Реализация проекта Супер чарм-тау фабрики в Новосибирске подтолкнет развитие технологий, необходимых для создания коллайдера, поспособствует решению мюонной проблемы и, возможно, решит загадку антиматерии и поможет выйти на новую физику.
Как и коллайдер NICA, строящийся в Дубне, Супер чарм-тау фабрика — один из шести проектов мегасайнс, которые запланировано реализовать в России. Возможно, благодаря его работе ученым удастся пролить свет на загадку отсутствия антиматерии в современном мире.
«Иногда люди задают вопросы: зачем в России два коллайдера? — говорит заместитель директора Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, заведующий лабораторией доктор физико-математических наук Евгений Борисович Левичев. — Однако не смотря на то, что обе установки (NICA и Супер чарм-тау фабрика — Прим. ред) называются коллайдерами — то есть установками со встречными пучками, они принципиально разные. С помощью NICA физики станут изучать плотную барионную материю, а в нашем коллайдере будут сталкиваться электроны и позитроны, он направлен на совсем другой пласт задач. Например, ученые надеются, что с помощью Супер чарм-тау фабрики смогут узнать, почему Вселенная состоит из материи и в ней совсем нет антиматерии, хотя известно, что на начальном этапе возникновения Вселенной и той, и другой было поровну. Ответ на вопрос: куда же исчезла антиматерия? — до сих пор не ясен».
Если финансирование проекта NICA уже начато, то новосибирский коллайдер ждет свой очереди, его оценочная стоимость составляет 30—40 миллиардов рублей.
«Согласно постановлению Правительства РФ, к концу 2019 года мы должны предоставить проект Супер чарм-тау фабрики и технико-экономическое обоснование, по которому руководство страны примет решение о финансировании коллайдера. Однако отношение к Супер чарм-тау фабрике весьма позитивное, и можно сказать, что проект уже начинает потихоньку финансироваться благодаря грантам, которые мы выигрываем. Они направлены на то, чтобы развить основные технологии, необходимые для нашей большой задачи. Таких машин (коллайдеров — Прим. ред) раньше еще не делали, и поэтому есть много ключевых элементов, которые нам хотелось бы создать сначала в виде прототипа и испытать», — подчеркнул ученый.
Приводя пример одного из таких прототипов, Евгений Левичев рассказал о планах ИЯФ СО РАН сделать своеобразный «стенд» для отработки сложных пучковых технологий работы с большими токами — маленький коллайдер размером примерно в две комнаты, в совокупности около 100 квадратных метров.
«На нем мы собираемся реализовать работу с очень большими токами электронов и позитронов. Параметры подобраны таким образом, что, кроме изучения физики ускорителей, на этой машине можно будет проводить весьма интересные эксперименты и по физике частиц. На этом коллайдере мы надеемся впервые получить атом, который называется димюоний. Вместо протона и электрона, как в обычном атоме водорода, он состоит из двух мюонов положительно и отрицательно заряженных. Если бы мы смогли сделать этот атом, а лучше много, то, как говорят теоретики, при исследовании такой системы можно обнаружить много нового и неожиданного», — объяснил Евгений Левичев.
Мюон — элементарная частица, тяжелый и короткоживущий аналог электрона.
Димюоний впервые был предсказан в 1960-х годах в ИЯФ СО РАН, но несколько экспериментальных попыток получить его оказывались безуспешными.
«Есть так называемая мюонная проблема. Она заключается в том, что эта частица в экспериментах, проводимых в последнее десятилетие, ведёт себя немного не так, как предсказывает теория. Отклонения не настолько велики, чтобы можно было объявить об открытии новой физики (теории, выходящей за пределы Стандартной модели описывающей весь наблюдаемый сейчас макро и микромир — Прим. ред) , но и не настолько малы, чтобы ими пренебречь. Это может быть следствием или не очень точных и неверно поставленных экспериментов, при правильной теории или — второй вариант — эксперименты верны, а теория нет. Физики-теоретики утверждают: если создать атом димюония, то он бы дал однозначный ответ, что верно: теория или эксперименты», — пояснил Евгений Левичев.
В разработке части оборудования для новосибирского коллайдера примут участие и специалисты Объединённого института ядерных исследований (Дубна).
«Сегодня мы развиваем детекторы, позволяющие работать с очень высокой частотой взаимодействий. Мы с большим удовольствием примем участие в разработке детекторов для будущей Супер чарм-тау фабрики. Я думаю, что в таком сотрудничестве мы сможем выйти за известные нам научные горизонты и получить новую физику, которую все ждут», — добавил директор Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ Владимир Дмитриевич Кекелидзе.
«Наука в Сибири»
