Ускорительный комплекс NICA в Дубне решит большие вопросы современной физики

ЭкспертНаука

Коллайдеры новой эры

Ускорительный комплекс NICA в Дубне будет решать большие вопросы современной физики — и готовить специалистов.

Анастасия Шартограшева

Внутри коллайдера NICA

В двадцатом веке на Земле произошло нечто такое, чего никогда не происходило ни на одной другой планете. Она засияла в радиодиапазоне — так, как делают только звезды. На поверхности пошли звездные процессы: слияние атомных ядер в термоядерной реакции. Появились химические элементы, которых во Вселенной нет и никогда не было. Анатолий Сидорин, физик из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, видит в этом приметы фазового перехода в ноосфере. Это момент коренного перелома, когда вещество резко меняет свои свойства — как вода, когда она превращается в пар или лед.

— В середине прошлого века человечество было полно решимости покинуть Землю и начать активное расселение по галактике, — рассуждает Анатолий Сидорин. — Для этого не хватало самой малости: неисчерпаемого источника дешевой энергии. Его обещала физика высоких энергий, которая поэтому стала самой главной наукой. Большие физические установки за сотни миллионов долларов начали строить именно под ее задачи. В результате она объяснила, как устроен мир на фундаментальном уровне и почему ни новых бомб, ни дешевой энергии ожидать не приходится.

Сначала ускорители частиц и экспериментальные реакторы строили для создания ядерного оружия, позднее — для изучения структуры материи. Но сейчас, по эту сторону фазового перехода, физика уступила первенство другим наукам, считает Сидорин. Поэтому ни одна новая физическая установка не может строиться без мысли о том, как она может помочь другим наукам и вообще людям на Земле.

Сейчас Анатолий Сидорин — заместитель начальника ускорительного отделения лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ. С 2005 года он участвует в строительстве нового большого ускорительного комплекса NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility; в речи русских физиков — просто «Ника»), установки которого должны обеспечить выполнение как широкой программы фундаментальных исследований (работы по которой уже проводятся), так и нескольких прикладных программ, от медицины до тестирования аппаратуры для космоса. Основной экспериментальной установкой комплекса будет коллайдер, который должен начать работу в 2022 году.

Ускоренные ядра против рака

Создатели «Ники» с самого начала заложили в план методические исследования по радиационной медицине, в том числе метода углеродной терапии, который считается одним из самых эффективных для лечения некоторых видов раковых заболеваний. Клинических установок, которые могут производить необходимые для этого пучки, в мире всего тринадцать, одна из них в России, в недавно открытом Центре углеродной терапии.

Но кроме медицинских установок, где проводится лечение пациентов, необходимы центры, где на фантомах (моделях) человеческого тела отрабатываются способы формирования дозовых полей в месте расположение опухолей, разрабатывается оптимальная программа процедур, отлаживается программное обеспечение. И кроме того, готовятся кадры для квалифицированного обслуживания клинических установок. Подобные методические исследования в России до последнего времени проводились в основном на Серпуховском синхротроне в подмосковном Протвине. Одна из задач «Ники» — включиться в эту работу на новом уровне: с использованием системы электронного охлаждения, позволяющей формировать пучки микронных размеров.

Медицинских ускорителей, как известно, в России не хватает: по оценке Минздрава, на 300 тысяч человек населения должен быть хотя бы один, а сейчас на всю страну работает чуть больше сотни. Среди них ускорителей ядер — единицы. В решении этой проблемы тоже может помочь «Ника». Сейчас на проект NICA вовсю работает единственный в мире завод по производству сверхпроводящих магнитов по технологиям, которые разработали тут же, в Дубне. Эти компактные, экономичные и относительно дешевые магниты могут стать основой для создания и научных, и медицинских ускорителей.

Трехмерная модель комплекса NICA

Тяжелые ядра для космоса

В космосе ускоренные частицы, очень похожие на производимые на «Нике», летают сами по себе; они очень малы, но летят с такой скоростью, что могут разнести какую-нибудь плату или солнечную панель любого аппарата. Землян защищает от этих частиц атмосфера и магнитное поле планеты, поэтому тестировать детали космических аппаратов до запуска можно только на больших ускорителях вроде «Ники». Роскосмос будет отправлять на «Нику» электронику будущих спутников — для того, чтобы ее обстреливали ускоренными ядрами.

