✒️ 🧔🏿 👐🏻 سيتم إطلاق مصادم NICA الروسي في عام 2019 👣 🎧 🐽

مرحبًا بك في صفحات مدونة iCover ! اليوم ، 25 مارس ، سيقام احتفال لوضع الحجر الأول في تأسيس مجمع مسرّع واعد ، مخصص لبدء العمل في بناء مصادم NICA الروسي في دوبنا بالقرب من موسكو. وفقًا للخطط ، من المقرر الإطلاق الأول للمصادم في أوائل عام 2019. سنتحدث عن مشروع الفيزيائيين الروس ، ومهامه الرئيسية ، ومجالات البحث والوضع الحالي في المنشأة في منشورنا اليوم.

الصورة

تم إطلاق العمل على إنشاء الأخ الأصغر LHC لأول مصادم روسي NICA (مرفق Ion Collider القائم على Nuclotron) في معهد البحوث النووية (دوبنا) في عام 2013. الهدف العالمي للمشروع هو محاكاة لحظة ظهور الكون ودراسة خصائص المادة الباريونية الكثيفة. وفقًا لمدير مختبر الطاقة العالية بالمعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) فلاديمير كيكيليدزي ، ينقسم المشروع إلى عدة مراحل. وفقًا للخطط ، سيتم إطلاق المصادم في عام 2019 وسيعمل على تطوير السعة الكاملة بعد 3 سنوات ، وبعد ذلك سيعود إلى وضع التشغيل العادي وسيكون جاهزًا للاستخدام المخطط. المرحلة الأولى في تنفيذ المشروع - سيتم الانتهاء من بناء كاشف BM @ N في عام 2017. الانتهاء من المرحلة الثالثة ، النهائية - بناء كاشف SPD ،وفقًا للخطط والقدرات الحالية لـ JINR ، من المقرر عقده في عام 2023.

على الرغم من الاختلاف الكبير في الحجم والميزانيات (في المراحل الأولى ، تم تنفيذ التمويل من قبل JINR) ، فإن NIKA ، التي تم تنفيذها أيضًا في التعاون الدولي ، تواجه مهامًا أقل طموحًا من التثبيت Zern. الفرق الرئيسي بين مجمع NICA الروسي والمجمع السويسري للأغراض الأولية للتجارب. إذا تم إنشاء CERN بشكل أساسي للبحث عن بوزون Higgs بعيد المنال - وهو جسيم ينقل الكتلة إلى جميع الجسيمات الأخرى ، فإن NIKA ستسمح لنا بدراسة جوانب ظهور الكون قبل عدة مليارات من السنين ، أولاً وقبل كل شيء ، عملية تكوين جزيئات المادة الباريونية من الجلونات والكواركات ، والتي كانت موجودة فقط على المراحل الأولى لتطور الكون وفي أحشاء النجوم النيوترونية.

ستسمح لك NICA بدراسة تفاعلات الحزم لمجموعة متنوعة من الجسيمات: من البروتونات والديوترونات المستقطبة إلى أيونات الذهب الضخمة. ومن المقرر تسريع الأيونات الثقيلة لطاقات 4.5 ج.ف. ، البروتونات - إلى 12.6 ج.ف. يتم إنشاء مصادم على أساس مسرع Nuclotron الحديث ، والذي يعمل في JINR منذ عام 1993. سيتم تسجيل معلمات تصادم تدفقات الجسيمات عند نقطتين.

الخطط والآفاق

لا يتضمن مشروع NIKA حفر الأنفاق والمناجم ، حيث تم تطوير التثبيت ، وهو عبارة عن سلسلة من ثلاث مسرعات ، مع الأخذ في الاعتبار قدرات الموصل الفائق القائم بالفعل أيون سينكروترون-نوكليوترون. سيتم توفير كثافة الجسيمات اللازمة للتجارب عن طريق "معزز" باستخدام مغناطيسات التزامن الحالية. وسيسمح تفريق البروتونات إلى الطاقات المطلوبة بحلقتين _{مصادمتين} بقطر 500 متر.

