NICA míří do mikrosvěta

Tento projekt by měl umožnit vědcům více nahlédnout do minulosti vesmíru a pozorovat, co se v něm odehrávalo v průběhu miliontin sekundy po velkém třesku.

V Ruském středisku vědy a kultury se koncem října za spolupráce Ruské korporace pro atomovou energii Rosatom uskutečnil kulatý stůl k budovanému novému zařízení NICA. Nuclotron Based Ion Collider Facility, jak zní celý jeho název, mnozí nazývají „mladším bratrem Velkého hadronového urychlovače“ v Ženevě, který je největším srážečem částic na světě. (V doslovném překladu Velký hadronový srážeč – Large Hadron Collider – začal pracovat 10.září 2008 a je umístěn v podzemí na území mezi pohořím Jura ve Francii a Ženevským jezerem ve Švýcarsku. Na jeho návrhu se podílelo přes 2000 vědců ze 34 zemí světa).

Ruské zařízení NICA bude urychlovat částice, především ionty zlata, téměř na rychlost světla a pak je srážet navzájem. Vědci vypočítali rozsah energie a intenzitu svazku urychlovaných částic tak, aby mohli při jeho spuštění posunout naše znalosti o vzniku vesmíru a další krok vpřed. První experimenty mají proběhnout v roce 2020.

DUBNA – partner CERNu

Nový systém urychlovače částic NICA vzniká v ruském Spojeném ústavu jaderných výzkumů (SÚJV) v Dubně u Moskvy. Zde se nachází mezinárodní výzkumné centrum zabývající se jadernou fyzikou a jinými fyzikálními obory. Ústav zaměstnává dohromady 5500 lidí, vědců zde pracuje 1200 – tisícovka z tohoto počtu jsou doktorandi z 18 členských států, mezi jinými i z České republiky. Rovněž zde působí významní výzkumní pracovníci z organizací jako je UNESCO, CERN, CLAF a vědci ze států západní Evropy a USA.

Československo bylo jedním ze zakládajících členů a v rámci ústavu mají Česko a Slovensko dosud jakési výsadní postavení – prvním zástupcem ředitele ústavu byl prof. Václav Votruba a i v pozdějších letech zastávali přední českoslovenští vědci vedoucí pozice.

Ve zdejších laboratořích probíhá výzkum v oborech teoretická fyzika, fyzika elementárních částic, relativistická jaderná fyzika, fyzika těžkých iontů, fyzika nízkých a středních energií, neutronová fyzika, fyzika kondenzovaných hmot, radiační biologie, počítačové sítě a vzdělávací programy výpočetní fyziky.

Toto významné výzkumné středisko je vybaveno částicovým urychlovačem o energii 7 GeV, třemi izochronními cyklotrony o energiích 120, 145 a 650 MeV, fázotronem (680 MeV) a synchrofázotronem (4 MeV). V neutronové laboratoři pak pracuje neutronový pulsní reaktor a 19 přidružených zařízení využívajících neutronové paprsky z tohoto reaktoru.

Dohoda o založení ústavu byla podepsána 26. května 1946 v Moskvě a u jeho vzniku stáli slavní vědci, například Wang Kan-čchang, významný čínský fyzik nebo Vladimir Veksler. Ústav vznikl ze dvou institutů sovětské Akademie věd – Institutu pro jaderný výzkum a Elektrofyzikální laboratoře. Přestože první výzkumné zařízení bylo vybudováno v Dubně již v roce 1947, teprve se vznikem CERNu v roce 1954 nabyl ústav značného významu, právě jako “východní protipól CERNu”, ale dnes SUJV a CERN jsou partneři.

Projekt NICA

Budovaný urychlovač NICA je koncipován tak, aby dokázal zjišťovat informace o struktuře částic, které vznikaly krátké doby po velkém třesku. Má pracovat při nižších energiích svazků a tak bude schopen zkoumat i částice v neutronových hvězdách.

