迷人的“套娃”对撞机：圣彼得堡国立大学科学家的建议被纳入最新欧洲粒子物理战略

圣彼得堡国立大学超高能物理实验室的科学家和国际科学合作项目ALICE（大型离子对撞机实验）的同事们一起开展关于研究夸克胶子等离子体大型试验中新一阶段的工作，这是一种超热和超密度物质的特殊形态，大爆炸后几微妙内的早期宇宙就处于这种形态。在大型强子对撞机中，能够对重离子对撞中包含重型夸克的粒子进行直接记录极大地拓宽了未来基础研究的范围。

这项战略对于欧洲科学界以及从事核物理和高能物理基础问题研究的科学家来说是非常有意义的示例，选择、组织并协调了他们研究工作的方向。

圣彼得堡国立大学超高能物理实验室主任、圣彼得堡国立大学高能和基础粒子教研室副教授格里高利·费奥费罗夫

“这既是亚原子物理学中的基础研究，也是应用研究，可用于医疗和生物学，用于航天和宇宙仪器、新材料、信息技术、科普以及教育课程。每个组织所进行的工作将构成一幅宏大的画面，帮助人类不仅在基础物理领域，还能在其他很多方面向前发展”，圣彼得堡国立大学超高能物理实验室主任、圣彼得堡国立大学高能和基础粒子教研室副教授格里高利·费奥费罗夫指出。

自1992年起，圣彼得堡国立大学的科学家就开始活跃在该团体中。那时候在国际上关于超相对论核子碰撞的未来实验的讨论中，我们提出的关于双中心体系ALICE的建议占据了上风，从那时起我们就积极参与到欧洲核子研究中心的工作中。

圣彼得堡国立大学超高能物理实验室主任、圣彼得堡国立大学高能和基础粒子教研室副教授格里高利·费奥费罗夫

从1992年想法的提出到将内部径迹系统投入运行，花了16年之久，这一系统是ALICE装置最核心的部分，将对撞机离子束的碰撞点包围起来。之后，这一核心在10年内为大型强子对撞机获取独有数据提供了保障，这些数据包括奇异和多重奇异超子的记录数据，这是一种包含奇异夸克的粒子，它们的出现是夸克胶子等离子体形成的标志之一。被纳入到战略中的圣彼得堡国立大学的新提议为研究粲夸克的形成过程提供保障，这对于研究形成夸克胶子物质的属性极其重要。

ALICE装置是一个巨大的物理仪器，高16米，长26米。

圣彼得堡国立大学超高能物理实验室主任、圣彼得堡国立大学高能和基础粒子教研室副教授格里高利·费奥费罗夫

“整个实验由大约20个不同的检测系统组成，看上去就像是俄罗斯套娃，位于最中心部分的系统也是最复杂的系统。这就是内部径迹系统，它有着最严格的互斥要求。彼得堡的团队在1992年完成了这一任务。如今提出的想法是在新的级别上对发生奇异，也就是包含粲夸克的粒子诞生的事件进行记录。我们提出的下一代在ALICE装置最新的核心部分的辐射透明度上能达到世界第三的水平。如果将ALICE装置比作显微镜，那么我们的径迹系统就是第一块透明度最好、质量最高的透镜”，格里高利·费奥费罗夫说道。

和科学家们一起参与研究工作的还有圣彼得堡国立大学的大学生和研究生。研究人员已经着手进行的这个项目计划在2024年前完成。之后，新的径迹系统将在ALICE装置实验的大型强子对撞机中运行五年。借助圣彼得堡国立大学的科学家和大学生们研发的这个系统，在ALICE装置实验的大型强子对撞机中将对超相对论质子和核子碰撞中产生的粲夸克进行测定，研究在奇异粒子和粲粒子参与下不同的相互关系，研究粒子多次产生的机制特点，解决其他的基础课题。

“这是接下来很重要的一步，能够让我们在基础研究中向前突破。同时也能顺带应用于各种实践”，格里高利·费奥费罗夫强调。

被纳入到欧洲粒子物理学发展战略中的提议目前已汇编成Physics Briefing Book一书，近期将在CERN网站上发布更新的文件。

战略中提到的应用发现中包括肿瘤疾病的强子疗法和放射性核素诊断，以及信息技术的发展。格里高利·费奥费罗夫指出，这些方向在近几年也是圣彼得堡国立大学关注的焦点：“高能物理学的研究能够对医学起到帮助，在诊断和治疗方面提供新的有效方法，比如强子疗法就是一种对局部肿瘤和癌转移有效地突破性技术。运用碳质子或离子能够有针对性的治疗局部肿瘤，且产生的副作用最小，目前，强子疗法在欧洲和日本被广泛应用。而使用小剂量的宽光束进行短暂的辐照能够激活人体免疫系统，使其自动抵抗癌转移。此外，放射性核素诊断和阳电子放射X光照相术目前是发现早期肿瘤疾病最可靠的方法。第三个关于最新的信息技术的应用，圣彼得堡国立大学已经进行了超过15年的研究，即世界计算网络Grid的俄罗斯分段，用于保存和处理强子对撞机中获取的大数据”。

科学家将世界领先的彼得堡物理学派形成中的继承性看作是工作中最重要的方面之一。“比如过去的十年，我们通过ALICE实验在比太阳中心温度还要高十万倍的极端条件中获得了物质，圣彼得堡国立大学的大学生和研究生就能对该物质进行研究学习。我们的学生对最新的和最宝贵的实验数据进行分析，进行理论建模。不论从基础科学还是教育角度来说，都是非常重要的，学生们在这样的独立研究中才能获得成长。这是我们的校风，是我们的传统，一直以来都是如此，我也是通过在列宁格勒大学的回旋加速器中做实验成长起来的。我们现在通过双手所获得的知识和对知识的理解就反映了科学的未来”，格里高利·费奥费罗夫强调。