На базе Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне идёт подготовка к старту крупного международного эксперимента SPD (Spin Physics Detector), который будет проводиться на ускорительном комплексе NICA. Студенты из лаборатории анализа данных физики высоких энергий Томского государственного университета принимают активное участие в разработке оборудования и программного обеспечения для этого проекта уровня мегасайенс. В настоящее время часть из них проходит стажировку на базе ОИЯИ (Дубна).
Ускорительный комплекс NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) предназначен для исследования свойств плотной барионной материи – состояния вещества, характерного для экстремальных условий, подобных существовавшим в ранней Вселенной. Одной из ключевых задач комплекса является воспроизведение и изучение кварк-глюонной плазмы – особого состояния вещества, которое, согласно современным космологическим моделям, существовало в первые десятки микросекунд после Большого взрыва.
– Целью моей стажировки является обеспечение стабильной оптической связи между концентраторами первого и второго уровня. Эти устройства отвечают за передачу данных от детекторов до считывающих компьютеров в эксперименте SPD на ускорительном комплексе NICA, – объясняет сотрудник лаборатории анализа данных физики высоких энергий ФФ ТГУ Андрей Бернгардт. – В ходе стажировки мы также познакомились с лабораторией, занимающейся разработкой газовых детекторов. Ранее эта научная группа создавала газовые детекторы для мюонной системы эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере, а сейчас они разрабатывают детектор Micromegas для SPD.
Другой сотрудник лаборатории Рамдас Махманазаров занимается в ОИЯИ разработкой программного обеспечения описания геометрии детектора SPD на ускорителе NICA.
– Нашей задачей было создание архитектуры программного проекта SPDGeoModel и её первичной реализации. На данном этапе разработаны описания классов (менеджеров) для формирования материнских объёмов, менеджера материалов, а также классов и плагинов для конструирования отдельных детекторов SPD, – рассказывает Рамдас Махманазаров. – Мы получили результат, который является первым шагом в создании программного обеспечения для описания геометрии установки, обеспечивающий единообразный подход к моделированию детекторов. В дальнейшем набор классов будет дополняться конкретными реализациями по мере поступления технической документации на соответствующие детекторы.
Иван Акимов работает над задачей из области решёточной квантовой теории поля. Это инструмент компьютерного моделирования квантовых систем.
– Моей задачей на текущей момент является поиск температуры фазового перехода для системы, состоящей из глюонов, – говорит Иван Акимов. – Изучение этого явления – очень важная задача, которая позволяет понять условия, при которых кварк-глюонная плазма перешла в то состояние, которое мы сейчас наблюдаем во Вселенной. Однако на этом мои исследования не закончатся. Далее мы планируем изучить этот процесс вблизи чёрной дыры, чтобы посмотреть, как гравитация влияет на процессы в плазме.
Кроме того, в лаборатории анализа данных физики высоких энергий ФФ ТГУ развиваются исследования, связанные с применением инструментов и технологий физики высоких энергий, для решения задач в самых разных прикладных областях, например, в радиационной медицине.
Чтобы выяснить, как радиация может воздействовать на клетки и ДНК человека и можно ли обратить это воздействие на пользу, физики ТГУ используют программный пакет Geant4. Работы ведутся под руководством Владимира Иванченко, одного из авторов этого пакета, ведущего ученого проекта, реализуемого в ТГУ при поддержке мегагранта правительства РФ.
– Тема моего исследования – «Моделирование воздействия ионизирующего излучения на биологические структуры с помощью программного пакета Geant4». Эта работа позволяет не только оценивать риски, например, при межпланетных перелётах, но и разрабатывать методы лечения и диагностики онкологических заболеваний, – говорит сотрудник лаборатории анализа данных физики высокой энергии ФФ ТГУ Матвей Вологжин, проходящий стажировку в лаборатории радиационной биологии ОИЯИ.
Поскольку человечество старается всё активнее осваивать космос, необходимо исследовать возможные последствия воздействия длительной радиации на человека. Сделать это помогает моделирование. Учёные ТГУ первыми в Сибири проводят такие исследования на стыке биологии, физики и программирования.