Новый центр ионных и антипротонных исследований в Европе (FAIR) в Дармштадте

В Обществе по исследованию тяжелых ионов (GSI) Центра им. Гельмгольца в г. Дармштадт появится новый ускоритель частиц, который позволит проводить уникальные во всем мире эксперименты. На Центр ионных и антипротонных ис­следований в Европе FAIR(FacilityforAntiprotonandIonResearch) физики возла­гают надежды получить новые представления о структуре материи и эволюции Вселенной.

Что является основными составляющими материи? Что ее удерживает? С чего началась Вселенная? И как развивалась Вселенная до настоящего момента? Вопросы, которые представляют не только большой естественнонаучный интерес, но и имеют широкое культурное значение.

Общество по исследованию тяжелых ионов (GSI) с момента своего основания в 1969 году внесло немалый важный вклад в понимание этих основопологающих физических взаимосвязей. Так, только в Дармштадте было открыто шесть новых элементов, и с большим успехом проводится более 50 экспериментов в год в научно-исследовательс­ких областях – от ядерной и атомной физики до материаловедения, а также биофизики.

Однако через несколько лет возможности проведения исследований на имеющемся ус­корителе GSI будут исчерпаны. На многие вопросы ядерной физики, на которые пока не дано ответа, нельзя ответить с помощью имеющихся технических средств. Как био­логам требуются все более сильные и точные микроскопы, чтобы понять детали жизни, так и в физике необходимы все более мощные и точно работающие ускорители. Только так можно будет расшифровать центральные тайны строения и возникновения материи.

По этой причине Федеральное министерство образования и научных исследований Фе­деративной Республики Германия весной 2003 года приняло решение построить новый ускорительный центр вместе с международными партнерами. Расходы на создание но­вой установки на базе существующей составляют около миллиарда евро. Федеральное министерство образования и научных исследований исходит из того, что не менее 25 % расходов на строительство возьмут на себя международные партнеры. Федеральная земля Гессен берет на себя 10 %. В целом проект установки FAIR в Обществе по ис­следованию тяжелых ионов в Дармштадте намерены совместно реализовать не менее 12 стран: Великобритания, Германия, Индия, Испания, Китай, Польша, Россия, Румы­ния, Словения, Финляндия, Франция и Швеция внесут вклад в строительство установки и экспериментальные программы, а другие страны продумывают возможность участия.

Центральная часть новой установки – двойной синхротрон, длина окружности колец в котором составит 1.100 метров. К нему будет присоединена сложная система из допол­нительных ускорительных колец и экспериментальных станций. Уже существующий ускоритель GSI при этом служит в качестве предварительного ускорителя.

Новый ускорительный центр FAIR позволит получать пучки ионов и антипротонов не­достижимой прежде интенсивности и качества. Благодаря этому можно будет прово­дить эксперименты, которые прежде были невозможны нигде в мире: так, например, сильное ядерное взаимодействие, отвечающее за притяжение между нуклонами в ядрах, можно будет исследовать с многих различных точек зрения. Кроме того, получение и исследование очень редких нестабильных атомных ядер решительно улучшит понима­ние развития Вселенной и возникновения тяжелых элементов.

Центральное значение имеют пять экспериментальных программ, ставящих перед со­бой различные вопросы:

• Эксперименты с пучками частиц радиоактивных ядер: звезды и атомные ядра, или как возникают химические элементы во Вселенной?
• Эксперимент PANDA (antiProton ANnihilation at DArmstadt): сильное взаимо­действие, или как удерживается притяжение элементарных составляющих мате­рии – кварков?
• Эксперимент CBM (Compressed Baryonic Matter): как после Большого Взрыва возникли составляющие материи? Почему протоны и нейтроны тяжелее своих составляющих – кварков, или как возникает масса в мире?
• Исследование плазмы: четвертое агрегатное состояние, или какая форма мате­рии существует внутри больших планет?
• Атомная физика: кванты, симметрии и антиматерия, или существует ли антимир?

Когда FAIR заработает на полную мощность, он предоставит уникальную возможность заниматься научно-исследовательской деятельностью примерно 3.000 ученым из Гер­мании и из-за рубежа. Поэтому данный проект не только является вехой на пути к от­вету на центральные естественнонаучные и философские вопросы, но и вносит важный вклад в укрепление Германии как научно-исследовательской и инновационной площад­ки.

4.10.2010 в замке Бибрих в Висбадене был подписан международно-правовой акт – Конвенция, которая утверждает FAIR как новый научно-исследовательский центр. Од­новременно была основана международная компания FAIR GmbH, которая займется строительством и эксплуатацией FAIR. Во многих из участвующих в проекте научно-исследовательских институтов в Германии и за рубежом уже сейчас проводятся подго­товительные исследования и разработки. Подземные строительные работы для FAIR планируется начать зимой 2011/12 гг., а в 2018 году установка будет окончательно вве­дена в эксплуатацию.