НИКА: Вселенная в лаборатории

II

Р

й*

На установке НИКА, разрабатываемой в подмосковной Дубне, ученые попытаются смоделировать процесс первых мгновений возникновения Вселенной - рождение нашего мира несколько миллиардов лет назад.

У*

Текст: Архип КАЛАШНИКОВ

Объединенный институт ядерных исследований был основан в 1956 году в городе Дубне на базе Института ядерных проблем Академии наук Советского Союза. Здесь в 1957 году впервые в мире был создан синхрофазотрон, протонный ускоритель. Этот передовой на то время научный прибор довольно скоро завладел умами и даже вошел в массовую культуру: о синхрофазотроне шутили в КВН, о нем пели Владимир Высоцкий и Алла Пугачева.

Этими фактами достижения Объединенного института, конечно, не исчерпываются. Именно в Дубне советскими физиками-ядерщиками были синтезированы все трансурановые элементы периодической системы Менделеева (с атомным номером выше 92), а двум из них - 105-му и 114-му - за большой вклад института в современную физику были присвоены названия дубний (по имени города) и флеровий (в честь академика Георгия Флерова, одного из «отцов-основателей» ОИЯИ). Сегодня в составе института семь лабораторий. Основные направления исследований -ядерная физика, физика элементарных частиц и конденсированного состояния вещества.

ш

I

I •

Владимир КЕКЕЛИДЗЕ,

директор лаборатории высоких энергий ОИЯИ

Григорий ТРУБНИКОВ,

вице-директор ОИЯИ, действительный член РАН

3 наукограде Дубне под эгидой Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в 2013 году началось строительство нового коллайдера,ускорителя элементарных частиц. Назвали проект просто и красиво - НИКА. Это аббревиатура от Nuclotron-based Ion Collider fAcility: коллайдер протонов и тяжелых ионов. В то же время название ассоциируется с богиней победы.

МЛАДШАЯ СЕСТРА БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА

«Младшая сестра» известного всем Большого адронного кол-лайдера (БАК), НИКА - не менее амбициозная, но менее дорогая установка, чем церновская. Периметр кольца - 500 метров. Как и европейский прибор, НИКА будет создаваться в международной кооперации. Правда, в Дубне не стали рыть тоннели и копать шахты, как для БАК: этот проект разработан на базе уже существующего нуклотрона.

По сути, НИКА - это каскад из трех ускорителей. Один из них уже действует - сверхпроводящий ионный синхротрон-нуклотрон. Второй этап - бустер - обеспечит частицам необходимую интенсивность. Раньше здесь располагались магниты синхрофазотрона. Плюс два кольца коллайдера, в котором и будут сталкиваться протоны.

Главная же особенность: если в БАК основные силы были брошены на поиски неуловимого бозона Хиггса - частицы, которая

дает массу всем остальным частицам, то Россия на своей установке будет изучать другую область возникновения Вселенной несколько миллиардов лет назад: формирование из кварков и глюо-нов частиц барионной материи, то есть нашего с вами мира.

- Физика высоких энергий весьма популярна сегодня среди ученых, в этой области ожидаются очень яркие интересные открытия, а именно - фазовые переходы ядерной материи. Для того чтобы их изучать, необходимо создать максимальную плотность барионной материи - ту, которая существует в нейтронных звездах. Для изучения именно этих процессов в максимальной бари-онной плотности не нужна максимальная энергия, как на БАК или на Брукхейвенской машине. Теоретики рассчитали: она очень близка к той, которая сегодня достижима на нашем нуклотроне, -рассказывает директор лаборатории высоких энергий ОИЯИ Владимир Кекелидзе.

- Теоретики сформулировали те условия, при которых было возможно формирование Вселенной по тому пути, по которому оно пошло. А условия очень простые - определенная температура (или энергия) частиц и плотность ядерного вещества. Как только теоретиками были сформулированы эти условия, стало понятно, какой эксперимент можно поставить в лабораторных условиях у нас на Земле, чтобы попробовать смоделировать те условия, которые были на ранних этапах формирования Вселенной, - говорит вице-директор ОИЯИ, действительный член РАН Григорий Трубников.

