Состоялся старт первого сеанса на ускорительном комплексе NICA
В подмосковной Дубне 25 марта был дан старт первому сеансу работы ускорительного комплекса NICA, построенного на базе Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ). На мероприятии присутствовали полномочные представители всех стран — участниц проекта. Минобрнауки России представил заместитель Министра Андрей Омельчук.
«Объединенный институт ядерных исследований — уникальный международный научный центр, на счету которого впечатляющие проекты, включая, например, создание установок класса «мегасайенс». Особое внимание уделяется финансированию перспективных исследовательских проектов для развития науки и поддержки научного потенциала молодежи. Кроме того, продолжается работа по цифровизации института, что в том числе повысит его конкурентоспособность», — подчеркнул замглавы Минобрнауки России Андрей Омельчук.
Сеанс продлится около полугода и завершится столкновением встречных пучков ксенона (Xe) в точке их пересечения в зале MPD. В ходе сеанса будут поэтапно задействованы источник ионов «Крион-6Т», линейный ускоритель, бустер, нуклотрон, установка BM@N. Затем будут осуществлены захолаживание магнитов, настройка каналов транспортировки и инжекции пучков в коллайдер и их циркуляция.
«Это исторический момент, это путь длиной в 19 лет. Мы все ждем данных первых физических экспериментов, когда мы увидим на мониторах в пультовой сталкивающиеся пучки. Я думаю, что этот момент наступит уже летом этого года, в июле-августе», — сказал директор ОИЯИ академик РАН Григорий Трубников, которого цитирует пресс-служба ОИЯИ.
В 2024 году стартовала программа государственных заданий для подведомственных Минобрнауки России организаций на выполнение работ с использованием коллайдера NICA. Программа экспериментов нацелена на исследование вещества, существовавшего во Вселенной в первые микросекунды после Большого взрыва, а также на решение целого ряда прикладных задач с использованием пучков ускоренных ионов.
Оказанные меры поддержки способствовали опубликованию ряда значимых научных статей в рецензируемых изданиях, позволили осветить полученные результаты на многих конференциях и совещаниях. Программа государственных заданий 2024 года стимулировала проработку новых технологических и расчетных инструментов для экспериментов MPD, BM@N, SPD, ARIADNA и задач ускорительной техники, создала предпосылки для их практического внедрения в программу экспериментов.
Так, в рамках эксперимента MPD, направленного на изучение свойств материи в экстремальных условиях, был проведен большой объем работ, связанный со сборкой и запуском детектора частиц, разработкой программного обеспечения для хранения, обработки и анализа экспериментальных данных объемом до нескольких десятков петабайт. Одним из наиболее интересных результатов в этом эксперименте стала демонстрация измерения глобальной поляризации Лямбда-гиперонов в столкновениях ядер висмута в экспериментальной установке MPD. Экспериментальное наблюдение глобальной поляризации гиперонов позволит получить важные данные о протекании ядерных реакций и свойствах материи, образующейся в столкновениях тяжелых ядер.
Успешно завершена обработка результатов первого физического цикла эксперимента BM@N, в ходе которого было зарегистрировано более 500 миллионов событий столкновений ядер ксенона с мишенью из йодида цезия. Для данного эксперимента учеными ИЯИ РАН созданы три детектора частиц (ScWall, FQH, FHCal), а также прототип нейтронного детектора высокой гранулярности HGN, который был испытан в сеансе столкновения ядер ксенона с мишенью из йодида цезия. Участниками эксперимента от НИЯУ МИФИ измерены направленные потоки протонов и дейтронов во взаимодействиях ядер ксенона с мишенью из йодида цезия. Сотрудниками ФИАН подготовлены радиационно-стойкие детектирующие кристаллы для исследования в следующем сеансе эксперимента BM@N. Учеными от МФТИ разработано программное обеспечение для мониторинга качества экспериментальных данных.
