N 7 (3997) от 19 февраля 2010:

• На приоритетных направлениях
  50 лет со дня образования НЭОЯСиРХ ЛЯП
• Визит секретаря Совета безопасности РФ
• Профессор Алан Криш: "Будем на связи!"
• Знакомьтесь: "Прогресстех-Дубна"
• В центре внимания - главный проект Института
  XIV научная конференция ОМУС ОИЯИ
• Основная работа еще впереди!
• Вослед ушедшим (Ю.Н.Палилов)
• Президентские премии: взгляд изнутри
• Реформа ЖКХ: от общего к частному
• Концерты
• НОВОСТИ

Версия N 7 в формате pdf

Проекты XXI века

Основная работа еще впереди!

Мы поздравляем наших коллег из Брукхейвенской национальной лаборатории (США) с интересными результатами, анонсированными несколько дней назад. В эксперименте PHENIX на коллайдере RHIC была предпринята интересная попытка выделить небольшую долю так называемых прямых фотонов, которые рождаются в соударениях ионов золота на начальной стадии и играют роль своеобразного термометра.

Поскольку существует несколько возможных источников фотонов, оценка спектра прямых фотонов весьма нетривиальна. Знание спектра позволило оценить температуру материи, образующейся на начальной стадии соударений. Эта температура оказалась чрезвычайно высокой - порядка 4x10¹² градусов по Цельсию, что почти в два раза превышает ожидаемую критическую температуру гипотетического фазового перехода деконфайнмента ядерной материи в кварк-глюонную материю и в сто тысяч раз превосходит температуру Солнца. В случае, если сделанная на RHIC весьма непростая оценка действительно верна и справедливы существующие представления о структуре фазовой диаграммы ядерной материи, это может свидетельствовать в пользу того, что обычная материя, состоящая из протонов и нейтронов, превращается в кварк-глюонную материю при энергии RHIC.

Проведенные ранее на RHIC исследования показали, что, вопреки ожиданиям, эта материя представляет собой скорее идеальную (невязкую) жидкость, нежели идеальный газ. Сравнительно недавно в литературе появились интригующие модельно-теоретические предсказания, что в пузырьках такой жидкости может происходить нарушение фундаментальных дискретных симметрий природы - зеркальной и зарядовой. Не исключено, что в первые мгновения после Большого взрыва реализовывался именно такой механизм нарушения симметрии, что могло быть одной из причин возникновения наблюдаемой барионной асимметрии (преобладания частиц над античастицами) Вселенной - необходимого условия возникновения существующего мироздания.

В первой половине 2009 года в эксперименте STAR были действительно получены некоторые предварительные косвенные указания на локальное нарушение зеркальной и зарядовой симметрий в соударениях ионов золота при максимально возможной энергии RHIC, в которых генерируются сверхвысокие магнитные поля, позволяющие наблюдать эти эффекты.

К сожалению, существует целый ряд альтернативных объяснений наблюдаемых на RHIC эффектов. Для получения более определенных и достоверных выводов необходимо провести серию дополнительных экспериментов при более низких энергиях столкновения релятивистских тяжелых ионов. Так, уже в этом году на RHIC начнется реализация программы низкоэнергетического сканирования по энергии, что позволит варьировать макроскопические характеристики образующейся в результате соударений возбужденной материи - ее температуру, барионную плотность, магнитное поле и т.д. Это, в свою очередь, позволит продвинуться в понимании истинной природы наблюдаемых эффектов, а также в поиске и изучении новых состояний материи, их фазовых превращений, смешанной фазы, критических явлений и критической точки на фазовой диаграмме, в окрестности которой ожидается аномальное увеличение флуктуаций (аналогично критической опалесценции в воде).

Однако понижение энергии RHIC неизбежно приведет к значительной и крайне нежелательной потере светимости, поскольку этот коллайдер не был оптимизирован под такие энергии, что станет серьезной преградой к набору необходимой статистики, препятствуя достижению поставленной цели. В этой связи крайне важное значение для международного научного сообщества имеет успешно развивающийся в настоящее время в Дубне коллайдерный тяжелоионный комплекс NICA, который будет запущен в ближайшие шесть лет.

В экспериментальной программе NICA планируется пособытийное измерение зеркальной и зарядовой асимметрий, наряду с измерениями полного набора других важных наблюдаемых, изучение которых может пролить свет как на новые состояния и свойства ядерной материи в экстремальных условиях высоких температур и плотностей, так и на фундаментальную природу спина частиц (внутреннего момента количества движения).

В отличие от RHIC, комплекс NICA изначально оптимизирован на область сравнительно низких энергий 4-11 ГэВ в системе центра масс сталкивающихся нуклонов ядер, при которых, согласно теоретическим предсказаниям, возможно получить максимально достижимую в лабораторных условиях (ускорительных экспериментах) барионную плотность материи, которая могла возникать в естественных условиях на определенных стадиях эволюции Вселенной и, возможно, существует сейчас в недрах нейтронных звезд. Именно в этом энергетическом диапазоне ожидаются самые драматические изменения свойств материи в результате фазовых превращений. Запланированная для соударений тяжелых ионов на NICA средняя светимость порядка 10²⁷ см^-2 сек^-1 на несколько порядков превосходит ожидаемую светимость RHIC в этой области энергий, что позволит NICA продвинуться на качественно новый уровень понимания фундаментальных основ строения мироздания. Основная работа еще впереди!

Академик А. СИСАКЯН, профессор Р. ЛЕДНИЦКИ, профессор А. СОРИН

Nota bene

Физики получили самую высокую температуру в искусственных условиях

Физики получили самую высокую на настоящий момент температуру в искусственных условиях, сообщается на официальном сайте Брукхейвенской национальной лаборатории. Статья ученых появится в журнале Physical Review Letters, на нее ссылается Lenta.ru.

В рамках эксперимента производилось столкновение ионов золота в ускорителе RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider - релятивистский коллайдер тяжелых ионов). В результате была получена кварк-глюонная плазма с температурой около 4 триллионов градусов по Цельсию. Для сравнения, температура нейтронной звезды, сформировавшейся сразу после взрыва сверхновой второго типа, составляет около 100 миллиардов градусов по Цельсию.

Известно, что адроны бесцветны, то есть цветные заряды кварков, входящих в их состав, компенсируют друг друга примерно так же, как компенсируют друг друга заряды электронов и протонов в нейтральном атоме. При сверхвысоких энергиях отдельные адроны перестают быть бесцветными, и образуется кварк-глюонная плазма, которая в целом не имеет цвета, однако считается состоящей из почти свободных кварков и глюонов.

Изначально предполагалось, что такая плазма представляет собой газ, однако в 2005 году по результатам работы RHIC было установлено, что она ведет себя скорее как жидкость, почти лишенная вязкости и текущая без трения. По словам физиков, новые результаты подтверждают данные пятилетней давности.

Считается, что в течение нескольких микросекунд после Большого взрыва Вселенная состояла из кварк-глюонной плазмы. Таким образом, проводимые исследования позволяют лучше понять процессы, которые происходили на раннем этапе развития космоса.

Lenta.ru, 16.02.2010.