NICA объединяет международные коллективы вокруг экспериментов MPD и BM@N


В Объединенном институте ядерных исследований начинается работа больших международных коллективов  ученых и специалистов в проекте NICA.  Представители России, Китая, Германии, Соединенных Штатов Америки, Чехии, Польши, Израиля, Египта, Мексики и других стран вошли в коллаборации MPD (многоцелевой детектор на тяжелоионном коллайдере) и BM@N (барионная материя на нуклотроне).

Виктор Матвеев, академик РАН, директор Объединенного института ядерных исследований: «Сейчас, когда  ход сооружения этого комплекса  идет быстрыми темпами, самое важное — не деньги даже и не оборудование, а люди, интеллект.  И поэтому сейчас мы  ставим задачу, объединив усилия, сформировать  международные коллаборации, которые на себя возьмут ответственность за исполнение программы исследований на этом уникальном комплексе».

Владимир Кекелидзе, руководитель мега-проекта NICA, директор Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ: «Такие эксперименты как BM@N и MPD требуют большого коллектива ученых-физиков, инженеров разных специальностей. Это  сложные установки, очень большой объем данных для анализа, для получения  разнообразной научной продукции. Как правило,  сотни, тысячи ученых группируются вокруг  каждой из таких установок. Мы де-факто  уже имеем  такие коллаборации. Несколько сотен ученых  работают по этим проектам, но поставить на юридическую основу эти коллаборации – наша задача. Сегодня мы хотим создать две  коллаборации, оформить их юридически и создать структуру управления».

Правильно организованая коллаборация  — залог успеха, — говорят специалисты. Около двухсот ученых из разных стран мира — теоретиков и экспериментаторов — собрались на первое коллаборационное совещание по экспериментам MPD и BM@N. Они обсуждали текущее состояние установки NICA и планы экспериментов, включая все подсистемы, моделирование и готовность к анализу данных.

Детектор MPD будет установлен непосредственно в точке пересечения колец коллайдера и запущен в 2020 году.  Установка  BM@N уже  задействована в  эксперименте на выведенных пучках из сверхпроводящего ускорителя нуклотрона.  Завершился первый сеанс, и можно говорить о  том, что физическая программа проекта NICA  начата.  Причем, в проекте BM@N  уже работает международная группа специалистов.

Владимир Кекелидзе, руководитель мега-проекта NICA, директор Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ:  «Первый эксперимент на фиксированной мишени начался – не в полной, а в стартовой конфигурации (еще не хватает половины детекторов), но уже можно получать физику. Мы решили не ждать, пока все будет сделано, а набрать данные. Набрано уже 180 миллионов событий. Чтобы их обработать, потребуется несколько лет. Но это уже будут физические результаты, которые помогут нам подойти к коллайдерному эксперименту — уже с большей информацией, с большей ясностью – что нам там  делать. Сейчас ускоритель будет остановлен. Необходимо войти в ускоритель, чтобы конструкционно вывести оттуда  пучки. Полтора или два года он не будет работать, поэтому мы будем анализировать полученные данные. Через два года продолжится эксперимент на выведенном пучке уже с полной расширенной конфигурацией BM@N».

В первом эксперименте проводятся измерения, которые направлены на исследования короткодействующих корреляций в ядрах углерода с использованием инверсной кинематики, в которой пучок ядер углерода налетает на водородную мишень.

Вадим Бабкин, начальник группы научно-экспериментального отдела ЛФВЭ ОИЯИ: «Была жидководородная мишень специальная (большая благодарность  группе криогенщиков, которая запустила очень сложный прибор). На водородную мишень  налетал пучок ионов углерода, который взаимодействовал с данной мишенью. В итоге рассматривались  определенные разлеты производимых частиц в данном эксперименте».

Программа SRC (изучение нуклонных корреляций на малых расстояниях) выполняется в составе коллаборации, состоящей  из физиков ОИЯИ  и их коллег из США, Израиля, Германии. Решается интересная, до сих пор не исследованная задача: взаимодействие двух составляющих любого ядра, двух нуклонов, когда их силы меняют свой статус от притягивающих до отталкивающих.