Пучки частиц помогают вылечить опухоли мозга, но иногда под летящие из ускорителя ядра подставляют и здоровые головы — правда, не человеческие. На «Нике» планируют исследовать влияние тяжелых ускоренных частиц на психику и мышление. По предварительным данным, которые получили на обезьянах, даже небольшие, безопасные для здоровья дозы тяжелых частиц при прохождении через мозг заметно снижают когнитивные способности. Подвергнутые обстрелу макаки решали простые задачки хуже, чем до того, как подставили голову под пучок. Страшно представить, к чему такое снижение умственных способностей может привести, случись оно с пилотами дальней космической миссии, например марсианской. Параллельно с экспериментами на животных физики из Дубны будут искать способ защитить будущих космонавтов от космических частиц.

На плечах гигантов

На стройплощадку будущего коллайдера недавно привезли из Италии новый сверхпроводящий магнит — гигантское десятиметровое кольцо серебристого металла; оно станет основой будущего детектора частиц. Магнит установили в новеньком павильоне, где разместится будущий детектор. Полностью готова система инжекции ионов и небольшие ускорители, которые будут придавать частицам первоначальный импульс; уже работает промежуточный ускоритель — бустер. В общем, ускорительный комплекс активно развивается. Но так было не всегда.

— После распада СССР институт бедствовал, — вспоминает Анатолий Сидорин. — Бюджета едва хватало на зарплаты и коммуналку. Какие-то приличные деньги зарабатывала только горстка физиков, которые помогали строить зарубежные установки: в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН), в США, в Германии. Институт спас академик Алексей Норайрович Сисакян. В отличие от своего отца — замечательного советского ученого, одного из создателей космической медицины, работавшего с первым отрядом космонавтов, — он выбрал карьеру физика-теоретика. Азы современной физики я постигал в том числе и по его лекциям в дубненском университете. Я с ним познакомился в середине девяностых, когда он в ранге вице-директора решал практически все вопросы жизни института, в том числе хозяйственные. И когда его выбрали директором, каюсь, я лично никаких надежд на изменения к лучшему с его именем не связывал. Первые его шаги по преобразованию института большинство сотрудников восприняло скептически («в академики рвется»), а часть и откровенно враждебно: он начал уменьшать участие в зарубежных проектах, делая упор на развитие установок в самой Дубне.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Недопустимый TON Недопустимый TON

Криптовалютный проект Павла Дурова был высоко оценен инвесторами

Forbes
Это конец Это конец

Какие концы света грядут и каких из них не миновать

N+1
Огненный интеллект Огненный интеллект

Как хакер из Черноголовки создал первый в мире файрвол на основе ИИ

Forbes
«Поп-ит» и «симпл-димпл»: что это и откуда взялось? «Поп-ит» и «симпл-димпл»: что это и откуда взялось?

Откуда пошла мода на антистрессовые игрушки и почему именно они стали вирусными?

Вокруг света
Renault Kaptur. Издание исправленное и дополненное Renault Kaptur. Издание исправленное и дополненное

Про самый российский автомобиль французского бренда Renault

4x4 Club
9 бюджетных марок косметики, о которых знают не все 9 бюджетных марок косметики, о которых знают не все

Недорогие марки косметики, к которым стоит присмотреться

Cosmopolitan
Вертикальная зачистка Вертикальная зачистка

Власти заявили об административной «оптимизации» по новой схеме

Эксперт
Стартап на выбросы: как бывший CEO Reddit привлек $30 млн на восстановление лесов и борьбу с изменениями климата Стартап на выбросы: как бывший CEO Reddit привлек $30 млн на восстановление лесов и борьбу с изменениями климата

Можно ли найти решение по разумной цене, которое позволит поглощать выбросы?

