Что такое ядерная эмульсия и зачем она нужна?

27 марта в конференц-зале НИЯУ МИФИ для студентов, магистрантов, аспирантов, сотрудников университета и школьников, а также для учителей, которые принимали участие в Научной школе для учителей физики «Путь к звездам», прошел открытый семинар Института Космофизики «Ядерная фотография: из XIX века в век XXI-й».

Павел Зарубин демонстрирует макрофотографию редкого ядерно-физического события, полученную с помощью ядерной эмульсии

Казалось бы, в физике высоких энергий фотоэмульсия использовалась еще в начале прошлого века, однако, этот метод нужен и сегодня, несмотря на то, что методы исследований и методы обработки результатов измерений значительно эволюционировали. Эти детекторы крайне важны для физики элементарных частиц, так как обладают непревзойденной точностью определения координат элементарных частиц.

Лекцию по ядерной фотоэмульсии прочли д. ф.-м. н., начальник сектора Лаборатории физики высоких энергий имени В.И. Векслера и А.М. Балдина ОИЯИ (г. Дубна), руководитель проекта «БЕККЕРЕЛЬ» и выпускник МИФИ Павел Зарубин.

«Еще когда я учился в МИФИ, – рассказал Павел Игоревич, – у нас были лабораторные, в которые была включена работа с ядерной эмульсией: задача была увидеть пороговые ядерные реакции расщепления углерода на три альфа-частицы… Помню, что я провозился этой работой три часа, и наш преподаватель Борис Ефимович Родионов сказал тогда: «Ну, Зарубин, с эмульсиями вам повезет!» Ими я и занимаюсь последние двадцать с лишним лет».

Цель эксперимента «БЕККЕРЕЛЬ», которым руководит Павел Зарубин – исследовать события взаимодействия релятивистских ядер (сложные многочастичные состояния), которые имеют важное значение для ядерной астрофизики. «Это совершенно новая вещь – понять, можно ли в лаборатории воспроизвести условия ядерной материи, соответствующей ядерной астрофизике», – говорит Павел Зарубин. В связи с коллайдерами (NICA и др.) речь обычно идет об очень больших энергиях и температурах, но в таком случае пропущенной оказывается тема ядерной астрофизики с ее «простыми» и главными вопросами – почему солнце светит и т.д. Участники семинара узнали, как с помощью фотоэмульсии можно наблюдать такие состояния в лабораторных условиях. Сегодня это практически единственный способ в релятивистских соударениях исследовать ансамбль целостно: фотоэмульсия дает 3D-картинку (а ее невозможно получить с помощью электронных детекторов), дает уникальную полноту наблюдения и точность измерения следов от медленных осколков деления до релятивистских частиц – увидеть, например, расхождение двух событий в 10 микрон другими методами очень сложно.