Ор Хен, профессор Массачусетского технологического института (США): «Короткодействующие корреляции – это, можно сказать, наиболее плотное состояние материи, существующее во Вселенной, которое мы можем изучать в земных лабораториях. Состояние короткодействующей корреляции возникает в ядре между двумя нуклонами. Нуклоны – это составные части ядра, то есть протоны и нейтроны. То, что мы называем короткодействующей корреляцией, возникает, когда протон и нейтрон в ядре проникают друг в друга в том смысле, что их волновые функции сильно перекрываются. Если мы берем ядро, например, углерода и рассматриваем нуклоны, 20% времени нуклоны находятся в таком коррелированном состоянии. Если сделать 100 снимков ядра углерода, на 20-ти снимках можно увидеть нуклоны один в другом. То есть, это значительный эффект. Мы изучаем эти процессы, чтобы понимать такие системы, как нейтронные звезды, как устроено ядерное взаимодействие и как материя ведет себя внутри ядра. Мы проводим эксперименты в разных лабораториях мира, в основном — в США, в Национальной Лаборатории им. Томаса Джефферсона. Там для исследований используются пучки электронов. Наше «приключение» в Дубне началось недавно, но этот проект приобретает все больший вес среди других экспериментов нашей программы. Дубна — уникальное место. Здесь есть возможность ускорять пучки ионов до высоких энергий. Например, сейчас мы работаем с пучком углерода с энергией 4 ГэВ на нуклон в так называемой обратной кинематике. Мы выбиваем коррелированную пару нуклонов из ядра углерода и смотрим, что происходит с ядром после этого. Это уникальная особенность эксперимента в Дубне. Нигде в мире больше нет таких условий! Мы хотим исследовать не только пару нуклонов в состоянии короткодействующей корреляции, но и остальную часть системы. Мы хотим узнать, что происходит с ядром после того, как пара выбита. Эти исследования помогут соединить физику высоких энергий, которой занимаемся, с традиционной ядерной физикой низких энергий, то есть преодолеть разрыв в масштабах энергий, с которыми работают эти две области физики. Мы рады возможности провести эксперимент в Дубне. Надеюсь, мы сможем продолжить работать здесь и в дальнейшем».

Рейнир Круз Торрес, аспирант Mассачусетского технологического института (США): «Я приехал помочь своим коллегам во время проведения эксперимента. Здесь я работаю с онлайн-анализом. Это значит, что мы берем экспериментальные данные сразу после того, как они были записаны, быстро обрабатываем их, чтобы убедиться, что измерения происходят согласованно. Также это полезно для последующего анализа, у нас уже будет представление о том, что мы набрали. Кроме того, если что-то пойдет не так, то мы можем оперативно принять меры для того, чтобы набирать хорошие данные. Мы здесь работаем «наоборот» в том смысле, что обычно у нас был пучок каких-то легких частиц, которыми мы бомбардировали ядра. Сейчас у нас пучок ионов, который налетает на легкие частицы, то есть здесь мы работаем в так называемой «обратной кинематике». Благодаря этому мы можем получить ценную информацию, недоступную в обычной, «прямой» кинематике.  Лаборатория физики высоких энергий имеет тесные связи с университетом Кубы, где я учился. Мои коллеги с Кубы бывали здесь раньше, а сейчас я встретил здесь кубинцев. Это особенный опыт для меня, который я бы не мог получить нигде в мире».

Эфрейн Сегарра, аспирант Массачусетского Технологического Института: «Из оборудования наша группа помогала в изготовлении триггерных детекторов для протонов, которые расположены в плечах спектрометра. В каждом плече стоит по 2 сцинтилляторных триггерных счетчика — побольше и поменьше. Заряженная частица взаимодействует с веществом при прохождении через эти счетчики, вызывает сцинтилляционное свечение, которое собирается на маленький фотонный детектор. В результате мы можем сказать, что да, сейчас частица пролетела через спектрометр.