ПРИБЛИЖАЕМСЯ К БОЛЬШОМУ ВЗРЫВУ

Авторы проекта НИКА неслучайно называют его «Вселенная в лаборатории». Именно НИКА позволит ученым приблизиться к условиям возникновения Большого взрыва, от которого, по мнению физиков, и появилась наша Вселенная. Эксперимент по столкновению тяжелых ионов позволит получить ответ, как первичная плазма переходит в привычный для нас мир частиц.

- Плазму мы не наблюдаем в обыденной жизни, но в природе плазмы гораздо больше, чем твердых, жидких и газообразных тел, к которым мы привыкли. Например, Солнце и вообще все звезды - это плазма. И эта субстанция, которая называется кварк-глюонная плазма, пока еще плохо изучена и непонятна. Одна из задач нашего коллай-дера - изучить эту субстанцию, -рассказывает главный научный сотрудник лаборатории теоретической физики ОИЯИ, член-корреспондент РАН Дмитрий Казаков.

Русский коллайдер станет лучшей установкой для проведения экспериментов по физике тяжелых ионов. Ученые надеются, что после запуска проекта НИКА центр таких исследований пропишется в Подмосковье.

- Для этого нужна четко определенная энергия, нужно разогнать тяжелые ядра. Мы выбрали столкновения золота по золоту, потому что это технологически легче сделать. На базе нуклотрона и создается коллайдер. Первый разгонный

\ %<ш

Благодаря проекту НИКА у землян появится еще больше возможностей для изучения структуры Вселенной и ее фундаментальных сил - темной материи и темной энергии. Следующий шаг - создание приборов, которые позволят заглянуть еще дальше за границы мироздания

блок будет нуклотрон, линак, потом пучки будут выведены и будет организована встреча двух пучков в двух местах. В одном мы будем изучать тяжелую ионную программу, пытаться достичь максимальной плотно-

сти барионной материи и смотреть, что из этого получится. А в другой будем изучать спиновую физику - тоже не менее интересный проект, - объясняет Владимир Кекелидзе.

Дмитрий КАЗАКОВ,

главный научный сотрудник лаборатории теоретической физики ОИЯИ, член-корреспондент РАН

Румен ЦЕНОВ,

профессор кафедры атомной физики Софийского университета

раскрываем главные тайны вселенной

С помощью НИКА ученые надеются раскрыть структуру Вселенной и тайны ее фундаментальных сил: темной материи, темной энергии, черных дыр, «кротовых нор» и экстраизмерений.

- Когда вы знаете, как образовывалось вещество, как образовывалась материя, как она формировалась, вы можете прогнозировать, что будет с этой материей, как она станет развиваться, как распадаться и гибнуть. Вообще, это фундаментальные вопросы, которые дадут ответы к пониманию эволюции нашей Вселенной, -полагает Григорий Трубников.

- НИКА - это не первый проект, который работает в области тяжелых ионов, но первый проект, который может получить ту информацию, какую до нас еще никто не получал. А именно - что произошло в первую секунду после Большого взрыва, как родилась та Вселенная, в которой мы с вами живем. Это так называемая барионная Вселенная, в которой есть протоны, нейтроны, из них образуются ядра, из ядер - атомы, молекулы и все сущее, что окружает нас. Впервые в лабораторных условиях будет воссоздана максимальная плотность барионной материи, та, которая существовала в первые мгновения жизни Вселенной, та, которая существует сейчас только в нейтронных звездах, - говорит Владимир Кекелидзе.

- Здесь физика сегодняшнего дня смыкается с физикой ранней Вселенной, с космосом, потому что процессы, которые мы изучаем в физике элементарных частиц, и процессы, которые изучает астро-

физика, наблюдая космические объекты, практически одинаковые: законы одни и те же. И мы как бы с двух разных сторон приближаемся к пониманию истины, -объясняет Дмитрий Казаков.

Немаловажная особенность НИКА: многие компоненты кол-лайдера - отечественные. Так, в самом Объединенном институте действует завод по изготовлению сверхпроводящих магнитов, в том числе для коллайдера НИКА. По словам Владимира Ке-келидзе, магниты - это конек Объединенного института:

- То, что мы можем делать лучше всех в мире, мы делаем сами. И за нашими магнитами в Дубну приезжают специалисты из Германии, из ЦЕРН...

