კვლევები

ATLAS ექსპერიმენტი

ევროკავშირის ქვეყნებთან საქართველოს მეცნიერების სამეცნიერო და ტექნოლოგიურ სფეროში თანამშრომლობის ერთ-ერთ შესანიშნავ მაგალითს წარმოადგენს ივ. ჯავახიშვილის თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტის (თსუ მეფი) ფიზიკოსების მონაწილეობა ბირთვული გამოკვლევების ევროპული ორგანიზაციის (CERN- ცერნი, შვეიცარია, ქ. ჟენევა) დიდ ადრონულ ამაჩქარებელზე (LHC) მიმდინარე ATLAS ექსპერიმენტში. ATLAS (A Toroidal LHC AparatuS) ექსპერიმენტი წარმოადგენს პროექტს ფუნდამენტური გამოკვლევების სფეროში, რომელიც იყენებს თანამედროვე ტექნოლოგიების უახლოეს მიღწევებს სამყაროზე ჩვენი წარმოდგენების კვლევისა და მათი გაფართოების მიზნით. ATLAS ექსპერიმენტი ერთ-ერთია იმ 4 ძირითადი ექსპერიმენტიდან, რომლებიც ხორციელდება ცერნში დიდ ადრონულ ამაჩაქარებელზე. ATLAS-ს მიჰყავს ფიზიკოს-ექსპერიმენტატორები ახალ ტერიტორიასთან. ყველაზე საინტერესო არის სრულიად უცნობი - ახალი პროცესები და ნაწილაკები, რომლებმაც შესაძლოა შეცვალონ ჩვენი ცოდნა (წარმოდგენა) ენერგიის და მატერიის შესახებ. სრულიად უცნობ მოვლენებს შორის შეიძლება დავასახელოთ დამატებითი (სივრცული) განზომილებები, ფუნდამენტური ძალების გაერთიანება, სიმების თეორია. ATLAS ექსპერიმენტზე უკვე აღმოჩენილ იქნა ჰიგსის ბოზონი (ნაწილაკი), რომელიც წარმოადგენს ფუნდამენტური ნაწილაკების მასების წარმოქმნის წყაროს. ATLAS-ი დააგროვებს ცოდნას ფუნდამენტური ძალების შესახებ, რომლებიც მონაწილებდნენ ჩვენი სამყაროს ჩამოყალიბებაში დროის დასაბამიდან და განსაზღვრავენ მის ბედს.

დიდ ადრონულ ამაჩქარებელზე ბუნების ფუნდამენტური პროცესების გამოკვლევებისათვის ATLAS ექსპერიმენტში მონაწილე ფიზიკოსებმა შექმნეს უპრეცენდენტო ზომის და სირთულის დეტექტორი. 46 მეტრი სიგრძის, 25 მეტრი სიმაღლის და 7000 ტონა წონის ATLAS დეტექტორი არის ერთ-ერთი ყველაზე დახვეწილი დეტექტორი მათ შორის, რაც  კი ნაწილაკების ფიზიკის ექსპერიმენტებისათვის ოდესმე შექმნილა. ის წარმოადგენს მსოფლიოს მასშტაბით 38 ქვეყნის 180 უნივერსიტეტის და ლაბორატორიის 5000-ზე მეტი მეცნიერის ერთობლივი ძალისხმევის შედეგს, რომლებიც მჭიდროდ თანამშრომლობენ მსოფლიოს წამყვან სამრეწველო კომპანიებთან. ATLAS დეტექტორზე ხდება მასათა ცენტრის სისტემაში √s = 13 ტევ-მდე აჩქარებული პროტონ-პროტონული ურთიერთქმედებების დამზერა და მონაცემთა დაგროვება. უახლოეს წლებში დაგეგმილია ენერგიის გაზრდა √s = 14 ტევ-მდე. დეტექტორის განახლება-მოდერნიზაციაში, მონაცემთა დაგროვებასა და ანალიზში ჩართულია დაახლოებით 1200 დოქტორანტი სტუდენტი.

