Коллайдер NICA поможет лечить рак и спасать от гибели спутники
Главная задача коллайдера NICA, который планируется построить в Подмосковье - изучение экзотического состояния материи, кварк-глюонного "супа", который существовал в первые мгновения после Большого взрыва, однако эта установка поможет ученым в создании безопасных АЭС, новых методов лечения рака и даже повышении надежности космической электроники, сказал РИА Новости Владимир Кекелидзе, директор Лаборатории физики высоких энергий Объединенного института ядерных исследований.
"Возможные прикладные применения - это и трансмутация ядерных отходов, и поиск новой безопасной ядерной энергетики, новых методов лучевой терапии, это может стать базой для тестирования радиоэлектронных компонентов", - сказал Кекелидзе.
Накануне представители пяти стран, а также России подписали протокол о намерении участвовать в постройке коллайдера NICA, который начнет работать в Объединенном институте ядерных исследований в подмосковной Дубне в 2017 году.
Попробовать кварковый суп
© Фото: Станислав Пакуляк
Коллайдер NICA может получить допфинансирование из бюджета в 2016 году
Коллайдер тяжелых ионов NICA предназначен для исследования свойств "кварковой" материи. Протоны и нейтроны "обычной" материи (адроны) состоят из кварков, которые не могут существовать в свободном состоянии. Кварки "склеивают" между собой глюоны, переносчики сильного ядерного взаимодействия, которое растет при попытке их "раздвинуть". Его сила составляет около 160 килоньютонов, что эквивалентно весу в 16 тонн.
Физики в ходе наблюдений за столкновениями ядер тяжелых ионов в ускорителях, в частности, на коллайдере RHIC в Брукхейвене впервые обнаружили возникновение "кварковой жидкости", настолько плотной и горячей, что сильное взаимодействие не собирало их в адроны. Ученые считают, что этот кварковый "суп" мог существовать в мгновения после рождения Вселенной.
В дубненском коллайдере будут сталкиваться пучки ядер золота, разогнанные навстречу друг другу до энергий 5,5 гигаэлектронвольт на нуклон. В точке столкновения на сверхкраткое время будут рождаться капли кварк-глюонной жидкости. Ученые отмечают, что NICA будет работать в "пограничном" диапазоне энергий, там, где существует так называемая "смешанная фаза", переходное состояние на грани между кварковой и ядерной материей. Это диапазон не закрыт другими ускорителями, поэтому физики ОИЯИ смогут получить уникальные результаты.
Безопасный атом
Российский коллайдер NICA откроет загадку возникновения Вселенной
Будущий коллайдер будет состоять из целого семейства ускорителей, два из которых уже работают - это начальный линейный ускоритель и сверхпроводящий ускоритель нуклотрон, построенный в 1993 году здании знаменитого в советского время дубненского синхрофазотрона. В 2015 году планируется запустить третью ступень ускорителя - бустер, откуда ионы пойдут в кольца самого коллайдера. Уже на стадии работы бустера ученые смогут начать ряд прикладных исследований, например, в области технологии новых безопасных ядерных энергетических установок, так называемых субкритических реакторов.
"Мы ищем новые возможности в новой энергетической области, где пока еще мало данных. Нынешние реакторы загружают топливом, и они дальше работают сами по себе, вы их можете только заглушить. А здесь идет управляемая ядерная реакция. Включил рубильник - пошла реакция, выключил - все остановилась", - сказал Кекелидзе.
Концепция таких реакторов была предложена нобелевским лауреатом Карло Руббиа (Carlo Rubbia). Эта технология предполагает "обстрел" ионами урановой мишени, которая в свою очередь становится источником энергии и позволяет получить энергию.
"У нас есть уникальная 20-тонная урановая мишень, оставшаяся с советских времен, и пучки ионов с энергиями в несколько гигаэлектронвольт - такое сочетание есть только у нас. Мы должны показать, будет ли при определенных энергиях выход нейтронов тот, который позволяет развивать эту безопасную технологию. Мы обязаны закрыть это окно", - сказал ученый.
Другое направление - "трансмутация", переработка ядерных отходов. Ученые предлагают обстреливать тяжелыми ионами отработанное ядерное топливо. "Радиоактивные элементы при облучении пучками ядер распадаются и переходят в долгоживущие или наоборот очень короткоживущие изотопы, и уже не представляют опасности", - сказал ученый.
Лучевая терапия
© РИА Новости. Илья Ферапонтов
Образец магнита для коллайдера NICA
Для лечения многих типов раковых опухолей лучше использовать не традиционную лучевую терапию - гамма- или рентгеновское излучение, а пучки частиц, например, протонов или тяжелых ионов. Частицы не проникают глубоко в ткани, более того, они выделяют энергию на определенной глубине - это позволяет точечно воздействовать на опухоль и не повреждать здоровые ткани.
Один из перспективных методов - использование для лучевой терапии пучков ионов углерода. "У нас источники углеродных пучков - именно нужной энергии пучки будут в бустере. Как раз тот диапазон, который требуется. У нас, конечно, будет не лечебная база, но мы будет готовить методологию использования этих пучков, подбирать "инструментарий", - сказал Кекелидзе.
Галактические частицы на Земле
Космические лучи пока остаются главной и пока непреодолимой угрозой для любых космических аппаратов. Если гамма- и рентгеновское излучение от Солнца сравнительно безопасны, то протоны и ядра гелия могут наносить серьезный урон электронике и выводить из строя спутники. Особенно опасны галактические космические лучи - ионы тяжелых элементов, возникающие за пределами Солнечной системы в результате взрывов сверхновых.
Тяжелые частицы обладают гигантской энергией, и легко "пробивают" любую защиту, "защелкивают" ячейки памяти, выводя их из строя, меняют состояния транзисторов. Именно такая тяжелая заряженная частица, согласно выводам комиссии, вывела из строя российский зонд "Фобос-Грунт".
"Наиболее разрушительны ионы железа. Эти частицы хоть и редкие, но "убивают" все. Пучки ионов железа есть только у нас, и в Брукхейвене (который закрыт для всех, кроме военных и НАСА)", - сказал Кекелидзе.
По его словам, на базе коллайдера NICA можно создать центр проверки и испытаний космической электроники. "Мы хотим создать настоящую инфраструктуру для этого. Использовать ресурс пучков в ущерб другим задачам, не имея адекватной инфраструктуры - это неэффективно. Это, конечно, требует вложений", - сказал ученый.
РИА Новости http://ria.ru/science/20130809/955370196.html