Forbes
Алексея Семеняку подвели широкие связи Алексея Семеняку подвели широкие связи

Украинец, которого выслали из России, оказался представителем RIPE NCC

РБК
«Когда б не баня, все бы мы пропали. История старинной русской традиции» «Когда б не баня, все бы мы пропали. История старинной русской традиции»

Баня занимает особый статус в русской культуре

N+1
Дом в Дагомысе Дом в Дагомысе

Резиденция в современном стиле

SALON-Interior
Гламурная Хлои Кардашьян: горячие фото звезды реалити-шоу и бизнесвумен Гламурная Хлои Кардашьян: горячие фото звезды реалити-шоу и бизнесвумен

Рассказ о жизни звезды реалити-шоу «Семейство Кардашьян»

Playboy
Меланин: от чего зависит пигментация кожи и помогут ли таблетки Меланин: от чего зависит пигментация кожи и помогут ли таблетки

Рассказываем, зачем нужен меланин и как нормализовать его уровень

РБК
Сторож Мардая Сторож Мардая

Этот секретный поселок в Монголии не нанесен на карты

Вокруг света
Вон из-за стола! Вон из-за стола!

Как не стоит вести себя на свадьбе

Elle
Чтобы ощущать легкость и не поправиться: как правильно питаться в сильную жару Чтобы ощущать легкость и не поправиться: как правильно питаться в сильную жару

Эксперт: как питаться в жару, чтобы хорошо себя чувствовать

Cosmopolitan
«Бизнес не может сам прийти к инклюзии»: как трудоустраивать людей с ментальными и физическими особенностями «Бизнес не может сам прийти к инклюзии»: как трудоустраивать людей с ментальными и физическими особенностями

Дискуссия, посвященная теме трудоустройства людей с особенностями

Forbes
Где и как правильно выбирать продукты: 5 советов от эксперта по питанию Где и как правильно выбирать продукты: 5 советов от эксперта по питанию

Майкл Поллан раскрывает секреты здоровой еды от прабабушки

Reminder
#семейныеценности: The Kukoyaka’s #семейныеценности: The Kukoyaka’s

Кто главный в самой жизнерадостной семье российского инстаграма и тиктока

Glamour
Письмо будущему себе Письмо будущему себе

Как мы попадаем в эмоциональные ловушки на фондовом рынке

Forbes
Переживают за всё и за всех! 5 самых тревожных знаков зодиака Переживают за всё и за всех! 5 самых тревожных знаков зодиака

Самые чувствительные знаки зодиака

Cosmopolitan
Наталия Белохвостикова. Защищаю любовь Наталия Белохвостикова. Защищаю любовь

Наталия Белохвостикова рассказывает о своей жизни и сложностях усыновления

Караван историй
Спасение слепой коалы и ее детеныша: видео Спасение слепой коалы и ее детеныша: видео

Австралиец нашел необычное семейство и не оставил его в беде

National Geographic
Ученые «воссоединили» двух викингов после смерти Ученые «воссоединили» двух викингов после смерти

Установлена генетическая связь между останками, найденными в разных местах

National Geographic
Япония отправит на Луну миниатюрного робота-трансформера Япония отправит на Луну миниатюрного робота-трансформера

Робот весом 250 граммов отправится на Луну для сбора лунной пыли

National Geographic
#glam_profashion: Гоша Карцев #glam_profashion: Гоша Карцев

Умеющий показаться суровым стилист с добрым сердцем и острым языком

Glamour
Там в саду при долине Там в саду при долине

Ландшафтная архитектура Арабеллы Леннокс-Бойд — рай, созданный руками женщины

Tatler
«Мейр из Исттауна» — детектив с Кейт Уинслет в роли копа-правдоискателя. А на деле — одна из лучших драм современного телевидения «Мейр из Исттауна» — детектив с Кейт Уинслет в роли копа-правдоискателя. А на деле — одна из лучших драм современного телевидения

Лучшая роль Кейт Уинслет за всю ее карьеру

Esquire
Особенности нашей памяти: можем ли мы доверять себе Особенности нашей памяти: можем ли мы доверять себе

Насколько наша память способна исказить реальность?

Популярная механика
Повод для вызова Повод для вызова

Прямая речь актрисы и режиссера Светланы Устиновой

OK!
Открыть в приложении