ივ. ჯავახიშვილის სახ. თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტის (თსუ მეფი) ფიზიკოსები მონაწილეობენ ATLAS ექსპერიმენტში 1994 წლიდან, ექსპერიმენტის მომზადების და გაშვების ადრეული (პირველი) ეტაპებიდან. ATLAS ექსპერიმენტში საქართველოდან მონაწილე გუნდის „თბილისი“-ის, რომელშიც გაერთიანებულია ივ. ჯავახიშვილის სახ. თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტი, ე. ანდრონიკაშვილის სახ. ფიზიკის ინსტიტუტი და საქართველოს ტეწქნიკური უნივერსიტეტი, ხელმძღვანელი (ლიდერი) 1994 წლიდან 2017 წლამდე იყო პროფ. ჯემალ ხუბუა, ხოლო 2017 წლიდან გუნდის ლიდერი გახდა დოქტორი ირაკლი მინაშვილი.

ინსტიტუტის თანამშრომლები (პროფ. ჯ. ხუბუა, ი. მინაშვილი, ნ. მოსულიშვილი) მონაწილებდნენ ATLAS დეტექტორის ადრონული ტაილ კალორიმეტრის პროექტირებაში, შექმნაში (აგებაში), მიწისქვეშა შახტში მონტაჟსა და ექსპლუატაციაში, ელექტრონიკის განახლებაში, ადრონული ტაილ კალორიმეტრის მოდულების 10-350 გევი ენერგიის მქონე პიონების და ელექტრონების ნაკადებით სატესტო დასხივების კომბინირებული დანადგარის (თხევადი არგონის ელექტრომაგნიტური და ადრონული ტაილ კალორიმეტრების მოდულები) მომზადებასა და ამ დანადგარზე სატესტო დასხივების განხორციელებაში, სატესტო დასხივების შედეგად მიღებული მონაცემების ანალიზში (მ. მოსიძე, თ. ჯობავა). ინსტიტუტის თანამშრომლები (მ. მოსიძე, თ. ჯობავა) სწავლობდნენ ATLAS ექსპერიმენტის მგრძნობიარობას (დამზერის შესაძლებლობას) არომატის შემცვლელი ნეიტრალური დენებით (აშნდ) მიმდინარე ტოპ კვარკის იშვიათი დაშლების მიმართ. ინსტიტუტის თანამშრომლები (პროფ. ჯ. ხუბუა, ი. მინაშვილი, მ. მოსიძე, თ. ჯობავა) არიან თანამონაწილეები 21-ე საუკუნის ნაწილაკთა ფიზიკაში ერთ-ერთი უდიდესი აღმოჩენისა - ATLAS ექსპერიმენტზე ჰიგსის ბოზონის (ნაწილაკის) დამზერისა. 2012 წლის 4 ივლისს ცერნის ATLAS და CMS ექსპერიმენტების ხელმძღვანელებმა გამოაცხადეს, რომ ორივე ექსპერიმენტის მიერ დამოუკიდებლად იქნა დამზერილი ახალი ნეიტრალური ნაწილაკი, რომელიც შეესაბამებოდა (ემთხვეოდა) ჰიგსის ბოზონს. ამ აღმოჩენის შედეგები გამოქვეყნებულ იქნა საერთაშორისო სამეცნიერო ჟურნალ Physics Letter-ში ორი დამოუკიდებელი სტატიის სახით (Phys.Lett. B716, 1 (2012) – ATLAS-ის შედეგები; Phys.Lett. B716, 30 (2012) – CMS-ის შედეგები). ერთ-ერთი სტატიის თანაავტორები არიან ინსტიტუტის თანამშრომლები (პროფ. ჯ. ხუბუა, ი. მინაშვილი, მ. მოსიძე, თ. ჯობავა). ფიზიკოს- თეორეტიკოსები ფრანსუა ენგლერტი და პიტერ ჰიგსი, რომლებმაც იწინასწარმეტყველეს ნაწილაკთა ფიზიკის სტანდარტულ მოდელში (სმ) ამ ნაწილაკის არსებობა, დაჯილდოვდნენ 2013 წელს ნობელის პრემიით. ჰიგსის ბოზონი ამჟამად გამოიყენება ფიზიკოსების მიერ, როგორც ინსტრუმენტი დიდ ადრონულ ამაჩქარებელზე მაღალ (და მომავალში დაგეგმილ ზემაღალ) ენერგიებზე ურთიერთქმედებებში ახალი ფიზიკის ძიებისა და შესწავლისათვის.