гельмгольца Йорг Блаурок собрались неслучайно – подписаны очередные контракты FAIR с Институтом ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН на общую сумму 20 миллионов евро. 
ИЯФ СО РАН отвечает за изготовление коллекторного кольца, одной из пяти основных частей общей установки. Длина кольца более 200 метров, стоимость – 40 миллионов евро. В нем захватываются и охлаждаются заряженные частицы, после чего распределяются по другим ускорителям для проведения экспериментов. Расчетная производительность кольца – 10 миллионов антипротонов в секунду. ИЯФ должен изготовить установку “под ключ”. 
– На днях мы с коллегами из ИЯФ подписали договоры о создании магнитов. Они должны быть поставлены до 2021 года, – отметил технический директор Центра по изучению тяжелых ионов им. Гельмгольца Йорг Блаурок. 
– К этому контракту мы шли несколько лет, потому что перед тем, как организовать реальное производство элементов ускорителя, мы участвовали в их разработке. Надеюсь, что дальше будут другие заказы, – добавил заместитель директора по научной работе Института ядерной физики СО РАН Евгений Левичев.
Чтобы представить сложность и масштаб работ, достаточно отметить, что каждый из 26 дипольных магнитов, расположенных внутри кольца и в канале транспортировки, имеет поперечный размер около 
2 метров и весит 60 тонн. При этом 60-тонный массив нужно составить из пластин толщиной в 1 миллиметр, чтобы обеспечить необходимое для проекта прецизионное (допустимо отклонение лишь в одну сотую процента) измерение массы редких короткоживущих ионов. Начало экспериментов на FAIR запланировано на 2022 год.
Ольга Колесова

Нет комментариев