Семь вопросов про российский коллайдер NICA

Рассказываем простым языком о сложных вещах

“Сердце” коллайдера прибыло в порт Бронка. Фото предоставлено ООО "Бронка Групп".
“Сердце” коллайдера прибыло в порт Бронка. Фото предоставлено ООО "Бронка Групп".
Комплекс NICA. Фото  www.nica.jinr.ru.
Комплекс NICA. Фото www.nica.jinr.ru.
Главный конструктор проекта Николай Топилин. Фото Евгения Назарова.
Главный конструктор проекта Николай Топилин. Фото Евгения Назарова.
“Сердце” коллайдера прибыло в порт Бронка. Фото предоставлено ООО "Бронка Групп".
“Сердце” коллайдера прибыло в порт Бронка. Фото предоставлено ООО "Бронка Групп".

Многие уже знают, что коллайдер – это такая штука, в которой учёные сначала разгоняют, а потом сталкивают разные частицы и смотрят, что из этого получится. Но не все догадываются, что Большой адронный коллайдер* далеко не единственный в своём роде. Разобраться в тонкостях отечественного коллайдеростроения нам помог главный конструктор проекта NICA – MPD Николай Дмитриевич Топилин.

А что, у нас есть коллайдер?

Да. Его строят в Дубне (Подмосковье), на базе Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ). Носит он красивое имя “Ника” (NICA), что расшифровывается как Nuclotron-based Ion Collider fAcility – сверхпроводящий коллайдер протонов и тяжёлых ионов. Строительство началось в 2013 году вокруг "Нуклотрона", запущенного ещё в 1993-м. Первый запуск запланирован на 2022 год.

Недавно Metro писало, что сердце российского коллайдера прибыло в Петербург

Чем он отличается от Большого?

Большой коллайдер (БАК) называется адронным, так как в нём сталкиваются частицы адроны. В нашем же приставки "адронный" нет, так как сталкивать будут другие вещи.

 – В мире много коллайдеров – как готовых, так и в процессе строительства. И каждый из них рассчитан на разгон определённых частиц. Большой коллайдер был заточен на подтверждение существования частицы Хиггса. Он разгоняет протоны, наш будет разгонять ионы золота 57-й зарядности. Задачи у коллайдеров разные – это их основное отличие, – говорит Николай Топилин.

 Непохожи NICA и БАК размерами. Большим наш коллайдер никак не назовёшь, скорее крошечным. Для сравнения: у БАКа длина кольца для разгона частиц равняется 27 км, у NICA – всего 500 метров.

А зачем нам такой маленький коллайдер?

Размер нашего коллайдера вовсе не умаляет его значимости для науки.

 – Да, наверное, он у нас самый маленький в мире, но зато удаленький, – отвечает конструктор. – Как я уже говорил, решаются разные задачи. Допустим, если вам на огород нужно немного песка привезти, вы же не карьерный самосвал заказываете. Так и здесь. БАК работает на одних энергиях, наш на других – более низких. Ещё один пример: если вы плеснёте кружку воды на раскалённые камни, то увидите воду и пар, больше ничего. А если вы потихоньку нагреваете воду в кастрюльке на плите, то заметите образование пузырьков, их схлопывание, кипение и так далее. То есть вы видите переходные процессы. Для этого не нужна огромная энергия, а скорее наоборот. Вот и нашу "Нику" можно сравнить с кастрюлькой на плите, а БАК – с раскалёнными камнями.

Какая от него польза?

Главная задача, которая стоит сейчас перед NIСA, – изучение структуры Вселенной примерно на десятой микросекунде после Большого взрыва, произошедшего около 13 миллиардов лет назад. Но это не единственное предназначение отечественного коллайдера.

 – Во-первых, это развитие фундаментальной науки, – отвечает инженер. – Когда мы строим коллайдер, мы работаем со сверхвысоким вакуумом. Вакуум, который недостижим на расстоянии ближайшей  тысячи километров от Земли. Получить его на нашей планете можно только в специальных условиях, с NICA же мы создаём вселенную в лаборатории. Это неизученная часть физики, поэтому всем интересно, что же там будет происходить.