коллайдер для лечения рака и реализации космических программ

Сегодня научная программа НИКА наполняется новыми идеями. Кроме поисков тайн мироздания, установка может решать и вполне прикладные задачи. Например, исследовать влияние ионных пучков на живые организмы. Параметры установки - а это высокая энергия, колоссальная плотность вещества и разнообразие сортов исследуемых частиц - открывают возможности для решения целого ряда сопутствующих задач. Это углеродная терапия, тестирование электроники для космических программ, трансмутация радиоактивных отходов, новые подходы к получению энергии.

Так, на базе коллайдера планируется развивать адронные и углеродные технологии, чтобы лечить человека от самых серьезных болезней, в том числе и онкологических. Еще одно важное направление ядерных исследований - тестирование микроэлектроники для космических программ.

- Это очень важно, поскольку космические аппараты, которые летают в дальнем космосе, подвергаются воздействию тяжелых ионов. Именно тяжелые ионы - наиболее агрессивная среда и наиболее сложная компонента. Даже один ион может уничтожить целый блок электроники. Поэтому изучение стойкости электроники и схем к ионизационному излучению, к облучению тяжелыми ионами - важнейший этап продвижения технологий для космических аппаратов, - объясняет Владимир Кекелидзе.

Россия - ЦЕНТР

ИЗУЧЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ

НИКА - проект международный. Ядерщики из Дубны тесно сотрудничают с коллегами из Европейского центра ядерных исследований и Брукхей-венского ядерного центра в США. Оборудование и программное обеспечение для НИКА разрабатывается специалистами из России, Германии, Болгарии.

- Сейчас около 30 научных работников из Болгарии работают в Институте, из них половина -в лаборатории физики высоких

Русский коллайдер станет лучшей установкой для проведения экспериментов по физике тяжелых ионов. Ученые надеются, что после запуска проекта НИКА центр таких исследований пропишется в Подмосковье.

энергий, а две трети занимаются непосредственно комплексом НИКА. Эти сотрудники пришли сюда со студенческой скамьи и сейчас, надеемся, будут защищать диссертации кандидатов физико-математических наук, то есть они здесь выросли, развиваются и вносят большой вклад в создание этого детектора, - говорит профессор кафедры атомной физики Софийского университета Румен Ценов.

Благодаря проекту НИКА у землян появится еще больше возможностей для изучения структуры Вселенной и ее фундаментальных сил - темной материи и темной энергии. Следующий шаг -создание приборов, которые позволят заглянуть еще дальше -за границы мироздания.

Но самое главное: коллайдер будет работать у нас в стране,

а не за рубежом, и молодые российские ученые получат хорошую и интересную работу у себя дома. Запуск первого этапа проекта НИКА планируется в 2020 году.

Если при создании Большого адронного коллайдера основные силы были брошены на поиски неуловимого бозона Хиггса - частицы, которая дает массу всем остальным частицам, то Россия на своей установке будет изучать другую область возникновения Вселенной несколько миллиардов лет назад: формирование из кварков и глюонов частиц барионной материи, то есть нашего с вами мира.

КОСМИЧЕСКИЕ НОВОСТИ

Эксперты полагают, что первый космический город может появиться уже через полвека

Уфимское издание проанализировало существующие планы по колонизации дальних планет. Существует несколько дерзких проектов постройки баз на Луне и Марсе. Однако эксперты считают, что превратить их в полноценные поселения будет очень сложно, поскольку человек, каким бы выносливым он ни был, не сможет долго жить в условиях непривычной гравитации.

На данный момент у ученых нет возможности изменить гравитационное поле целой планеты или Луны, но проекты создания искусственной силы тяжести для космических аппаратов существуют. И даже применяются на Земле. Речь идет о центрифуге. Она, конечно, не генерирует гравитацию, но человек внутри испытывает схожие ощущения. Опыт строения маленьких орбитальных поселений у земных ученых есть. Это космические станции. Например, сейчас на орбите работает МКС. В будущем такие станции могут вырасти до размеров небольших городов. Поэтому первый полноценный космический город появится через 50 лет.

Источник: ToDay News Ufa

РОСКОСМОС И ВЛАДЕЛЕЦ «МОРСКОГО СТАРТА» ГК S7 ПОСТРОЯТ НА ОРБИТЕ КОСМОДРОМ

Соответствующее соглашение о сотрудничестве уже заключено. Группа компаний S7, владеющая плавучим космодромом «Морской старт» и авиационными активами, и госкорпорация «Роскосмос» договорились вместе построить на орбите Земли орбитальный космодром.