الصورة

_{مجمع مسرع فائق التوصيل من NICA}

"لا يزال هناك مجال للفيزياء عالية الطاقة ، ليس أقل إثارة للاهتمام وشعبية اليوم. ونتوقع في هذا المجال اكتشافات مثيرة ومشرقة للغاية. أحدها هو المرحلة الانتقالية من المادة النووية. من أجل دراسة ظواهر هذا الترتيب ، من الضروري إنشاء أقصى كثافة للمادة الباريونية ، الموجودة في النجوم النيوترونية. لدراسة هذه العمليات ، لا يلزم طاقات بمقاييس مثل تلك المستخدمة على LHC أو آلة Brookhaven. من الناحية النظرية ، الطاقة المطلوبة لتجاربنا قريبة جدًا من تلك التي يمكن تحقيقها بالفعل في Nuclotron اليوم "، أوضح فلاديمير كيكيليدزي ، مدير مختبر JINR High Energy Laboratory.

يتوقع العلماء أن تتمكن NICA من تهيئة ظروف أفضل للتجارب مع الأيونات الثقيلة ، مما سيسمح بنقل المركز العالمي للبحث في هذا الجزء من الفيزياء إلى منطقة موسكو.

الصورة

_{Nuclotron (أول سينكروترون فائق التوصيل من الأيونات الثقيلة)}

"صاغ المنظرون الظروف التي أصبح من الممكن فيها تطوير الكون على طول المسار الذي _سار فيه. والظروف بسيطة للغاية - درجة حرارة معينة (أو طاقة) من الجسيمات وكثافة المادة النووية. عندما تم تحديد المعايير ومعايير الحدود ، أصبح من الواضح ما هي التجربة التي يجب إجراؤها في الظروف المختبرية على كوكبنا من أجل محاكاة الظروف التي كانت في المراحل الأولى من تكوين الكون ، "يوضح غريغوري تروبنيكوف ، نائب كبير المهندسين في JINR ، العضو المقابل للأكاديمية الروسية للعلوم.

وفقًا لفرضيات العلماء ، ستسمح NIKA بمحاكاة الظروف القريبة من تلك التي رافقت الانفجار الكبير ، والتي ، وفقًا لإحدى الإصدارات المعتبرة ، أصبحت سبب الكون. "لحل المشاكل التي نواجهها يتطلب طاقة محددة بوضوح ، والتي نحتاج إلى تفريق النوى الثقيلة. لهذا الغرض ، اخترنا "الذهب على الذهب" ، وهو أسهل من الناحية التكنولوجية. تسريع وتبسيط عملية تنفيذ المشروع إلى حد كبير حقيقة أن المصادم يتم إنشاؤه على أساس Nuclotron القائمة والعاملة. وأوضح كيكيليدزي أن قدرات NICA ستسمح لنا بإجراء بحث في اتجاهين: دراسة البرنامج الأيوني الثقيل ، ومحاولة تحقيق أقصى كثافة للمادة الباريونية ومعرفة ما يأتي منها ، وفي الوقت نفسه ، دراسة اتجاه أقل إثارة للاهتمام - فيزياء الدوران.

تجربة BM @ N لدراسة المادة الباريونية في النوكليوترون

توفر اصطدامات الأيونات الثقيلة ذات الطاقة العالية فرصًا فريدة لدراسة خصائص المواد النووية في الظروف القاسية. إحدى المشاكل الرئيسية في الفيزياء الفلكية الحديثة هي وصف آليات تكوين واستقرار النجوم النيوترونية ، بالإضافة إلى العمليات التي تحدث أثناء انفجارات السوبرنوفا. علاوة على ذلك ، يمكن الحصول على معادلة حالة المادة النووية فائقة الكثافة فقط على أساس البيانات التجريبية حول اصطدام النواة-النواة.

