Европейский исследовательский центр ионов и антипротонов FAIR готовит международный эксперимент PANDA, который поможет понять процессы образования тяжелых элементов во Вселенной. Существенную часть оборудования для проекта выполнят учёные Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, сообщает издание «Наука в Сибири».
Эксперимент PANDA позволит по-новому «заглянуть» внутрь мельчайших частиц материи и антиматерии. На сегодняшний день это единственный в мире проект, который будет использовать антипротонный пучок высокой интенсивности. Его сложность сопоставима с экспериментами ATLAS и ALICE на Большом адронном коллайдере, а для проведения требуются уникальные условия, получение которых является сложнейшей задачей ускорительной и детекторной физики.
«PANDA — это один из четырех экспериментов на комплексе FAIR, он связан с взаимодействием антипротонов с протонами мишени. Генерируется антивещество в виде антипротонов, накапливается, ускоряется и направляется на мишень, содержащую водород. А затем изучаются продукты произошедшего столкновения, — рассказывает директор ИЯФ СО РАН академик Павел Владимирович Логачев. — Поскольку схемой выбраны не встречные пучки, а пучок-мишень, то наиболее интересной становится область низких энергий, которая на данный момент наименее хорошо изучена. Кроме этого эксперимента пока нет другого способа заглянуть туда. Там нас могут ждать вещи как ожидаемые, так и совершенно неожиданные, которые вполне могут дать выход на новую физику, за рамки стандартной модели».
«Учебники по ядерной физике основаны на так называемых стабильных ядрах, где количество протонов и нейтронов примерно одинаково. Но недавно стали находить так называемые экзотические ядра, где нейтронов либо протонов гораздо больше, чем надо. У них оказались совершенно другие свойства, другие кванты, числа, и когда начали проникать вглубь исследований экзотических ядер, то пришлось переписывать учебники по ядерной физике. И таких экзотических ядер порядка 2000. Но еще около 5000 остались неизмеренными», — говорит руководитель эксперимента PANDA доктор Клаус Петерс.
«Взаимодействие между кварками проводится с помощью определённых частиц, которые называются глюонами . Есть предсказание, что ещё должны существовать частицы, лишенные кварков, когда два глюона слепились вместе — глюболы. Это абсолютно новый вид материи. Либо гибриды, когда к мезону (кварк-антикварк) добавляется глюон. Также существуют пентокварки (их существование было доказано с помощью Большого адронного коллайдера в июле 2015 года). В том числе и на эти новые объекты нацелена PANDA», — отмечает начальник лаборатории Отделения экспериментальной физики Института физики высоких энергий (НИЦ «Курчатовский институт») доктор физико-математических наук Александр Николаевич Васильев. В будущем проект также будет иметь выход на астрофизику, в частности предполагается, что он поможет пролить свет на процессы образования тяжёлых элементов во Вселенной.
В эксперименте PANDA участвует 450 ученых из 17 стран, Новосибирск представляют исследователи ИЯФ СО РАН и НГУ.
ИЯФ СО РАН участвует в разработке и создании трех систем проекта PANDA. Во-первых, это центральный соленоидальный сверхпроводящий магнит. С его помощью будет производиться измерение импульсов заряженных частиц, вылетающих из мишени под действием антипротонного пучка. Во-вторых, дипольный магнит переднего спектрометра, который предназначен для измерения импульса частиц, вылетающих из мишени вперед. В-третьих, детектор черенковских колец на основе аэрогеля. Это устройство, задача которого — регистрировать заряженные частицы с энергией от 2 до 10 ГэВ и разделять их по типу — на электроны, пионы, мюоны, каоны и протоны. Стоимость работ составит около 13 миллионов евро.
«В детекторе PANDA российская часть составляет примерно одну треть всей большой установки, — рассказывает Павел Логачёв. — Мы охватываем весь спектр от производства железа до производства новой физики: от больших технических устройств, которые входят в состав детектора, от ключевых методик измерения параметров частиц — до анализа и обработки полученных экспериментальных данных».
Многие процессы, которые будут происходить в эксперименте PANDA, по своей природе очень близки к тем, что планируется изучать на создаваемом в Новосибирске коллайдере Супер чарм-тау фабрика. Два эксперимента будут независимо исследовать одно направление. «Главное в этих исследованиях, что мы вступаем в область, в которой, по большому счёту, ещё экспериментов не было. Мы идём в неизведанное», — отмечает Павел Логачёв.
Сейчас осуществляется работа по созданию всех систем FAIR — и ускорительного комплекса, и детектора. Первые эксперименты запланированы на начало 2020-х гг.
По информации https://scientificrussia.ru/news/v-iyaf-so-ran-sozdayut-oborudovanie-dlya-mezhdunarodnogo-eksperimenta-panda
Обозрение "Terra & Comp".
