Новый комплекс для ускорения частиц NICA строят на базе Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) с 2013 года. С его помощью ученые смогут изучать свойства плотной барионной материи. Он будет выпускать интенсивные пучки тяжелых ионов и поляризованных ядер. Проект объединяет более 130 научных организаций, из которых 36 находятся в России. В разработках задействованы представители 30 стран.
Как рассказал корреспонденту "РГ" заведующий кафедрой физики конденсированного состояния СОГУ доктор физико-математических наук Тамерлан Магкоев, коллайдер планируют запустить примерно через два года.
- Сроки немного изменились из-за санкций против России. Это будет аналог Большого адронного коллайдера, но не такого масштаба. Проект очень дорогостоящий, поэтому его руководство решило, что надо применять технологии ускорителя для развития различных научных областей, в том числе прикладных, для этого запустили программу ARIADNA, - отметил Магкоев.
СОГУ участвует в этой программе уже год. В вузе подготовили соответствующую заявку и прошли конкурсный отбор. Хотя с институтом ядерных исследований вуз сотрудничает намного дольше - в 2018 году в университете открылся первый Информационный центр ОИЯИ. Это площадка дает возможность для дистанционного обучения и взаимодействия с ведущими учеными, работающими в различных направлениях. Сегодня таких информационных центров уже 11, причем большинство функционируют за границей: в Болгарии, Армении, Египте, Казахстане, Тунисе и ЮАР.
В 2020 году в Северо-Осетинском государственном университете оборудовали вычислительный кластер, позволяющий ученым и студентам пользоваться мощностями суперкомпьютера "Говорун".
Одно из направлений, над которыми работают в СОГУ, - проблема воздействия космического излучения на живые организмы.
- Полеты на Марс и в дальний космос главным образом тормозятся не из-за технологий, а из-за влияния космического излучения на человека. Здоровье космонавтов может пострадать, пока они долетят до цели. Мы должны понять, как излучение взаимодействует с живыми организмами. Сейчас наши биологи и химики занимаются такими исследованиями. Коллайдер позволит варьировать энергию и тип ионов, которые будут взаимодействовать с организмом, плотность пучка и дозу облучения, - подчеркнул Тамерлан Магкоев.
Космические лучи - это высокоэнергичные элементарные частицы, фотоны или ядра атомов, двигающиеся сквозь космическое пространство. Излучение настолько мощное, что частицы могут иметь энергию порядка миллиарда электронвольт. Пока коллайдер NICA не запущен, и гипотезы проверяют на линейных ускорителях и других источниках. Влияние излучения изучают на тканях и лабораторных животных - мышах и крысах. Кроме того, исследуется воздействие космического излучения на электронику.
В университете по программе ARIADNA разработали два вида датчиков для коллайдера, которые нужны, чтобы фиксировать воздействие пучков энергии. Естественно, человеческий глаз не способен увидеть никаких изменений, поэтому используют специальные детекторы.
- Мы подготовили люминофорные и ионизационные датчики. Они должны измерять дозу и геометрию пучка энергии. Сложная задача - уместиться в отведенном на ускорителе месте, из длины луча выделяют всего несколько сантиметров, где ученые могут проводить свои исследования, - пояснил заведующий лабораторией ядерных исследований при информационном центре ОИЯИ Игорь Гончаров.
Большие надежды в СОГУ возлагают на опыты с катализаторами. В вузе их разрабатывают десятилетиями, уже имеется большая научная база. Катализаторы применяют в самых разных отраслях - от металлургии до медицины, но с помощью коллайдера им можно придать новые свойства, облучив высокоэнергетическими ионами. Энергия будет воздействовать на кристаллическую структуру и создавать дефекты на поверхности и в объеме образцов.
Подобные эксперименты с материалами уже проводили на Большом адронном коллайдере в Швейцарии. Там пришли к выводу, что такое воздействие - уникальное. Когда частица с очень высокой энергией летит с огромной скоростью и взаимодействует с объектом, то время такого взаимодействия ничтожно мало - порядка фемтосекунд (10-15 секунды), а то и меньше. За это короткое время электроны в атоме успевают возбудиться, поскольку они легкие. В итоге электрон нагревается до высокой температуры, а ионный остов нет, так появляются дефекты принципиально нового типа.
Ученые надеются, что когда они таким образом модифицируют поверхность своих катализаторов, то в них появятся новые каналы реакций или поменяется активность, а значит, для них можно будет найти и новое, возможно неожиданное, применение.