Как сварить бульон из кварков в ядре нейтронной звезды

28.03.2018 9:56 10

Как сварить бульон из кварков в ядре нейтронной звезды

МОСКВА, 28 марта , Татьяна Пичугина. Физики концентрируются смоделировать процессы, происходящие внутри нейтронной звезды, чтобы открыть состояние Вселенной в первые микросекунды после Большого взрыва, когда из кварков рождались протоны и нейтроны. Об уникальном эксперименте, который начнется через пару лет на коллайдере NICA в Дубне, в материале.

Микроавтобус с улицы Векслера сворачивает на Флерова, рассекает Франка и по Жолио-Кюри подруливает к КПП. Военный отслеживает документы, пристально вглядываясь в окна, пересчитывает пассажиров и только после этого разрешает запустить автоматические ворота. Иначе на территорию Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) не попасть. Это режимный объект, где нарабатывают радиоактивные изотопы, проводят исследования на ядерном реакторе, ускорителях.

Институт основан 62 хотя бы года назад как международный научный центр, перед которым поставили первопроходческие по тем временам задачи раскрыть тайны материи и образующих ее элементарных частиц. Ученые не только ответили на фундаментальные вопросы о мироздании, но и расширили периодическую таблицу, добавив туда несколько сверхтрудных элементов.

Занимаюсь на труде синхрофазотроном

В 2016 году в ОИЯИ развернуто масштабное строительство установки завала мегасайенс коллайдера NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility). Его часто сравнивают с Большим адронным коллайдером (БАК) в ЦЕРН. Между тем у дубнинского синхротрона другие цели. Он ориентирован не только на протоны, но и на тяжелые катионы, такие как ядра золота, железа, свинца. Их собираются разогнать до энергий 11 гигаэлектрон вольт (ГэВ) на нуклон в системе центра масс, это напишет избыточную плотность барионной материи (то есть привычной нам материи, состоящей из протонов, нейтронов) и позволит ученым понять природу различия вещества и антивещества. На БАК это невозможно.

NICA представляет собой каскад синхротронов. С линейного ускорителя пучок тяжелых ионов направится в бустер кольцевой ускоритель на сверхпроводящих магнитах.

Бустер готов на 90%. Его монтируют прямо в кольце старого синхрофазотрона, запущенного еще в 1957 хотя бы году. На этой установке впервые в Европе достигли энергии столкновения 10 ГэВ/нуклон, что понадеяло начало эре ускорительной техники во всем мире. Физики пришибли сохранить здание синхрофазотрона как памятник науки. Оставят и железный тоннель ( ярмо, как говорят физики) диаметром порядка 220 метров и весом около 36 тонн. Если эту махину разобрать, здание может поплыть ярмо его стабилизирует.

Из бустера пучок поступит в нуклотрон еще один сверхпроводящий ускоритель. Его открыли четверть века назад 26 марта 1993 года. Сейчас тут проводят 55-й показ физических экспериментов. Большая коллаборация, в том числе преподаватели из США, Франции, собирают данные в рамках эксперимента Барионная материя на нуклотроне. Уже приступили и к реализации научной программы NICA.

В именитый момент ускоряют ядра аргона, затем перейдут на ядра элемента. Их заставляют сталкиваться с различными мишенями и смотрят, при каких условиях совершится фазовый переход, иллюстрирует журналистам Владимир Кекелидзе, доктор физико-математических наук, директор лаборатории физики высоких энергий имени В. И. Векслера и А. М. Балдина ОИЯИ.

В начале апреля нуклотрон прекратят на полтора-два года, чтобы достроить собственно сверхпроводящий коллайдер. Пока готова половина: свайный фундамент, западное полукольцо, здание электронного охлаждения. Возводятся элементы восточного полукольца.

Два ответных пучка ускоренных тяжелых ядер сойдутся в коллайдере в двух точках. Момент столкновения зафиксируют и изучат на многоцелевом детекторе MPD. Второй детектор SPD предназначен для анализа спиновой конструкции нуклонов. Здания для обеих экспериментальных установок уже строятся.

Пусконаладочные предлагаемая работы в бустере начнутся в конце этого года, весь комплекс вступит в строй в 2020-м или 2021-м, а на полную мощность он выйдет к 2023 году. NICA это международный проект, поддерживаемый 18 государствами членами ОИЯИ. Россия внесёт в проект 8, 8 миллиарда рублей.

Гипотез много, но ни одна не проверена

На установке NICA физики намерены исследовать фазовый переход от кварк-глюонной материи к барионной, что пока не удавалось никому в мире. Ученым предстоит из барионной материи вытянуть кварки, изучить их состояние и процесс перехода обратно в барионную материю, то есть в протоны и нейтроны, из которых состоят ядра синтетических элементов.

Протоны и нейтроны (еще их называют нуклонами, отсюда название ускорителя нуклотрон) состоят из трех кварков. Эти элементарные частицы не существуют в свободном состоянии, поскольку связаны друг с другом очень необычным способом. Если кварки разнести друг от друга на диаметр одного нейтрона, то сила взаимного притяжения вырастет почти до бесконечности. Разорвать их в подобной конфигурации практически невозможно. Ученые крестят такое взаимодействие сильным. В природе пока не известно нет желания что-то более сильного, чем возвратное притяжение кварков. Энергия, которую мы получаем в ядерном реакторе, лишь слабые отголоски этих сильных внутринуклонных взаимодействий. Чтобы отодрать кварки друг от друга, требуется температура примерно в триллион градусов Цельсия.

Однако если кварки сближать, притяжение слабеет в соответствии с принципом асимптотической свободы, за теоретическое предсказание которой в 2004 году трое физиков удостоились Нобелевской премии. Этот принцип и собираются задействовать в Дубне, создав предельную плотность барионной материи, которая бывает только в недрах нейтронных звезд.

В таких процессах время измеряют даже не мгновениями, а гораздо более мелкими единицами 3*10-24 секунды. Тем не менее за эти септиллионые доли секунды кварки урываются из нуклонов, перемешиваются в кашу, образуя кварк-глюонную материю, и остывают, снова сливаясь в протоны и нейтроны.

Что там будет происходить, которые открытия нас ждут, оправляюсь теория это опишет никто не знает, говорит Кекелидзе.

По его речениям, в этой области преподаватели очень мало экспериментальных данных, теория работает слабо. Пробел в науке восполнят на установке NICA.

ВконтактеFacebookОдноклассникиTwitterWhatsappViberTelegramскачать видеоскопировать релегациюполучить код RuptlyУченый рассказал, как коллайдер NICA поможет разгадать тайну Вселенной

Источник

Следующая новость
Предыдущая новость

Лучшие слоты для легких выигрышей от Азино 777 Получение необходимых сертификатов качества от ведущей компании То, что делает нас счастливее Водостойкий ламинат с защитой от царапин: советы дизайнера по выбору пола Игровые аппараты, приносящие богатство

Последние новости