У коллайдера NICA в Дубне появится второй детектор. С его помощью ученые изучат влияние спина частиц на их свойства.
Спин можно себе представить как вращение частицы вокруг собственной оси.
Спортсменам и болельщикам понятно, что подкрученный футбольный или теннисный мяч труднее отразить, чем мяч, поданный без вращения. Вращение мяча вокруг собственной оси меняет его способность взаимодействовать с другими объектами – ногой футболиста, штангой ворот, сеткой или теннисной ракеткой. Так же и у элементарной частицы: спин меняет ее способность взаимодействовать с другими частицами.
Спортсмен учится владению спином мяча на практике. Чем точнее овладеет, тем чаще побеждает. Но спортсменов не так уж много, и применить свои практические навыки к управлению спином элементарных частиц они не могут.
Чтобы научиться использовать свойства спина в масштабах всего человечества, ученые строят ускорители частиц, разгоняют там частицы до скоростей, сравнимых со скоростью света, сталкивают ускоренные частицы и наблюдают, как ведут себя спины частиц и как они влияют на взаимодействие частиц между собой. А потом думают, как это можно применить в обычной жизни.
Наука, изучающая спин элементарных частиц, называется спиновая физика. Не так давно появилась область технологий, использующая свойства спина в электронике – спинтроника. Она даст человечеству принципиально новые компьютеры, источники электроэнергии и материалы. И это плоды только наших первых знаний о спине частиц.
Спин – большая загадка природы и ее обширный непознанный континент. Поэтому ведущие специалисты по спиновой физике из разных стран мира регулярно съезжаются летом в Прагу, в Карлов университет к профессору Мирославу Фингеру обсудить последние достижения в своей области и наметить перспективные направления исследований.
Строящийся в России, в подмосковной Дубне коллайдер NICA Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) предлагает физикам всего мира проторить дорогу на непознанную территорию спина частиц. На коллайдере NICA, который нацелен разгадать тайну рождения Вселенной, запланирована программа спиновых исследований. И если Вселенной займется многоцелевой детектор коллайдера NICA – MPD, то изучать спин физикам предлагается на втором, специальном детекторе – SPD.
Детектор MPD уже строится параллельно с коллайдером. Возводится и здание для спинового детектора SPD, но сам этот детектор еще не разработан.
Вот мировые специалисты по спину свою очередную встречу в Праге и посвятили проработке принципиальной конструкции детектора SPD коллайдера NICA. Команда молодых физиков Карлова университета вместе с коллегами из Объединенного института ядерных исследований и Чешского технического университета организовала в Праге с 9 по 13 июля Международное рабочее совещание по спиновым экспериментам на коллайдере NICA SPIN-Praha-2018. Разработку проекта детектора SPD возглавляет заместитель директора Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ профессор Румен Ценов.
Физики подробно обсудили теоретическую основу будущих спиновых исследований в Дубне и физическую программу будущего детектора SPD. В деталях рассмотрели опыт и результаты спиновых экспериментов, которые уже идут в ведущих исследовательских центрах мира – COMPASS на ускорителе SPS в швейцарском ЦЕРН, А1 на микротроне MaMi в немецком Майнце. И выявили преимущества эксперимента SPD на коллайдере NICA: коллайдер дает больший обзор для детектора частиц. А значит, взаимное пространственное расположение частиц до и после их взаимодействия между собой можно определить с большей точностью. Это очень важно именно для изучения спина частиц.
На совещании в Праге экспериментаторы, в том числе, активная научная молодежь, представили предварительный дизайн детектора SPD, предложили конкретные конструкции набора его модулей и программное обеспечение для реконструкции взаимодействий частиц во время эксперимента и для предварительного моделирования работы детектора.
Под председательством профессора Ценова состоялась содержательная и плодотворная дискуссия участников совещания о создании международной коллаборации эксперимента SPD. Желание войти в эту коллаборацию уже выразили 13 исследовательских центров нескольких стран мира.
Итогом совещания и дискуссии стало решение об организации рабочей группы для разработки технического дизайна детектора SPD, который планируется представить на рассмотрение Программно-консультативного комитета ОИЯИ по физике частиц в январе 2019 года.
Первое совещание создающейся коллаборации SPD намечено на весну-лето 2019 года.