Многофункциональный орбитальный комплекс предполагается использовать для сборки и заправки космических аппаратов, отправки их на другие околоземные орбиты, а также для полетов к Луне и Марсу. По мнению экспертов, это государственно-частное партнерство способно изменить ракетно-космическую отрасль в нашей стране.

Многофункциональный орбитальный комплекс будет ориентирован в том числе на пусковую деятельность плавучего ракетно-космического комплекса «Морской старт», - сообщают «Известия» со ссылкой на свой источник. Его стороны намереваются использовать для транспортного обеспечения новой структуры.

Помимо создания орбитального космодрома, заключенное между сторонами соглашение включает планы по возобновлению запусков с морского космодрома с использованием носителей «Зенит». Первая фаза предусматривает восстановление производства ракет для «Морского старта». Следующая фаза начнется после модернизации стартовой платформы. Тогда ее можно будет использовать для пусков перспективной российской ракеты среднего класса «Союз-5». Кроме того, предполагается создать новый грузовой транспортный корабль, запускаемый с плавучего космодрома.

Некоторые эксперты полагают, что орбитальный космодром целесообразнее создавать не с нуля, а на базе инфраструктуры Международной космической станции (МКС), которая уже сегодня представляет собой некий орбитальный космодром, с которого запускают наноспутники.

Источник: «Известия»

В НОЯБРЕ ОТМЕТИЛИ ГОДОВЩИНУ ПУСКА «ЭНЕРГИИ»-«БУРАНА»

15 ноября 1988 года с космодрома Байконур впервые в истории отечественной космонавтики был проведен пуск многоразовой транспортной космической системы «Энергия»- «Буран».

Беспрецедентный полет был совершен без экипажа и продолжался 206 минут. Корабль совершил два витка вокруг Земли, после чего успешно приземлился на специально построенную на Байконуре посадочную полосу.

Впервые в мире была проведена посадка орбитального корабля в автоматическом режиме. Отклонение программы по времени в момент остановки корабля на полосе составило одну секунду, а отклонение корабля от оси полосы - три метра.

Предложения по созданию комплекса «Энергия» - «Буран» были сформулированы в 1974-1975 годах на основании научно-исследовательских работ, проведенных в НПО «Энергия». Приоритетным направлением в программе была признана разработка многоразовой космической системы, аналогичной американской системе «Спейс шаттл».

В состав ракетно-космического комплекса «Энергия» - «Буран» входили универсальная сверхтяжелая ракета-носитель «Энергия», орбитальный корабль «Буран», а также средства наземной космической инфраструктуры ракеты-носителя и орбитального корабля. Ракета-носитель «Энергия» могла выводить на орбиту грузы массой до 100 тонн. Многоразовый

орбитальный корабль «Буран» был рассчитан на 100 полетов, при этом численность экипажа могла достигать 10 человек. Диапазон рабочих орбит - 200-1000 км. Расчетная продолжительность полета 7-30 суток. В создании системы «Энергия» - «Буран» было задействовано 1206 предприятий СССР.

В 1989 году в НПО «Энергия» был разработан каталог «Научно-технические достижения по системе "Энергия" - "Буран" - народному хозяйству», в котором приведено 600 инновационных предложений. Их реализация, по оценкам, могла дать экономический эффект в шесть млрд рублей (в ценах 1989 года). Но воплотить в жизнь эти предложения промышленность СССР уже не смогла по ряду общественно-политических причин. В 1993-м программа «Энергия» - «Буран» была закрыта.

Созданный в годы «звездных войн» «Буран» стал великим творением советских конструкторов. Его единственный полет в ноябре 1988 года и спуск на Землю в автоматическом режиме под управлением бортового компьютера вошел в Книгу рекордов Гиннесса. Технические решения, принятые в рамках программы «Энергия» - «Буран», до сих пор используются в мировой ракетно-космической технике.

Источник: РКК «Энергия»

минут

продолжался полет многоразовой транспортной космической системы «энергия» - «буран»

.100

БЫЛ РАССЧИТАН МНОГОРАЗОВЫЙ ОРБИТАЛЬНЫЙ КОРАБЛЬ «БУРАН»

10

ВОЗМОЖНАЯ ЧИСЛЕННОСТЬ ЭКИПАЖА «БУРАНА»

100™

масса груза, которую могла выводить на орбиту ракета-носитель «энергия»

d

о