واحدة من أكثر إثارة للفضول هو التنبؤ باستعادة جزئية للتناظر مراوان في المواد النووية الكثيفة ، لوحظ من خلال تغييرات كبيرة في خصائص الهدرونات (الكتل والأعمار) تحت تأثير الكثافة النووية. ومع ذلك ، فإن عدم وجود بيانات تجريبية دقيقة لطاقات التصادم بترتيب عدة GeV لكل نوكليون يجعل من الصعب حاليًا اختيار أحد سيناريوهات التعديل المقترحة. في اصطدام النوى النسبية ، يولد عدد كبير من الجسيمات ذات الغرابة (K-mesons و Λ-hyperons). في عملية التفاعل الثانوي لهذه الجسيمات مع نويات الوسط ، من الممكن تكوين متعدد لهرمونات الشلال والنوى المفرطة. سوف توضح دراسة ولادة فرط النوى الخصائص المهمة لفرط النوكليون وفرط تفاعل فرط فرط النورون في الوسط. علاوة على ذلك ،تمتلك الدراسات المخطط لها إمكانية كبيرة للاكتشاف ، حيث أن البيانات المتعلقة بالنوى المزدوجة قليلة جدًا اليوم.

يتضمن برنامج فيزياء الأيونات الثقيلة في Nuclotron تطوير مجالات البحث التالية: دراسة معادلة حالة المادة النووية وديناميكيات التصادمات النووية ، ودراسة خصائص الهدرونات في وسط كثيف ، ودراسة ولادة هيدرونات الشلال بالقرب من العتبة وولادة hypernuclei.

ستكون حصة كبيرة في الإحصائيات التي تم جمعها ردود الفعل p + p ، p + n (d) ، وهي مطلوبة لتطبيع البيانات على تصادمات A + A.

_{التين. 1. مخطط التجربة BM @ N}

ستسمح التجارب للعلماء بدراسة توزيع الهدرونات في السرعة ، والزاوية السمتية ، والزخم المستعرض ، لدراسة التقلبات والارتباطات بين الهدرونات في الحدث. في الشكل. 2 (انظر أدناه) يعرض الإعداد التجريبي. يتم تمثيل كاشف BM @ N بواسطة نظام مسار ، ونظام وقت الطيران لتحديد الجسيمات المشحونة ، وأجهزة الكشف لتحديد معلمات التصادم. يتكون نظام المسار من مجموعة من كاشفات GEM (المضاعفات الإلكترونية الغازية) الموجودة داخل مغناطيس التحليل (المجال الأقصى 0.8 T) ، بالإضافة إلى كاميرات الكاثود (CPC) والكاميرات الانجراف (DCH) خلف المغناطيس. من أجل فصل الجسيمات بكفاءة ، تم تصميم كاشفات زمن الرحلة (TOF1،2) استنادًا إلى تقنية mRPC (غرف الألواح المقاومة متعددة الفجوات) مع قراءة الشريط.تسمح معلمات مثل هذه الكواشف بتحديد الجسيمات حتى النبضات بترتيب عدة GeV / c. تم تصميم مقياس السعرات الحرارية ذو الزاوية صفر (ZDC) لتحديد معلمة تأثير الاصطدام (المركزية) عن طريق قياس طاقة أجزاء الجسيمات من الحزمة. ومن المخطط أيضًا استعادة مركزية التفاعل بشكل مستقل عن قياسات الطاقة لشظايا الجسيمات للهدف في كاشف الارتداد (الارتداد) ، متراكبة جزئيًا في نصف الكرة الخلفي (-1 <η <1.2).تداخل نصف الكرة الخلفي جزئيًا (-1 <η <1.2).تداخل نصف الكرة الخلفي جزئيًا (-1 <η <1.2).

_{التين. 2. وحدة كاشف GEM على حزمة اختبار Nuclotron}

وتجدر الإشارة إلى أن كاشفات GEM لتجربة BM @ N تم إنشاؤها بواسطة فريق JINR باستخدام تطورات CERN. اجتازت العينة التجريبية للكشف عن GEM بالفعل اختبار التحكم خلال الجلسة على شعاع بروتون النيكلوترون في فبراير 2014. (الشكل 2) وفي جميع الاختبارات أكدت الاستقرار التشغيلي وكفاءة التسجيل.