„Oblast energie urychlovače NICA je mnohem menší, než jaká je v ostatních velkých urychlovačích,“ uvedl prof. dr. Richard Lednický, DrSc – zástupce ředitele Spojeného ústavu jaderných výzkumů. „V případě ruského projektu jde o oblast energie, kde se dosahuje nejvyšší možné baryonové hustoty. Při takové hustotě se očekávají velmi zajímavé fázové přechody mezi normálním stavem hmoty, který je kolem nás a takzvaným kvartgluonovým plazmatem. Při snižování energie a zvyšování baryonové hustoty se tento fázový přechod postupně stává významným. Proto očekáváme velmi zajímavé kritické jevy,“ vysvětluje vědec.

Hlubší poznání vzniku a fungování neutronových hvězd

NICA umožní – jak bylo uvedeno – též výzkum neutronových hvězd, což jsou velmi kompaktní malé objekty, které ovšem vyzařují energii silnější než naše Slunce. Neutronové hvězdy (tedy ty, které kolabují do stavu, kdy elektrony nenáleží jednotlivým atomům, a v nitru této hvězdy vzniká hmota, která je tvořena neutrony) patří ke stále málo prozkoumaným objektům vesmíru. Hmota je v nich natolik stlačena, že kvarky, jakési elementární cihličky jaderného mikrosvěta, začínají v nich hrát podstatnou roli. Bohužel dostat se do bezprostřední blízkosti neutronových hvězd nemůžeme, ale můžeme si ji vytvořit v malém formátu při srážkách v urychlovači.

„Například bude možné zkoumat tzv. kritickou opalescenci u vody. Tehdy voda zahřátá pod velkým tlakem najednou přestane propouštět světlo a fluktuace v ní jsou tak velké, že se nádoba ve které se voda drží, rozpouští“, objasňuje prof. Lednický.

Výroba jednotlivých komponent

Urychlovač Booster a srážeč budou používat nové supravodivé magnety domácí konstrukce. Vývojem a výrobou vodičů se zabývá výzkumný ústav VNIINM, který patří do struktury ruské palivové společnosti TVEL, dodavatele jaderného paliva pro všechny české a slovenské reaktory. Pro tento účel ústav vyvinul nové supravodiče ze slitiny niobu a titanu, které mají nižší energetické ztráty než předchozí typy.

Spolupráce ruských a českých vědců

„Na celé akci se podílejí i čeští vědci a české firmy“, uvedl docent ing. Ivan Štekl, CSc, zástupce ředitele Ústavu technické a experimentální fyziky ČVUT, který kulatý stůl moderoval. „Češi se tedy budou na komplexu NICA podílet nejen vědecky, ale také dodavatelsky.“

„Česká republika tady právě může působit jako dodavatel vyspělých technologií. V CERNu jsme v obrovské konkurenci, tam jsme třeba jako subdodavatel,“ říká doc. Štekl.

Urychlovač potřebuje vakuové prostředí – a to umí jen málo firem na světě. Mezi nimi je i česká, která s jaderným ústavem Dubně spolupracuje už více než čtvrt století.

Stavební skupina PSJ zvítězila v roce 2013 v tendru na subdodávku stavební části projektu, některá vakuová zařízení dodá firma Vakuum Praha. K dalším spolupracujícím českým firmám patří například společnosti NUVIA, ATEKO, KOPOS Kolín, Transa Chrudim, TENEZ Chotěboř a další.

Části konstrukce supravodivých magnetů pro detektor MPD zajistí firma Vítkovice Steel. Dodávky od vítkovické firmy budou představovat asi 690 tun ocelových konstrukcí a budou mít hodnotu v přepočtu asi 50 milionů korun. Pro firmu bude mít tato zakázka význam především v nových referencích na vědecké zařízení světového významu.

„Skupina Vítkovice Machinery Group tak získala zakázku na dodávku částí magnetu urychlovače částic obdobného typu, jakým disponuje Evropská organizace pro jaderný výzkum (CERN) v Ženevě,“ potvrdila zakázku vítkovická mluvčí Eva Kijonková.

Pro Vítkovice jde o prestižní zadání, které bylo získáno i díky investicím do modernizace závodů, v tomto případě konkrétně do rychlokovárny.

Nejde jen o dobrý obchod pro český průmysl, ale i o dobrou zprávu pro českou vědu. Samotná zakázka může pomoci s rozvojem technologií, firmám vytváří reklamu, a co se týče vědy, takto unikátní zařízení bezesporu přivítají vědci celého světa.

Leave a comment

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..