Cудя по многочисленным уже откликам, центром внимания   научных (и не только научных) СМИ становится Брукхэйвенская   национальная лаборатория (БНЛ) в США близ Нью-Йорка. Это   и немудрено - именно здесь вот уже несколько месяцев   выдает на-гора научную продукцию уникальная   ускорительная установка с самой современной   экспериментальной базой. 

  Речь идёт о так называемом Релятивистском коллайдере тяжёлых   ионов (в английской транскрипции - RНIC).

  На снимке: RНIC готовится к запуску 

  Он позволяет ускорять и сталкивать на встречных курсах не   "банальные" протоны, а ядра атомов многих элементов   периодической системы Менделеева, вплоть до золота. Это, в свою   очередь, позволило получить, как говорят физики, "в системе центра   масс" сталкивающихся пучков разогнанных до околосветовых   скоростей частиц, не достижимые ранее нигде в земных условиях энергии взаимодействия и температуры (плотности) внутриядерных частиц.
 

Почему это интересно, очень важно,  и какое участие в этих работах принимают российские физики?

"Основной целью экспериментов на RHIC является обнаружение и исследование кварк-глюонной плазмы - состояния материи, существовавшего, как предсказывает теория, на самой ранней стадии (10^-6 сек.) развития Вселенной, - рассказывает первый заместитель директора ГНЦ "Институт физики высоких энергий"  (г. Протвино, Московская область), профессор Николай Тюрин. - Предполагается, что встречные столкновения тяжёлых ядер, когда число сталкивающихся нуклонов (частиц, из которых состоит атомное ядро) приближается к 400, а энергия каждого нуклона достигает величин 100 гигаэлектронвольт (ГэВ), должны создать совершенно необычное состояние вещества. Под влиянием колоссальных температур и давлений нуклонная структура ядра исчезает, а все ранее "запакованные" в нуклоны кварки и глюоны смешиваются вместе и образуют новую сверхплотную фазу ядерной материи – кварк -глюонную плазму. Такое явление предсказано теоретически, но экспериментально пока не наблюдалось".

Эта плазма (время её жизни около 10^-23 сек.) расширяется и охлаждается, а кварки и глюоны заново перегруппировываются в адроны (нуклоны и мезоны). Задача физиков - зарегистрировать эти адроны с помощью специальных детекторов частиц, входящих в состав экспериментальных установок. Изучая частицы, образовавшиеся в результате столкновения разогнанных до околосветовых скоростей тяжёлых ядер, можно будет сделать выводы о характеристиках кварк - глюонной плазмы и переходах, сопровождающих её развитие. Эти исследования должны принести новые фундаментальные знания о природе материи и эволюции нашей Вселенной.
Поскольку ускоритель RHIC превосходит по своим возможностям все другие имеющиеся установки для изучения столкновений тяжелых ионов, с ним связаны особые надежды. Дело в том, что ещё до экспериментов на RHIC были выполнены очень интересные исследования в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН), в которых получены указания на существование кварк - глюонной плазмы.

 

"Что касается нашего института, - продолжает Николай Тюрин, - то ИФВЭ в сотрудничестве с 45 другими институтами из 11 стран принял самое активное участие в создании крупнейшей физической установки для экспериментов на RHIC - детектора "ФЕНИКС". Учёные и инженеры под руководством кандидата физико-математических наук Кочеткова успешно решили задачу по разработке и сооружению крупнейшего на сегодня в мире электромагнитного калориметра, а также калориметра под малыми углами. Оба они входят в состав "ФЕНИКСа" и являются ключевыми элементами при наборе и анализе экспериментальных данных. При этом были реализованы разработки и технологии, признанные достижением ИФВЭ в новой технике физического эксперимента. Следует отметить, что в процессе создания калориметра в промышленность России было инвестировано более 4-х миллионов долларов США".

 "Можно ли сегодня говорить о первых результатах экспериментов на установке "ФЕНИКС"?" - поинтересовался я у Николая Евгеньевича.

 

"Статистика, набранная за три месяца работы в столкновениях ядер золота при энергии 65 ГэВ на каждый нуклон, вызвала большой интерес среди научной общественности, - подчеркивает Николай Тюрин. - Оказалось, что число вторичных частиц, приходящихся на каждый из сталкивающихся нуклонов, существенно выше, чем при взаимодействии двух протонов той же энергии, а плотность энергии, ассоциируемая с областью, где происходят столкновения ионов, почти вдвое выше, чем в соответствующих экспериментах ЦЕРН.
Естественно, что начальные исследования были посвящены измерению относительных выходов частиц и их свойств, а также анализу других глобальных характеристик ядерных столкновений. Данные RHIC, например, обнаруживают относительное увеличение выхода античастиц, содержащих "странные" кварки. Значителен также вклад жестких процессов в рождение частиц, не наблюдавшийся в ЦЕРН, причем роль жестких процессов возрастает с увеличением числа нуклонов, участвующих в столкновении. Наибольший интерес представляют именно центральные соударения тяжелых ядер, когда, например, общее число образовавшихся только заряженных частиц превосходит 4 тысячи для центральных соударений ядер золота. Наблюдаются существенные отличия от "ожиданий", основанных на экстраполяции данных по протон -протонным взаимодействиям.
Пока трудно сказать, насколько эти первые результаты повлияют на понимание возможного перехода к кварк -глюонной плазме. Они тем не менее указывают, что эксперименты на RHIC существенно ближе к реализации условий, которые, как полагают, соответствуют началу Вселенной".

 

Запуск установки "ФЕНИКС" и первые физические результаты являются большим успехом и наших физиков. Следует отметить, что кроме ИФВЭ от России в этой программе участвуют физики из ГНЦ "Курчатовский институт" и Петербургского института ядерной физики. На состоявшейся в США в середине января Международной конференции "Кварковая материя-2001" научные сотрудники ИФВЭ А.Г. Денисов и А.В. Базилевский от имени всего коллектива учёных, занятых в программе RHIC (более 300 физиков), представили доклады с результатами, полученными на "ФЕНИКСе". Это признание вклада группы из ИФВЭ не только в создание установки, но и в анализ получаемой научной информации.

В ближайшее время исследования на "ФЕНИКСе" будут продолжены. RHIC способен работать во всем диапазоне доступных энергий вплоть до 100 ГэВ на нуклон для столкновений ядер золота. Это обещает, по мнению Николая Тюрина, новые интересные результаты, в частности, в изучении спиновой структуры нуклона, роли глюонов и их вклада в спин протона. Дело в том, что RHIC может ускорять не только тяжёлые ядра, но и поляризованные протоны до энергии 500 ГэВ в системе центра масс.
Активное участие российских физиков в этой актуальной исследовательской программе означает не только признание высокого уровня подготовки и мастерства наших специалистов. Отечественная фундаментальная физика благодаря накопленному потенциалу продолжает вносить существенный вклад в мировую науку.

           
Опубликовано: "Независимая газета" - 18 апреля 2001 г.