يتم عرض خصائص BM @ N لإعادة بناء هايبرون باستخدام معلومات المسار من كاشف GEM في الشكل. 3. تظل جودة التعرف على hyper- فرط Λ بالكتلة الثابتة عالية حتى في الأحداث ذات التعدد العالي من الجسيمات (في ما يسمى التفاعلات المركزية Au + Au).

_{التين. 3. توزيع الكتلة الثابتة لأزواج البروتون و π-meson المعاد بناؤها في التصادم المركزي Au + Au عند 4.5 GeV / nucleon.}

الصورة

_هيلاق.

وفقًا للعلماء ، سيساعد_مسرع NIKA_{الخطي للأيونات الثقيلة} في الكشف عن بنية الكون والمبادئ التي تقوم عليها قوىه وظواهره الأساسية: الثقوب السوداء ، المادة المظلمة ، الطاقة المظلمة ، "الثقوب الدودية" ، الأبعاد الإضافية.

"عندما تعرف كيف تم تشكيل المادة ، وكيف تم تشكيلها ، وكيف تم تشكيلها ، يمكنك التنبؤ بما سيحدث لهذه المسألة ، وكيف ستتطور أكثر ، وكيف ستتحلل ، وأخيراً ، كيف تموت. بشكل عام ، هذه هي القضايا الأساسية التي ستوفر مفتاحًا لفهم تطور كوننا "، يشارك غريغوري تروبنيكوف رأيه.

ستسمح لنا معلمات الإعداد الذي تم إنشاؤه بتحقيق كثافة عالية للغاية من المواد والطاقة العالية لدراسة سلوك العديد من الجسيمات المختلفة ، مما يفتح فرصًا غير مسبوقة لحل عدد من المشاكل التطبيقية. سيتم تجديد معالجة الكربون بمعرفة جديدة ، سيكون من الممكن دراسة عمليات تحويل النفايات المشعة والنهج الجديدة لإنتاج الطاقة.

وفقًا لـ Kekelidze ، سيتم تنفيذ مشروع NICA باستخدام التقنيات والمواد الأكثر تقدمًا ، والتي ستوفر للمسرع الروسي ميزة في سرعة تلقي المعلومات حول تصادمات الجسيمات بنسبة 100-1000 مرة ، مقارنة مع سلفه والمنافس الرئيسي - مسرع RHIC في Brookhaven ، الولايات المتحدة الأمريكية.

"في البداية ، يخطط العلماء لدفع ليس فقط الأيونات ، ولكن أيضًا الأيونات والبروتونات والجسيمات الأولية الأخرى ونوى الضوء. سيسمح لك ذلك بتجميع البيانات الأساسية وتحديد نقاط البداية وفهم مكان وكيفية المضي قدمًا. لا تجذب مثل هذه الدراسات انتباه الفيزيائيين النوويين فحسب ، بل تجذب أيضًا المنظرين الذين يدرسون كيفية ولادة الكون والعمليات التي تحدث في أحشاء كتل فائقة الكثافة من المواد - النجوم النيوترونية والأجسام المنحطة الأخرى للفضاء "- إن الفيزيائي مقتنع.

الوضع الحالي

يشارك خبراء دوليون بارزون في مشروع NICA ، الذي تم تنفيذه على أساس JINR. ومن المهم جدًا أن يكون المشروع في روسيا ، وليس في الخارج ، وسيخلق فرصًا فريدة لتطوير الإمكانات العلمية المحلية ، وظائف ذات آفاق رائعة لتطوير أجيال من الفيزيائيين الروس.

