N 15 (4005) от 9 апреля 2010:

• Синтез нового 117-го элемента Периодической таблицы Д.И.Менделеева
• Выпускникам МИРЭА вручены дипломы
• Тепло памяти
• Трехмерное проектирование дает эффективные результаты
• ОИЯИ объединит усилия с МИФИ
• Из поздравительной почты
• PHENIX: при участии сотрудников ОИЯИ
• Из отчета главы города о деятельности за 2009 год
• День поэзии в библиотеке
• Игры в честь основания ОИЯИ
• Сертификация или декларация?
• Информация пресс-службы администрации Дубны
• Концерты, экскурсии
• НОВОСТИ

Версия N 15 в формате pdf

Проекты ХХI века

PHENIX: при участии сотрудников ОИЯИ

Группа сотрудников Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ в составе: С.В.Афанасьев, А.Ю.Исупов, А.Г.Литвиненко, А.И.Малахов, В.Ф.Переседов и П.А.Рукояткин, - длительное время активно участвует в работе коллаборации PHENIX на релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории (США). В последнее время на установке PHENIX были получены уникальные физические результаты. Редакция попросила руководителя группы ОИЯИ в эксперименте PHENIX начальника сектора А.Г.Литвиненко и начальника отдела А.И.Малахова рассказать о вкладе ОИЯИ в этот эксперимент и прокомментировать полученные физические результаты.

Экспериментальные исследования столкновений тяжелых ионов при высоких и промежуточных энергиях ведутся уже почти двадцать лет. Интерес к такого рода исследованиям обусловлен, прежде всего, тем обстоятельством, что возбужденная ядерная материя (более точно, адронная материя), рождающаяся в таких столкновениях, позволяет получить информацию о свойствах кварков и глюонов. Это частицы, из которых состоят протоны и нейтроны, да и большинство из других известных к настоящему времени частиц. Наряду с этим, такого рода исследования дают информацию о свойствах нашей Вселенной в первые мгновения ее жизни (сразу после Большого взрыва).

При этом развитие экспериментальных исследований можно представить как череду сменяющих друг друга этапов, каждый из них знаменовался вводом в строй ускорителей тяжелых ионов все более высоких энергий. В 2000 году начался новый этап в исследовании тяжелых ядер, связанный с вводом в эксплуатацию коллайдера релятивистских ионов (RHIC), расположенного в Брукхейвенской национальной лаборатории (США). С началом работы этого ускорителя, на котором изучаются столкновения тяжелых ионов, летящих навстречу друг другу, энергия столкновений возросла более чем в десять раз. Название коллайдер и означает, что сталкиваются частицы из летящих навстречу друг другу пучков, в отличие от предыдущих постановок, когда пучок ионов налетал на покоящуюся мишень. На этом коллайдере в точках пересечения пучков расположены четыре установки: STAR, PHENIX, BRAHMS и PHOBOS. Две первые вобрали в себя все последние достижения в технике физического эксперимента, эти большие установки регистрируют колоссальные потоки информации и позволяют получать детальные данные о столкновении, в котором рождаются тысячи частиц. Именно в исследованиях на этих двух установках принимали участие сотрудники ОИЯИ. Остановимся на результатах, полученных на установке PHENIX при участии группы сотрудников из Лаборатории физики высоких энергий.

Сотрудничество физиков Дубны с коллаборацией PHENIX стартовало еще в начале 90-х годов по инициативе А.М.Балдина. В 1992 году директор Лаборатории высоких энергий академик А.М.Балдин и его заместитель профессор А.И.Малахов посетили Брукхейвенскую национальную лабораторию и совместно с руководителем эксперимента PHENIX профессором С.Нагамия подготовили первое соглашение по участию ОИЯИ в этом эксперименте.

Отработка технологии изготовления корпусов аэрогелевого детектора в ОП ОИЯИ. Один из участников эксперимента PHЕNIX Л.С.Золин.