Мы принимали активное участие в создании этих детекторов, тестировании. Проверяли, чтобы у них была высокая эффективность, хороший сигнал. А потом устанавливали в зале. Большое впечатление на меня произвело научное сообщество, ускорительный комплекс, разные группы, которые делают современные детекторы, конструируют их, тестируют. Они настоящие профессионалы! Эта коллаборация действительно оказывает нам всяческую поддержку, чтобы мы могли получить те результаты, за которыми приехали. Очень сильное впечатление на меня произвело то, сколько внимания и помощи получила наша группа от коллег из ОИЯИ!»

Ханс Тёрнквист научный сотрудник ГСИ, Центра по изучению тяжелых ионов им. Гельмгольца (Дармштадт, Германия): «Основной задачей детектора LAND является высокоэффективное измерение нейтронов, и с помощью этого детектора мы можем видеть и импульс, и треки этих нейтронов. Хотя детектору ЛАНД уже тридцать лет, работает он на удивление хорошо. Всего в нем 240 каналов. Когда мы запустили ЛАНД, все до одного каналы были в порядке, и сейчас он стабильно работает в течение эксперимента. На самом деле, нейтронный анализ – это достаточно сложная тема, я бы сказал, анализ не первой необходимости. Довольно сложно что-либо говорить о данных во время проведения эксперимента, но пока всё выглядит многообещающим, и мы можем наблюдать сигнатуры нескольких разных частиц. Я бы предпочел не быть слишком оптимистичным в данный момент, но, судя по предыдущим экспериментам, определенно мы сможем реконструировать нейтроны. Да, однозначно, ЛАНД — сложный прибор, мы сделали его очень сложным. Если в Дубне будут проводиться другие интересные эксперименты и если будет нужна помощь с ЛАНДом, то мы готовы приехать и помочь. Мир физики действительно огромный, там много чем можно заниматься. Но для меня интересно, когда возникает что-то новое. Я имею в виду, если работать в Институте вроде GSI, то, как правило, есть определенный постоянный набор экспериментов, а сейчас у нас появилась возможность отправиться в другой Институт в другой стране и заниматься другой физикой. Это мне кажется очень интересным».

Игорь Гаспарич, научный сотрудник института Руджера Бошковича (Загреб, Хорватия):  «Моя задача – подготовка детектора к эксперименту: подключение всех кабелей, электроники, подготовка программ для анализа данных, проведение калибровок, и, конечно, обучение людей тому, как работать с данными с ЛАНДа. Лично я работаю с детектором уже 6 лет. Этот эксперимент хорошо организован. Мы особенно рады тому, что смогли запустить наш старый детектор ЛАНД. С ним не возникло никаких проблем. Сейчас я занимаюсь анализом и калибровкой данных с детектора ЛАНД. На данный момент мы не видим никаких проблем с данными – они выглядят так, как мы ожидаем. Следующим этапом будет посмотреть данные с ЛАНДа с учетом отклика других детекторов».

