Новый проект России, готовящийся к строительству в Подмосковье, обойдётся в 20 миллиардов рублей с лишним. Но Россия далеко не один инвестор — еще 24 страны вносят посильный вклад в строительство. Для чего необходим такой дорогостоящий комплекс?
Дубна – небольшой научный городок на севере Подмосковья – имеет все шансы на несколько мгновений стать самым обсуждаемым местом на Земле. Ведь именно в Дубне состоялась церемония закладки первого камня сооружений нового проекта NICA – первого российского сверхпроводящего коллайдера, который поможет раскрыть загадки Вселенной.
Коллайдер NICA
Новый коллайдер будет работать на встречных пучках тяжелых ионов. Принцип работы подобного сооружения позволит добиться существенного прогресса в вопросах преобразования ядерной энергии. Физики надеются сделать невозможное, вернее то, чего ранее не удавалось добиться, — увидеть кварки и глюоны в свободном состоянии.
От чайника к чайнику
Кварки – это тренд второй половины ХХ века, когда ученые пришли к выводу, что уже давно изученные протоны и электроны, то есть сильно взаимодействующие частицы (адроны), имеют в составе еще более элементарные частицы.
Суть кварков в том, что они не могут существовать в свободном состоянии, а только по три. Ученые выдвигают гипотезы, что кварки находились в свободном состоянии лишь первые микросекунды после Большого взрыва. Затем же они соединились в группы по три и образовали адронные частицы.
Именно исследование природы кварков и поиск методов их расщепления может подтолкнуть физиков по всему миру к разгадке тайны сотворения мира.
Три кварка для Мюстера Марка
Сама история возникновения термина довольно интересна. Обычно новому явлению в физике дают имя первооткрывателя. Но Джеймс Джойс с его романом «Поминки по Финнегану» в то время был настолько на слуху, что изобретенное им выражение «три кварка», которое кричат чайки в одном из эпизодов: «Three quarks for Muster Mark!» («Три кварка для Мюстера Марка!»), — идеально подошло для описания самой сути изобретенных частиц. Ведь они, как и кварки у чаек Джойса, существовали только в количестве трёх штук.
Ускорители частиц
Для того, чтобы преобразовать элементарные частицы в свободные кварки, необходим мощный ускоритель частиц.
На данный момент среди мощнейших ускорителей заряженных частиц можно выделить американский коллайдер RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории и Большой адронный коллайдер.
Пиар-кампании были внушительными. Тогда весь мир перепугался, что раз уж адронные коллайдеры пытаются постигнуть загадки мироздания, понять природу Большого взрыва и, соответственно, сотворения Вселенной, то следующий шаг – создать (или найти) антиматерию. И всем известно еще со школы, что при встрече материя и антиматерия непременно взорвут весь мир.
Разумеется, такие масштабные исследования пока невозможны. В ближайшее тысячилетие – уж точно. И несмотря на шумиху вокруг, американский и европейский проекты не оправдали себя. Всё дело в том, что скорости и энергия столкновения оказались слишком высокими для того, чтобы заряженные частицы успевали вступать во взаимодействие друг с другом.
Российский же проект коллайдера изначально был рассчитан на нужные энергии. Поэтому, к тому времени, как зарубежные комплексы будут окончательно перестроены, в России уже будет готов NICA. Произойдет это не раньше 2020 года, а в эксплуатацию коллайдер собираются ввести к 2023-му.
Как знать
Когда коллайдер введут в эксплуатацию, как ученые поймут, что совершили прорыв? Ведь свободных кварков – одной из главных целей проекта – ученые не увидят. Положительные результаты исследований будут видны лишь по побочным эффектам, то есть аномалиям: по зарядовой асимметрии или необычным пикам в спектре вылетающих частиц.
Когда коллайдер будет запущен, собственно свободных кварков ученые не увидят. Детектор узнает о существовании кварков в свободном виде по аномалиям, которые обычно не встречаются в природе. Например, может наблюдаться
Но всё это тонкие материи, непонятные неподготовленному автору и читателю. Ясно лишь одно: существование кварков в свободном виде даст науке невиданные ранее возможности, связанные с загадками всего мироздания.
Директор Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ (Объединенного института ядерных исследований) профессор Владимира Кекелидзе не так давно объяснил важность российского коллайдера:
Мы знаем, что дала человечеству ядерная энергия. Но ядерные силы — это лишь остаточные явления тех сил, которые связывают кварки между собой. Если мы сможем управлять теми беспредельными силами, которые там таятся, это даст людям фантастические возможности!