Наибольшей активности сотрудничество достигло к 2001 году. Помимо обработки и моделирования, сотрудники ОИЯИ включились в проектирование и разработку аэрогелевого черенковского счетчика. Данный детектор создавался для улучшения разделения (идентификации) частиц. Такое дооснащение детектора понадобилось для получения детальной информации об эффекте гашения струй. Это новое явление проявляется только при энергиях, характерных для RHIC, о чем будет сказано ниже. Основной вклад дубненской группы в создание аэрогелевого детектора был интеллектуальным. Аэрогелевый черенковский счетчик, над созданием которого группа ОИЯИ работала совместно с сотрудниками из университета Цукуба (Япония) и с сотрудниками из Брукхейвенской национальной лаборатории (США), был смонтирован даже с некоторым опережением графика. Большого материального вклада от дубненской группы не планировалось. Достаточно отметить, что конструкция ячейки счетчика, которая должна была удовлетворять ряду трудносовместимых требований, была предложена профессором Л.С.Золиным меньше чем за год до установки первой половины группы детекторов. До этого найти подходящую конфигурацию ячейки счетчика не удавалось. Кроме того, последние методические исследования с окончательной конструкцией прототипа ячейки проводились на пучках нуклотрона в Лаборатории высоких энергий. В 2005 году работы по созданию аэрогелиевого детектора были отмечены второй премией ОИЯИ по разделу научно-методических исследований.

Что же касается результатов, полученных на новом коллайдере, то их перечисление заняло бы слишком много места. Если коротко, то можно сказать, что получены весьма веские указания на то, что сильно возбужденная ядерная материя, которая рождается в столкновениях тяжелых ионов при энергиях RHIC, обладает рядом свойств, которые на данный момент не удается объяснить, считая, что она состоит из протонов и нейтронов, а также других частиц, которые были открыты на всех известных ускорителях в мире. Это связано с тем, что кварки и глюоны, которые и определяют свойства этой возбужденной материи, невозможно зарегистрировать в свободном виде. Как уже писали в нашей газете академик А.Н.Сисакян и профессора Р.Ледницки и А.С.Сорин (N7 за этот год), температура этой возбужденной материи оказалась чрезвычайно высокой, намного больше той, которая нужна, чтобы известные составные "элементарные" частицы расплавились (распались на глюоны и кварки). Кроме того, было установлено, что свойства этой материи по ряду параметров отличаются от тех, которые предсказывались до начала экспериментов. Так, например, вопреки всем указаниям, обсуждаемая материя ведет себя не как газ, что ожидалось из целого ряда расчетов и оценок, а как идеальная жидкость. В одной из работ результаты, полученные на RHIC сравниваются с достижением Колумба, который хотел открыть новый путь в Индию, а открыл Америку.

После осознания основных результатов на RHIC исследования продолжились, но было понято, что необходимы новые данные не только при более высоких энергиях, что будет выполнено на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, но и при более низких энергиях в области, которая будет доступна для создаваемого в ОИЯИ ускорительного комплекса NICA.

В пользу этого также говорят экспериментальные данные, полученные в ЦЕРН на пониженной энергии (данные коллабрации NA49), а также теоретические расчеты, точность которых растет с прогрессом в вычислительной технике. Опыт, который был приобретен дубненской группой за время участия в коллаборации PHENIX, несомненно, окажется полезным при создании многоцелевого детектора MPD, который будет установлен в одной из точек пересечения пучков на NICA. Так, уже сейчас, при прорабатывании вопросов классификации столкновений по центральности, опыт, полученный в экспериментах на RHIC, трудно переоценить. Центральность, если проводить аналогию с биллиардными шарами, - это величина, показывающая, насколько лобовым является столкновение. Знание этой величины абсолютно необходимо, поскольку позволяет понять, как много начальной энергии было передано возбужденной ядерной материи (более точно - адронной материи).

Участники коллаборации PHENIX в зале детектора.