Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) приступил к экспериментам по изучению состояний материи внутри нейтронных звезд. Эти небесные тела обладают высокой плотностью. Сейчас проводятся предварительные исследования. После запуска нового коллайдера к концу 2020 года ученые надеются впервые в мире увидеть, как протоны и нейтроны обычного вещества распадаются на составные части из-за сверхбольшого давления.
Плотность нейтронных звезд примерно на порядок выше, чем у атомного ядра, и в миллионы миллионов раз больше, чем у привычных земных предметов. Подобные объекты образуются в результате гравитационного коллапса (быстрого сжатия под действием сил тяготения) звезд с массами в 1,5–2 раза больше солнечной. Ученых интересует поведение материи в таких условиях.
Как рассказал «Известиям» директор Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ Владимир Кекелидзе, первые эксперименты проекта NICA в области низкого диапазона энергий уже начались. Один из них был завершен в начале марта. Другой продолжается на сверхпроводящем синхротроне «Нуклотрон» в Дубне.
— Наша задача — достигнуть фазового перехода, когда разрушаются нуклоны — протоны и нейтроны. При этом происходит перемешивание кварков — кирпичиков, из которых состоит Вселенная. В каждом нуклоне их три. Возникает кварк-глюонная материя. Вот этот переход мы и будем подробно изучать, — рассказал Владимир Кекелидзе.
По словам ученого, сейчас на «Нуклотроне» ускоряют тяжелые ионы (ядра атомов). В будущем предполагается с помощью их столкновений при высоких энергиях воссоздать экстремальные условия, существующие внутри нейтронных звезд. С этой задачей должен справиться коллайдер NICA, строительство которого завершится к концу 2020 года. Тогда и начнется основная часть эксперимента.
Ученые столкнут в коллайдере ядра атомов золота, а также более легкие. В результате возникнет своеобразная «каша» из кварков. Когда она остынет, образуются частицы, поведение которых и будут изучать физики.
— К концу 2020 года ускорительный комплекс и экспериментальные установки будут доведены до базовой конфигурации. Таким образом мы получим информацию о поздних этапах эволюции Вселенной, — отметил Владимир Кекелидзе. — То, что мы делаем сейчас, — лишь предвестие будущих фундаментальных открытий.
Подобных экспериментов не проводили еще ни в одной стране. Ученые из ОИЯИ станут первопроходцами в области изучения нейтронных звезд.
Заведующий межкафедральной лабораторией экспериментальной ядерной физики НИЯУ МИФИ профессор Александр Болоздыня уверен, что сведения о сверхплотных состояниях вещества очень важны для фундаментальной науки.
— Мегаустановка NICA предназначена для изучения свойств барионной материи, из которой построен наш мир, и, в частности, для детального исследования процессов, происходивших при рождении Вселенной. В настоящее время такие же процессы протекают при взрывах сверхновых и в недрах нейтронных звезд.
Как пояснил ученый, сейчас (март 2018 года) происходит тестирование одной из базовых экспериментальных установок комплекса NICA — BM@N.