Реализуемый на территории России проект класса мегасайенс NICA* (Nuclotron based Ion Collider fAcility) нацелен на воссоздание и исследование в лаборатории ядерной материи в экстремальных условиях, возникавших в природе на ранних стадиях эволюции Вселенной и в недрах нейтронных звезд.
Современная фундаментальная наука достаточно глубоко продвинулась в понимании законов природы, лежащих в основе нашего мира. Одним из блестящих результатов нового тысячелетия стало экспериментальное подтверждение существования бозона Хиггса, который вместе с кварками и глюонами является фундаментальным кирпичиком материи. Однако механизм формирования и эволюции Вселенной, как и ряд обнаруженных до настоящего времени особенностей окружающего нас мира, на сегодняшний день остаются «terra incognita». Все еще нерешенными проблемами являются загадки наблюдаемой иерархии масс и процесса формирования элементарных частиц из кварков и глюонов, особенности удерживающих их сил внутри адронов, а также поведение материи при экстремально высоких температурах и плотностях и ее новых состояниях, предсказываемых теорией. Эти проблемы являются базисом для понимания природы Вселенной, как в масштабах Космоса, так и в Микромире.
Воссоздание в лабораторных условиях процессов, происходивших во Вселенной на разных стадиях ее эволюции, возможно при помощи современных ускорителей. Так, Большой адронный коллайдер (LHC) в ЦЕРН и коллайдер Брукхейвенской национальной лаборатории RHIC (США) сталкивают пучки частиц от протонов до тяжелых ионов с энергиями от сотен до тысяч миллиардов электронвольт, что позволяет исследовать процессы, происходившие во Вселенной в первые мгновения ее эволюции после Большого взрыва, когда возникли кварки и глюоны — «кирпичики материи».
Это состояние Вселенной — кварк-глюонная материя в процессе расширения и остывания — перешло в Мир, в котором мы живем, состоящий из протонов и нейтронов. Как кварк-глюонная материя, так и ее переход в привычный нам Мир могут быть воссозданы в экспериментах на ускорителях путем столкновения тяжелых ионов. Согласно современным представлениям, для этого необходимы не очень высокие энергии столкновения, гораздо меньшие, чем энергии Большого адронного коллайдера и RHIC, всего лишь от нескольких единиц до нескольких десятков миллиардов электронвольт!
Для проведения этих исследований в наиболее интересном диапазоне энергий сейчас создается ускорительно-экспериментальный комплекс NICA (ОИЯИ, Дубна, Россия).
Для планируемого эксперимента в Дубне создается детектор MPD. Он будет расположен в точке столкновения пучков коллайдера NICA. Это уникальная по мировым масштабам экспериментальная установка, сравнимая с детекторами на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН. Она позволит проводить фундаментальные исследования материи с экстремальными плотностями и температурами; физики адронов; природы спина нуклона и поляризационных явлений; ядерной и атомной физики, биофизики и астрофизики.
