Коллайдер нового поколения. Как NICA исследует кварк-глюонную плазму

Учёные из нескольких российских исследовательских институтов предложили новую дуальную магнито-оптическую структуру для ускорителя NICA, которая позволяет работать в двух режимах: с тяжёлыми ионами и лёгкими поляризованными частицами, такими как протоны и дейтроны. Это открывает новые перспективы для проведения экспериментов на низких энергиях, которые могут помочь понять процессы, происходившие в ранней Вселенной.

Коллайдер NICA (Nuclotron based Ion Collider fAcility) работает на энергиях до 4,5 ГэВ на нуклон, что делает его идеальным для исследований структуры ядер и взаимодействий нуклонов. Хотя его энергия значительно ниже, чем у Большого адронного коллайдера, это даёт NICA преимущество в изучении кварк-глюонной плазмы — состояния материи, существовавшего в первые мгновения после Большого взрыва.

«Задача российской установки — изучение горячего барион-обогащённого вещества на границе фазового перехода в кварк-глюонную плазму. NICA может стать лучшей установкой для решения этой задачи»

— Юрий Сеничев, профессор МФТИ

Главное преимущество установки заключается в её способности достигать плотности плазмы, сопоставимой с плотностью нейтронных звёзд, что невозможно в других коллайдерах. Это позволяет создавать в лабораторных условиях уникальные условия, приближенные к тем, что существовали во Вселенной сразу после Большого взрыва.

Одной из главных сложностей при работе с коллайдером является необходимость обеспечения максимальной светимости пучков частиц, что напрямую влияет на частоту их столкновений. В случае NICA, работающей в двух режимах — с тяжёлыми ионами и лёгкими частицами, возникают противоречивые требования к фокусировке пучков из-за различий в зарядности частиц.

«Проблема внутрипучкового рассеяния тяжёлых ионов требует особого подхода к магнито-оптической структуре, чтобы не допустить увеличения фазового объёма. В то же время лёгкие частицы сталкиваются с проблемой критической энергии, что также снижает светимость»

— Сергей Колокольчиков, лаборант МФТИ

Учёные предложили модуляцию дисперсионной функции в режиме лёгких частиц, что позволяет поднять критическую энергию, а для тяжёлых частиц создать гладкую огибающую, решая обе задачи одновременно. Эта схема делает NICA уникальным коллайдером, способным проводить эксперименты с частицами разных масс и зарядов.

Источник: «За науку».

Фото: ОИЯИ