В рамках работ по проекту SPD был получен ряд промежуточных результатов, важных для развития проекта. Так, в ИЯФ СО РАН испытан на релятивистских электронах прототип фокусирующего детектора черенковских колец FARICH, предназначенный для идентификации вторичных заряженных частиц в торцевых частях установки SPD. Продемонстрирована возможность уверенного разделения сигналов π и K-мезонов во всей рабочей области эксперимента при использовании в качестве фотонного детектора коммерчески доступных позиционно-чувствительных фотоэлектронных умножителей на микроканальных пластинах как зарубежного, так и отечественного производства. В НИЯУ МИФИ создан прототип детектора пучковых столкновений. В СПбПУ разработаны и испытаны технические решения для элементов системы синхронизации подсистем установки SPD на базе технологии White Rabbit. Создано методическое обеспечение для системы синхронизации, методика калибровки узлов синхронизации и методика измерения достижимой точности синхронизации. ИЯИ РАН осуществил разработку инновационной электроники и микроэлектроники для прецизионного многоканального времяпролетного детектора с разрешением не хуже 40 пикосекунд и электромагнитного калориметра. В Самарском университете получены предсказания для сечений рождения прямых фотонов и J/ψ-мезонов в адронных столкновениях, а также поляризация рожденных J/ψ-мезонов.
В части развития ускорительной техники ученые МФТИ разработали новую схему сохранения поляризации протонов в действующем синхротроне «Нуклотрон», а также концепцию высокоэффективной системы поляриметрии дейтронов во всем диапазоне импульсов коллайдера NICA. Учеными ИЯИ РАН разработаны обводные каналы в коллайдере NICA, предложена концепция «квази-замороженного» пучка для исследования электрического дипольного момента в синхротроне, который изначально не ориентирован на проведение таких экспериментов. Для поднятия светимости поляризованных пучков в коллайдере исследовано прохождение поляризованных протонов через критическую энергию.
В области прикладных исследований на комплексе NICA организациями, участвующими в научной коллаборации ARIADNA, выполнена серия научно-методических работ в области наук о жизни и радиационного материаловедения. В сотрудничестве с учеными ФИЦ ХФ РАН методами оптической спектроскопии, спектроскопии диффузного и зеркального отражения исследованы оптические характеристики пленок терморадиационномодифицированного политетрафторэтилена (ТРМ-ПТФЭ) толщиной 100 мкм, облученных ионами ксенона с энергией 3,2 МэВ/нуклон и протонами с энергией 660 МэВ. С использованием результатов, полученных учеными ФИЦ ХФ РАН, ОИЯИ, ФИЦ ПХФ и МХ РАН и МИФИ разработана технология изготовления светоотражателя на основе ТРМ-ПТФЭ. Получен первый опыт работы с образцами сапфиров, облученных ускоренными ионами ксенона с энергией 3,8 ГэВ/нуклон. Учеными ИОНХ РАН синтезированы образцы новых материалов для исследования их свойств под воздействием ионных пучков NICA. Сотрудниками ИМБП РАН получены референтные данные для моделирования на комплексе NICA влияния космической радиации в условиях длительного пилотируемого полета, исследованы радиационно-защитные свойства инновационных композитных материалов, предназначенных для защиты от космической радиации на перспективных космических аппаратах и новой Российской орбитальной служебной станции (РОСС). Ученые ИТЭБ РАН провели предварительные исследования влияния корпускулярных видов ионизирующих излучений на 2D- и 3D-культуры клеток в целях разработки новых методов повышения эффективности адронной терапии онкологических заболеваний, а также профилактики и лечения лучевых осложнений.
На линейном ускорителе тяжелых ионов комплекса NICA проведена отработка методики оценки чувствительности безкорпусных микросхем к одиночным радиационным эффектам, являющимся одной из главных причин отказов электроники на космических аппаратах. Запущены в работу новый прикладной канал и станция облучения корпусированных микросхем «Искра». На выведенных пучках тяжелых ионов с энергией 350-500 МэВ/нуклон впервые в России планируется реализация технологии по облучению корпусированных микросхем.
Полноценный запуск ускорительного комплекса NICA стал во многом возможен благодаря широкому участию подведомственных Минобрнауки России организаций. Начало регулярных экспериментов на комплексе NICA и высокий интерес научного сообщества к выполнению исследований на пучках ускоренных ионов с уникальными физическими характеристиками уже сейчас приводит к расширению программы совместной работы научных и образовательных организаций. Очевидно, что с началом регулярных сеансов работы комплекса NICA вклад подведомственных Минобрнауки России организаций в получение передовых научных результатов будет определяющим.