Пригодится коллайдер для изучения и освоения космоса, в медицине, при создании принципиально новых материалов и технологий и даже для утилизации радиоактивных отходов.

 – У нас в лаборатории есть установка, которая уже десятки лет работает на медицину, здесь изучаются новые методы лечения раковых опухолей. В рамках подготовки полёта на Марс в нашей лаборатории проходят эксперименты, которые помогут понять влияние радиации на человека. Также у нас есть проект "Энергия трансплантации", где мы изучаем на пучках наших ускорителей процессы, которые потом позволят перерабатывать ядерные отходы в невредные и параллельно получать из них энергию. Всё это уже помогает изучать само строительство коллайдера, – продолжает учёный.

Коллайдер – это путь в неизведанное?

– Не совсем. Практически всё, что изучается, заранее предсказывается теоретически. Если вы загуглите, зайдёте на сайт проекта NICA, то там уже всё есть, даже диаграммы нарисованы. Непосвящённый человек подумает: зачем строить такую дорогостоящую штуку, вот уже всё написано, подсчитано и даже на картинках нарисовано. Ну а кто сказал, что это действительно верно?! Поэтому нужно всё проверить опытным путём, – говорит Николай Топилин.

Кстати, учёные уже давно рассчитали, что было в первые секунды Большого взрыва.

– Была барионная материя. Если сравнивать, то это как каша. На первых секундах (точнее – десять в минус шестой секунды) эта каша состояла из протонов и нейтронов. Насколько горячо? 10 в 13 степени градусов. Нарисуйте 10 и ещё 13 нулей добавьте. Сто градусов – уже кипяток, при одной – полутора тысячах градусов плавится металл, пять тысяч градусов – плазма; это всего три нуля, а здесь будет тринадцать!!! Через 3 минуты в этой каше уже шло образование лёгких ядер. Через триста тысяч лет станет попрохладнее. Всего лишь три тысячи градусов. А миллиард лет назад уже появилась комфортная "космическая" температура. Вселенная расширяется, плотность падает, температура падает, – делится с Metro конструктор проекта.

Сколько стоит коллайдер?

Понятно, что коллайдер – игрушка дорогая. Только та деталь, которую называют "сердце" коллайдера, стоит 17 млн долларов. Есть запчасти подешевле: например, магнитопровод стоит полтора миллиона евро.

– Стоимость всего проекта сейчас трудно озвучить. Начали 10 лет назад, он ещё не закончен, влияют колебания курса и так далее. В начале предполагалось, что проект будет стоить 147 млн долларов. Во сколько он реально обойдётся, трудно сказать. Наверняка больше, так как меньше не может быть по определению, – говорит профессор.

А вдруг иностранцы опередят наши открытия?

Как уже говорилось, коллайдеров в мире строят просто пруд пруди. В ЦЕРН (ребята, которые построили Большой адронный) уже анонсировали проект, по сравнению с которым сам БАК будет выглядеть детской игрушкой. Будущий кольцевой коллайдер FCC (Future Circular Collider) расположится на территории Франции и Швейцарии и будет иметь периметр 100 км (против 27 км Большого). Но оказывается, что в вопросах, связанных с коллайдерами, нет такого, как в "гонке вооружений".

– Это же практически всё международные проекты. Мы не конкурируем, а сотрудничаем, – делится Николай Дмитриевич. – Часто везде работают одни и те же люди. Наши работы дополняют друг друга. Если на каком-то коллайдере появились данные, то ими гордятся и делятся. В Германии сейчас строится аналогичный с NICA проект. И мы с ними будем одновременно заниматься одним и тем же. Если в двух научных центрах будут работать над одной тематикой, то можно сравнить результаты и убедиться в их правильности. Мы активно привлекаем, открыто приглашаем учёных, инженеров со всего мира, наши специалисты посещают другие конференции. И везде мы пропагандируем наш проект. Работы очень много, непочатый край.

* cамый большой и мощный ускоритель частиц в мире, расположенный на франко-швейцарской границе около города Женевы. В своё время было очень много опасений, что его испытания могут привести к концу света.

Показать комментарии