Факт и комментарий

О программе новой лаборатории

Редакция газеты "Дубна" обратилась к исполняющему обязанности директора Лаборатории физики высоких энергий имени В.И.Векслера и А.М.Балдина профессору Владимиру Димитриевичу КЕКЕЛИДЗЕ с просьбой рассказать нашим читателям о структуре и научной программе этой лаборатории на ближайшие годы (по материалам доклада на 29-й сессии Программно-консультативного комитета по физике частиц).

Стратегический курс ОИЯИ в области релятивистской физики тяжелых ионов и физики частиц, последовательно проводимый дирекцией Института в последние годы, базируется на двух основополагающих принципах:

• институт должен иметь свою базовую установку (ускорительный комплекс), способную обеспечить проведение учеными из стран-участниц экспериментальных исследований на современном уровне, конкурентоспособную в сравнении с лучшими ускорительными центрами мира в области физики тяжелых ионов высоких энергий и физики частиц;
• научная программа Института в области физики частиц и тяжелых ионов высоких энергий должна строиться, прежде всего, вокруг собственной базовой установки, быть актуальной и привлекательной для научной общественности, аккумулировать наиболее передовые исследования в данной области.

В серии экспериментов, проводимых на ускорителях RHIC (BNL) и SPS (CERN), в последние годы были получены результаты, которые можно рассматривать как указания на наблюдения нового состояния материи, в котором элементарные сильновзаимодействующие частицы (адроны) престают существовать как целое, а предстают в виде своих составляющих - кварков и глюонов (т.н. кварк-глюонная плазма - одно из возможных таких состояний). При этом наиболее интересные процессы фазового перехода между известной нам материей и этим новым ее состоянием пока не наблюдались.

На сегодня поиск и исследование таких переходов и, особенно, так называемой "смешанной фазы", являются наиболее приоритетными задачами физики тяжелых ионов высоких энергий. Решение этих задач может пролить свет на природу формирования Вселенной и существования новой формы сильновзаимодействующей материи. Важной особенностью таких исследований является необходимость их проведения при оптимальных энергиях. Современная оценка этих энергий составляет _NN~3-9 ГэВ на нуклон при пересчете в систему центра масс взаимодействующих частиц. Возможность получения именно этого диапазона энергий в ограниченные сроки и определило концепцию создания новой базовой установки ОИЯИ - ускорительного комплекса NICA на основе существующего сверхпроводящего ускорителя - нуклотрона.

Научная программа проекта NICA/MPD включает в себя задачи изучения различных состояний сильно взаимодействующей адронной материи, поиска и исследования "смешанной фазы" с помощью многоцелевой установки MPD, проведение исследований с поляризованными пучками протонов и дейтронов. Эти работы ведутся в соответствии со стратегическими планами развития Института под руководством академика РАН профессора А.Н.Сисакяна и профессора А.С.Сорина. Аналогичные задачи являются высокоприоритетными в научных программах таких центров, как CERN, BNL и GSI.

Значительный вклад в теоретическую разработку проблемы поиска "смешанной фазы" и мотивацию соответствующей научной программы исследований в нашем Институте внесли дубненские теоретики: А.Н.Сисакян, А.С.Сорин, В.Д.Тонеев и другие.

В соответствии с намеченными планами и решением Комитета полномочных представителей правительств стран-участниц ОИЯИ 4 мая этого года в ОИЯИ была образована новая лаборатория - Лаборатория физики высоких энергий имени В.И.Векслера и А.М.Балдина (ЛФВЭ). Она создана на базе Лаборатории высоких энергий и Лаборатории физики частиц. Новая лаборатория образована, прежде всего, для развития имеющейся базовой установки, создания нового ускорительного комплекса тяжелых ионов и поляризованных пучков NICA и проведения исследований по физике тяжелых ионов высоких энергий, спиновой физике и физике частиц.

Программу создания базового ускорительного комплекса NICA можно разделить на несколько крупных этапов:

• 2008-2009 гг. - в рамках проекта Нуклотрон-М, как первого этапа проекта NICA, запланирована системная модернизация ускорителя, включающая решение технических задач эффективного ускорения тяжелых ионов и получения пучков поляризованных дейтронов;
• 2010-2013 гг. - планируется обеспечить ускорение тяжелых ионов вплоть до золота с энергией 4 ГэВ на нуклон при интенсивности ~10⁹ ядер за сброс, создать высокоинтенсивный источник поляризованных дейтронов, а также завершить работы по модернизации протонной поляризованной мишени.
• в 2013 году должны вступить в строй коллайдер NICA, позволяющий получать ускоренные ионы вплоть до U⁹²⁺ с энергиями =3-9 ГэВ на нуклон при светимости L=10²⁷ см^-2сек^-1, и две экспериментальные установки - MPD и SPD, ориентированные на изучение "смешанной фазы" и спиновой физики, соответственно.