Ор Хен, профессор Массачусетского технологического института (США): «Каждый тип ядер, которые могут ускоряться в Дубне, обладает особенностями, позволяющими получить новую информацию для современной ядерной физики. Например, Дубна является одним из немногих мест в мире, где могут получать тензорно-поляризованный пучок дейтронов высоких энергий. Работа с таким пучком позволит исследовать особенности ядерного взаимодействия на очень малых расстояниях. Мы бы хотели исследовать поведение коррелированной нуклонной пары в такой простейшей системе как дейтрон. Затем, помещаем ту же самую пару в более тяжелое ядро и смотрим, что изменилось. Было бы очень интересно исследовать короткодействующие корреляции в тяжелых нейтроно-избыточных ядрах. Это важно, например для того, чтобы лучше понимать структуру нейтронных звезд. Нам понадобятся очень тяжелые ядра, и чтобы в них было гораздо больше нейтронов, чем протонов. В этом смысле Дубна – самое подходящее место, здесь можно изучать такие ядра, как аргон, ксенон и другие, и смотреть, как свойства короткодействующих корреляций изменяются по мере добавления все большего числа нейтронов в ядро. В мире не так уж и много мест, подходящих для наших экспериментов. Нам нужны высокие энергии и большие интенсивности пучков, потому что те процессы, которые мы изучаем, очень редкие. Приходится просмотреть очень много реакций, чтобы увидеть несколько таких, в которых происходят интересующие нас процессы. Несколько лет назад нас пригласили приехать в Дубну, посмотреть на установки и оценить, подходят ли условия для нашей физики. Мы приезжали и остались под очень приятным впечатлением. Мы начали активную работу в Дубне в прошлом году. Объем работ, который был сделан за это время, очень внушительный! Мы поближе узнали, как работает эксперимент, Лаборатория в целом, и решили выделить сотрудников для работы над этим экспериментом. И вот сейчас этот эксперимент работает. Это очень здорово! Нужно будет посмотреть на набранные данные, пока мы настроены оптимистично. В Дубне есть возможность использовать пучки частиц высокого качества и отличные детекторы, а также здесь работают специалисты высокого класса. Нас пригласили сюда, чтобы получить ту физику, которая нас интересует. Вот мы и здесь. На данный момент мы довольны тем, как идет эксперимент и набор данных. Сейчас мы еще сами не знаем, какими будут результаты, но, кажется, что это будет что-то интересное. Мы уже видим некоторые интересные характеристики. Мы можем идентифицировать ядро после взаимодействия – видим, что это может быть бор, бериллий – после того, как из ядра углерода выбиваются один или два протона. Для более полного анализа данных нужно провести калибровки детекторов. Думаю, что через несколько месяцев у нас будет более полная картина. В любом случае, данные выглядят многообещающе».

Официально присоединиться к коллаборациям могут все группы, заинтересованные в одном или сразу в двух экспериментах MPD и BM@N. Причем, не только экспериментаторы, но и теоретики заинтересовались ими.

Йорг  Айхелин, профессор  Нантского университета (Франция): «Я – теоретик,  работаю в области релятивистских столкновений тяжелых ионов уже 25 лет.  Обычно, теоретики не принимают участия в коллаборациях экспериментаторов, ведь данные эксперимента обсуждаются только после того, как они получены. Сейчас нам нужно работать вместе с экспериментаторами, чтобы «извлечь» из этой новой физики новые интересные результаты.  Хотя я и не участник этой коллаборации, но я сотрудничаю с ней».

Виктор Матвеев, академик РАН, директор Объединенного института ядерных исследований: «Я вижу, что есть большой интерес, ученые приехали  с большим желанием вникнуть глубоко-глубоко в эту физику уникального состояния ядерной материи при высоких плотностях и энергиях».

В результате обсуждений и дискуссий были выработаны уставы коллабораций MPD и BM@N, которые поддержали 29 организаций из 14 стран. Избран специальный комитет во главе с профессором Церруя для подбора кандидатов на позиции споксменов коллабораций. Намечены сроки проведения выборов – осень 2018 года, когда в Дубне будут проводиться следующие совещания коллабораций MPD и BM@N.

Ицхак Церруя, председатель Комитета по ядерной физике Израильской академии естественных и гуманитарных наук: «Создание такой большой структуры международной коллаборации, по моему мнению,  важный этап во всем проекте NICA. Мы стараемся сейчас сформировать международную коллаборацию из команд со всего мира – из Европы, Азии,  Америки, чтобы они приехали сюда для участия в экспериментах,  таких, как MPD и BM@N. Мы очень рады, что уже около 200 участников вступили в нее, и представляют различные группы со всего мира».

Владимир Кекелидзе, руководитель мега-проекта NICA, директор Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ: «В такой науке, которая делается  на NICA,  важны не только совершенные детекторы, не только хорошие ускорители и пучки, но и правильная организация – для того, чтобы результаты, которые мы получим, были на высочайшем уровне».

Научно-информационный отдел ОИЯИ, 2018
Редактор портала: Инна ОРЛОВА
Видеограф: Евгений ГОРЯЧКИН

http://www.jinr.ru

http://www1.jinr.ru/News/Jinrnews_rus.html