Лаборатория физики ускорителей МФТИ возглавит новый проект по расширению исследований поляризационных явлений на коллайдере NICA в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне. В исследованиях участвуют ведущие научные центры страны, включая Институт ядерных исследований РАН и Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН. Проект нацелен на решение спинового кризиса и загадок темной материи и барионной асимметрии во Вселенной на коллайдере NICA. Программа продлится с 2025 по 2028 годы.
Коллайдер NICA, который начал функционировать в 2025 году, представляет собой крупнейший многофункциональный проект в области ядерной физики и физики высоких энергий. Основные направления его исследований сосредоточены на столкновениях релятивистских ядер и поляризованных протонов и дейтронов. Проект NICA будет способствовать углубленному изучению перехода из кварк-глюонной плазмы в барионную материю, а также решению так называемого «спинового кризиса», связанного с недостатком информации о спине нуклонов.
Для его изучения необходимы эксперименты с поляризованными нейтронами, которые будут обеспечены с помощью поляризованных дейтронов.
Ключевым нововведением в проекте станет режим спиновой прозрачности, который разрабатывается в МФТИ. Он позволит управлять поляризацией различных частиц, таких как протоны, дейтроны и гелий-3, в любой точке орбиты коллайдера с помощью специальных магнитных навигаторов.
«В этом режиме появляется возможность управлять направлением поляризации любого сорта частиц (p, d, He-3 и др.) в любом месте орбиты с помощью спиновых навигаторов — специальных магнитных вставок на основе слабых полей. Экспериментальная проверка концепции спиновой прозрачности на существующем синхротроне Нуклотрон будет одной из главных задач проекта. Спиновые навигаторы позволят выполнить не только программу спиновых исследований на коллайдере, но и осуществить обширную программу экспериментов на выведенных поляризованных пучках из Нуклотрона», — рассказал Юрий Филатов, заведующий лаборатории физики ускорителей МФТИ.
Проект также включает в себя разработку инновационных технологий получения поляризованных пучков и сохранения их поляризации в процессе ускорения.
«Одной из важнейших задач будет разработка инновационных технологий получения поляризованных пучков протонов и дейтронов и сохранения поляризации в процессе их ускорения для обеспечения проектной светимости высокоинтенсивных поляризованных пучков в коллайдере NICA. Также важна разработка поляриметров нового класса, позволяющих измерять не только степень поляризации, но и ее направление», — отметил Анатолий Зеленский, главный научный сотрудник лаборатории физики ускорителей МФТИ.
Авторы проекта уверены, что реализация задуманного сделает NICA мировым лидером в области поляризационных экспериментов, охватывающих как физику высоких энергий, так и важнейшие аспекты эволюции нашей Вселенной.
Исследователи также подчеркнули необходимость модернизации Нуклотрона, что позволит проводить прецизионные эксперименты по фундаментальным симметриям, включая поиск электрического дипольного момента (ЭДМ) и аксионов.
«Рассматриваемые варианты введения байпасов в коллайдере НИКА и модернизация Нуклотрона с установкой в прямых секциях статических фильтров Вина открывают возможность поиска с рекордной чувствительностью электрического дипольного момента дейтронов как сигнала несохранения комбинированной СР-четности Ландау вне Стандартной Теории электрослабых взаимодействий. Существование такого СР-несохранения диктуется тем, что Стандартная Теория не в состоянии объяснить преобладание материи над антиматерией во Вселенной», — прокомментировал Юрий Сеничев, ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН, профессор МФТИ.
«Использование статических фильтров Вина в Нуклотроне откроет новые возможности для исследования галактического аксионного вещества, что значительно повысит его потенциал в поиске темной материи. На сегодняшний день аксионы являются одними из наиболее перспективных кандидатов на роль темной материи», — отметил Николай Николаев, главный научный сотрудник Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау, профессор МФТИ.
Участие в проекте будет хорошей школой современной физики высоких энергий для молодых ученых, студентов и аспирантов.
Проект поддержан грантом РНФ № 25-72-30005.