أشار Kevelidze إلى أن تنفيذ مشروع NIKA يتوافق تمامًا مع الجدول الزمني. لم تكن أحداث السنوات الثلاث الماضية المتعلقة بالوضع السياسي ذات تأثير عمليًا على المشروع ، الذي تم تنفيذه في البداية ، بالإضافة إلى العلماء الروس ، من قبل متخصصين من بيلاروسيا وأوكرانيا وكازاخستان وبلغاريا وألمانيا. في المجموع ، تضم قائمة الدول المشاركة اليوم 24 دولة ، وتقدر التكلفة الحالية للمشروع ، وفقًا لـ Kekelidze ، بنحو 545 مليون دولار.

إلى حد ما ، كانت طرق التغلب على المشاكل المرتبطة بالأحداث في أوكرانيا معقدة ، وقبل كل شيء ، أصبحت مخططات اللوجستيات أكثر تعقيدًا. في الوقت نفسه ، لا تزال أوكرانيا مشاركًا نشطًا في المشروع ، على الرغم من توقع بعض المشكلات المتعلقة بالمساهمات ، وفقًا لـ Kevelidze. وأضاف أن المصنع في كراماتورسك قام مؤخرًا بتزويد جزء من المعدات اللازمة. 85-90 ٪ من المجتمع العلمي في أوكرانيا ، نأى بنفسه عن الأحداث الجارية ويواصل الحفاظ على الاتصالات مع الزملاء الروس. لم يشعروا عمليا بأي عقوبات غربية في JINR ، فهم أكثر تعرضا للضغوط بسبب الحظر الذي تم تبنيه في الخمسينات خلال الحرب الباردة. في الوقت نفسه ، هناك طرق ووسائل للتغلب عليها - "تأجير" المنتجات النهائية بدلاً من شراء المواد الخام ، إلخ. وزملاء أوروبيين ، وفقًا لـ Kekelidze ،تأخذ اهتماما نشطا في إيجاد مثل هذه المسارات.

في عام 2016 ، تم التخطيط لبدء مجموعة من البيانات المادية في تجربة BM @ N. يستمر العمل النشط في إنشاء عناصر الكاشف ، وتحسين قناة الحزمة ، وتحسين معلمات التثبيت باستخدام طرق محاكاة مونت كارلو.

ملخص: تأسس

المعهد المشترك للبحوث النووية (دوبنا ، روسيا) في عام 1956 على أساس معهد المشاكل النووية التابع لأكاديمية العلوم السوفياتية. في دوبنا تم إنشاء أول مسرع بروتون في العالم ، سينكروفاسوترون. المعهد به 7 مختبرات. المجالات الرئيسية للبحث هي فيزياء الجسيمات الأولية ، والفيزياء النووية ، وحالة المادة المكثفة. مراجع

_{موقع المشروع}

:

1. I. Sagert et al، Phys. القس C 86،045802 (2012).
2. R. Rapp ، J. Wambach ، Eur. فيز. ياء 6 (1999) 415 ؛
R. شيام و U. Mosel ، فيز. القس ج 67 ، 065202 (2003) ؛
R. Rapp ، J. Wambach and H. van Hees ، arXiv: 0901.3289.
3.J. Steinheimer ، K. Gudima ، A. Botvina ، I. Mishustin ، M. Bleicher ، H.Stocker ،
Phys. ليت. 714 ب (2012) ، ص. 85
4. البحث عن طور مختلط QCD في منشأة مصادم الأيونات القائم على النيوكلوترون (NICA White Paper). nica.jinr.ru
5. تقرير التصميم المفاهيمي BM @ N.

أعزائي القراء ، يسعدنا دائمًا أن نلتقي وننتظرك على صفحات مدونتنا. نحن على استعداد لمواصلة مشاركة أحدث الأخبار ومواد المراجعة والمنشورات الأخرى معك ، وسنحاول بذل قصارى جهدنا لجعل الوقت الذي تقضيه معنا مفيدًا لك. وبالطبع ، لا تنسى الاشتراك في أعمدتنا .
مقالاتنا وأحداثنا الأخرى

سيتم إطلاق مصادم NICA الروسي في عام 2019

الخطط والآفاق

تجربة BM @ N لدراسة المادة الباريونية في النوكليوترون

الوضع الحالي

More articles: