NICA

NICA (англ. Nuclotron-based Ion Collider fAcility) — сверхпроводящий^[1] коллайдер протонов и тяжёлых ионов, строящийся с 2013 года на базе Лаборатории физики высоких энергий (ЛФВЭ) им. В. И. Векслера и А. М. Балдина Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ), в городе Дубна Московской области. Планируемое окончание строительства — 2024 год^[⇨].

Ускорительный комплекс создаётся с целью исследования области физики частиц в ранее недоступной области параметров и условий эксперимента — получение интенсивных пучков тяжёлых ионов и поляризованных ядер с целью поиска смешанной фазы ядерной материи и исследования поляризационных эффектов в области энергий до ${\sqrt {s_{NN}}}$ = 11 ГэВ/нуклон.

Задачи

Одна из основных научных задач проекта NICA — исследование фазовой диаграммы сильно сжатой барионной материи в лабораторных условиях. Подобная материя существует лишь в нейтронных звёздах и ядрах сверхновых звёзд, в то время как на ранних стадиях существования Вселенной наблюдаемая материя имела исчезающе малую барионную плотность. Для создания материи с высокой плотностью в лабораторных условиях используется столкновение тяжёлых ионов, в которых значительная часть энергии пучка расходуется на возникновение новых адронов и возбуждение резонансов, свойства которых могут быть заметно модифицированы окружающей горячей и плотной средой. При очень высоких температурах или плотностях эта смесь адронов разбивается на составные части — кварки и глюоны, образуя новое агрегатное состояние материи — кварк-глюонную плазму^[2].

Новый ускорительный комплекс NICA будет обеспечивать пучки различных частиц с широким спектром параметров. Планируется осуществлять прикладные и фундаментальные исследования в таких областях науки и технологии, как:

радиобиология и космическая медицина;
терапия раковых заболеваний;
развитие реакторов, управляемых пучком ускорителя («производство энергии» с подкритичной сборкой), и технологий трансмутации отходов ядерной энергетики;
тестирование радиационной стойкости электронных устройств.

Комплекс

Основными элементами комплекса NICA являются:

Инжекционный комплекс поляризованных протонов и дейтронов (источник, линейный ускоритель ЛУ-20)
Инжекционный комплекс тяжёлых ионов (источник типа КРИОН, линейный ускоритель HILAc)
Бустерный синхротрон (предускорительное кольцо)
Нуклотрон (предускорительное кольцо)
Кольца коллайдера
Электронное охлаждение
Криогенный комплекс
Фабрика магнитов (производство магнитов для комплекса NICA и FAIR)
Чистая комната (производство трековых систем для детекторов)

Детекторы

Детектор MPD (англ. Multi-Purpose Detector) предназначен для проведения экспериментов в области релятивистской ядерной физики при столкновениях пучков ядер тяжёлых элементов (золота), ядер тяжёлых элементов с протонами и протон-протонных столкновениях.

Детектор SPD (англ. Spin Physics Detector) предназначен для проведения экспериментов по физике спина при столкновениях пучков ядер лёгких элементов^[3].

Детектор BM@N (англ. Baryonic Matter at Nuclotron). Целью эксперимента является изучение взаимодействия релятивистских пучков тяжёлых ионов с фиксированными мишенями. Является первым экспериментом на ускорительном комплексе NICA-Нуклотрон^[4].

Ariadna - облучательная станция ^[5]

Ход строительства

По состоянию на 1 февраля 2018 года выполнено 37 % общего объёма работ по созданию базовой конфигурации^[6]. В начале 2020 года Владимир Путин сообщил, что коллайдер заработает до конца 2022 года^[7].