В конце 2007 года был подготовлен концептуальный проект (CDR) ускорительного комплекса NICA, а его первый этап - Нуклотрон-М был рассмотрен международным экспертным советом (Machine Advisory Committee) и представлен на ПКК по физике частиц. Следующая важнейшая задача на пути реализации проекта NICA - подготовка технического проекта ускорительного комплекса в целом и его международная апробация. Руководство этими работами поручено ведущим специалистам в области ускорительной техники А.Д.Коваленко, И.Н.Мешкову и Г.В.Трубникову.

Проработка физической программы и создание экспериментальных установок

Одна из точек пересечения коллайдера NICA зарезервирована для установки, ориентированной на изучение свойств адронной материи, поиск проявлений "смешанной фазы" и "критической точки". Предлагаемая установка называется MPD - многоцелевой детектор частиц. В настоящее время подготовлено предложение эксперимента (LoI), в работе над проектом участвуют физики из ОИЯИ, ИЯИ, ИТФ имени Н.Н.Боголюбова (Украина), НИИЯФ МГУ и IAP (Молдавия). Работы по развитию математического обеспечения, проведению R&D и разработке ряда детекторов ведутся недавно организованным консорциумом, включающим в свой состав ОИЯИ, GSI и ряд других научных центров.

Научная программа новой лаборатории включает работы по следующим основным направлениям:

• Релятивистская физика тяжелых ионов на ускорительном комплексе Нуклотрон-NICA в ОИЯИ и в других ускорительных центрах. Проекты: ФАЗА (нуклотрон), HADES\CBM (GSI), NA49\NA61 (CERN), STAR (BNL), ALICE(CERN).
• Спиновая физика. Создание высокоинтенсивного источника поляризованных дейтронов; модернизация передвижной протонной поляризованной мишени; спиновая физика малонуклонных систем на нуклотроне; изучение спиновой структуры нуклона при высоких энергиях.
• Физика частиц. Участие в проектах CMS и ATLAS на ускорителе LHC (CERN); эксперимент по исследованию CP нарушения NA48\NA62 (CERN); проверка правила сумм OZI, поиск экзотических многокварковых состояний (пентакварки) и гипер-ядер - проект NIS-GIBS (нуклотрон).

Кроме того, сотрудники ускорительного отделения лаборатории участвуют в работах по подготовке проекта Международного линейного коллайдера (ILC); создают предускоритель LUE-200 для реакторного комплекса IREN; участвуют в работах по подавлению бетатронных колебаний на ускорителе LHC (CERN), в разработках и создании быстроциклирующих сверхпроводящих магнитов для ускорительного комплекса SIS-100 (GSI, FAIR).

Серьезное внимание в лаборатории планируется уделять инновационным разработкам:

• комплекс работ, связанных с развитием радиотерапевтических методов лечения онкологических заболеваний, а также участие в проектировании центра облучения на основе сверхпроводящего GANTRI;
• проект DVIN - разработка и производство оборудования для обнаружения сложных химических соединений;
• создание тонких высокоточных координатных детекторов, работающих в условиях высоких загрузок;
• разработка ускорителей для промышленных целей;
• исследовательские работы:
• по трансмутации и утилизации радиоактивных отходов;
• разработке микропиксельных фотодиодов;
• разработке криогенных модулей четвертого поколения.

И это лишь наиболее крупные проекты, в которых участвуют сотрудники ЛФВЭ.

Структура ЛФВЭ была создана исходя из научной программы и задач, стоящих перед лабораторией

Лаборатория физики высоких энергий включает в свой состав четыре научных отделения:

1. ускорительное - самое большое, нацеленное на развитие и обслуживание ускорительного комплекса, которое возглавил молодой и талантливый специалист в области ускорительной техники - Г.В.Трубников;
2. отделение физики на ускорительном комплексе Нуклотрон/NICA, возглавляемое Е.А.Строковским;
3. отделение физики тяжелых ионов, изучаемой при более высоких энергиях на внешних ускорителях, которое возглавил ученый из Словакии С.Вокал;
4. отделение физики частиц под руководством Ю.К.Потребеникова.

Инновационные работы сконцентрированы в отделении научно-методических исследований и инноваций, возглавляемом С.И.Тютюнниковым. Как и положено, образованы необходимые службы: главного инженера (Н.Н.Агапов), административная и хозяйственная (Ю.С.Анисимов).

Кроме того, при ЛФВЭ образован центр NICA/MPD, руководимый профессором А.С.Сориным, представляющий собой творческий коллектив, объединенный главной задачей создания технического проекта NICA/MPD и развития соответствующей научной программы.

Общая численность лаборатории составляет 820 основных штатных единиц и около 100 единиц штата дирекции. Это почти на 100 штатных единиц меньше, чем было в ЛВЭ и ЛФЧ. При этом удалось почти на 30 процентов увеличить среднюю зарплату сотрудников ЛФВЭ по сравнению со средней зарплатой лабораторий высоких энергий и физики частиц.

Таким образом, Лаборатория физики высоких энергий имеет четко очерченный круг задач, научную программу и штат квалифицированных сотрудников, необходимый для создания базовой установки и реализации проекта NICA/MPD, что должно позволить нашему Институту вернуть себе позиции одного из передовых исследовательских центров в области физики высоких энергий.