Zážitky z exkurze do Spojeného ústavu jaderných výzkumů část I

Většina čtenářů zajímajících se o fyziku elementárních částic jistě zná vědecký komplex CERN. Málokdo ale ví, že přibližně 100 km severně od Moskvy jsou vystavěny vědeckovýzkumné laboratoře.zabývající se podobnými problémy

Spojený ústav jaderných výzkumů byl založen v květnu 1956, poté se zde začala velmi rychle budovat základna vědeckovýzkumných laboratoří, mezi které se řadí například Veksler-Baldinova laboratoř vysokých energií, Frankova laboratoř neutronové fyziky, Fljorovova laboratoř jaderných reakcí a laboratoře zajímající se o využití ionizujícího záření při léčbě rakoviny.

Ústav se kromě základního výzkumu zaměřuje také na aplikace výsledků výzkumu v průmyslu a například v oblasti materiálů spolupracuje s ruskou korporací pro atomovou energii Rosatom. Jedním ze společných projektů je studium bimetalických adaptérů na palivových kazetách pro reaktory typu RBMK. Výsledky z těchto experimentů se používají například v Kurské jaderné elektrárně provozované Rosatomem.

Česká republika měla při budování ústavu velký podíl a má jej dodnes i při jeho provozování. Nejenom, že jsme jednou z 18 členských zemí, ale také si Češi vysloužili vedoucí místa institutu. Například nyní je jedním z viceředitelů institutu český fyzik Richard Lednický, který studoval na matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy.

Veksler-Baldinova laboratoř

Laboratoř byla založena roku 1944 a v roce 1949 bylo rozhodnuto o výstavbě synchrofázotronu, který byl v roce 1953 dokončen a v roce 1957 zprovozněn. Tento urychlovač částic je vyrobený z více jak 36 000 tun železa a zabírá celou místnost. Pomocí synchrofázotronu bylo možné urychlovat protony až do energie 10 GeV, nebo těžké prvky na energii od 100 MeV na nukleon do 4 GeV na nukleon. Urychlovač je již vyřazený z provozu a částečně demontovaný. Měděné kabely z cívek byly recyklovány a některé ocelové cívky odstraněny. Většina urychlovače však stojí stále na svém místě, jelikož by se odstraněním tak velké hmoty mohla narušit stabilita budovy.

Kromě synchrofázotronu je součástí této laboratoře také Nuklotron, urychlovač postavený na supravodivých magnetech vyvinutých v Dubně. Díky tomu je Nuklotron mnohem menší, energeticky méně náročný a hlavně výkonnější. S pomocí Nuklotronu lze urychlit těžké částice až na energii 7 GeV na nukleon. Hlavní použití Nuklotronu je studium tvorby a vlastností hyperjader a zjišťování charakteristik srážek protonu a deuteronu. Nuklotron je navíc zapojen do projektu NICA.

Projekt NICA

Projekt NICA, Nuclear Based Ion Collider fAcility, je projekt, který bude zkoumat interakce horké a husté hmoty. Pomocí srážek několika nukleonů při energiích od 4 do 11 GeV budou zkoumány podmínky podobné, jako panují v neutronových hvězdách. Collider, tedy srážeč, bude podobný, jaké mají například v CERNu­. Projekt je zatím pouze v začátcích a je třeba udělat ještě mnoho práce, výsledky by však mohly být v oboru experimentální fyziky průlomové.

Projekt NICA se bude skládat z generátoru nabitých částic, dále zde bude urychlovač částic, který bude urychlovat nabité ionty pouze na energii 600 MeV, takzvaný Booster, ze kterého bude svazek veden do Nuklotronu, kde se urychlí na energii přibližně 4,5 GeV a následně přejde do samotného srážeče, kde budou prováděny srážky a jejich měření.

Ve srážeči již částice nebudou urychlovány, ale pouze drženy ve své trajektorii a soustředěny do nejmenšího možného průřezu. Na srážeči jsou plánovány 2 detekční systémy, a to SPD (Spin Physics Detector) a MPD (Multi Purpose Detector), čili detektory spinů a víceúčelové detektory.

Celý projekt je rozdělen do 3 velkých částí: stage I, stage II a stage III. Během letošního roku by měla být spuštěna stage I, tedy experimenty s pevným terčem. Do roku 2019 by měla být připravena stage II, kde by byly prováděny pokusy se vstřícnými svazky, díky kterým bude možné sledovat srážky s mnohem vyšší srážecí energií. Stage III by měla přinést práci s polarizovanými svazky iontů, tato část by měla být dokončena v následujících 13 letech, ale přesné datum zatím není stanoveno.

Ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů v Dubně (SÚJV) jsou prováděny podobné experimenty, jako v mnohem větším a známějším ústavu CERN. Přesto, že je SÚJV menší, vědci zde dosahují výborných výsledků a nových aplikací. Projekt, který nyní bude zabírat velké množství práce, je projekt NICA, soustředěný na výzkum neutronových hvězd. V dalším článku se dozvíte informace o zbylých laboratořích v Dubně, hlavně laboratoři jaderných reakcí, kde jsou připravovány supertěžké prvky.

Zdroj:  jinr.ru

           indico.cern.ch