Коллаборация BM@N (Baryonic Matter at Nuclotron) мегасайенс-проекта NICA представила техническое описание спектрометра BM@N и всех его подсистем в статье, опубликованной в журнале «Nuclear Instruments and Methods in Physics Research — section A». Авторы работы представляют Объединенный институт ядерных исследований и различные научные и образовательные центры Болгарии, Израиля, Казахстана, Китая, России и Узбекистана.
BM@N является первым работающим экспериментом на ускорительном комплексе Nuclotron/NICA. Целью эксперимента BM@N является изучение взаимодействий пучков релятивистских тяжелых ионов с фиксированными мишенями в диапазоне энергий, позволяющем достичь больших барионных плотностей.
Установка BM@N является передним спектрометром, покрывающим диапазон псевдобыстроты 1,6 ≤ η ≤ 4,4. Установка состоит из дипольного магнита и ряда детекторных систем для мониторинга пучка, идентификации образующихся заряженных частиц, измерения их импульса и определения геометрии ядро-ядерных столкновений.
Схематический вид установки BM@N в первом физическом эксперименте в 2023 году с пучком ионов ксенона
Нуклотрон обеспечивает пучки самых разных частиц, от протонов до ионов золота, с кинетической энергией в диапазоне от 1 до 6 А ГэВ (где A – это массовое число атомного ядра) для легких ионов с отношением Z/A ~ 0,5 и до 4,5 А ГэВ для тяжелых ионов с отношением Z/A ~ 0,4. При таких энергиях плотность нуклонов в файерболе, области столкновения двух тяжелых ядер, в 3-4 раза превышает плотность ядерного насыщения.
Основной целью эксперимента является изучение фазовой диаграммы КХД в области высокого барионного химического потенциала, поиск начала критических явлений, в частности, предполагаемой критической конечной точки, и определение параметров уравнения состояния (EoS) ядерного вещества при высоких плотностях. Кроме того, Нуклотрон обеспечивает энергии пучков для изучения мезонов и гиперонов, имеющих в составе странные кварки, которые рождаются в ядро-ядерных столкновениях близко к кинематическому порогу. Исследования функции возбуждения образования странных частиц ниже и вблизи кинематического порога позволяют отличить жесткое EoS от мягкого.