Лаборатория образована с целью участия в эксперименте PANDA (англ. AntiProton ANnihilation at DArmstadt), который является одним из ключевых проектов Европейского центра по исследованию физики антипротонов и ионов (FAIR), строящегося в настоящее время в Дармштадте (Германия).
Начало эксперимента планируется на 2026 год. Эксперимент нацелен на прецизионное изучение антипротон-протонной аннигиляции и реакций антипротонов с ядрами. Пучок антипротонов ускорителя HESR (High Energy Storage Ring) будет иметь диапазон импульсов от 1.5 до 15 ГэВ/с и беспрецедентные интенсивность и качество: количество антипротонов в пучке составит порядка 10^11, а монохроматичность (разброс частиц по импульсу) – 4·10−5. При взаимодействии пучка антипротонов с ядрами покоящейся мишени, которая представляет собой замороженные капли водорода или дейтерия, или тонкие мишени из более тяжелых элементов, будут рождаться в большом количестве сильновзаимодействуюшие частицы – адроны, включая очарованные адроны, то есть имеющие в своем составе очарованный кварк (c-кварк). Эксперимент позволит исследовать до сих пор плохо изученные адронные состояния, измерить их параметры: константы взаимодействия, вероятности распада, массы и другие, а также попробовать найти новые экзотические частицы, состоящие из кварков и глюнов.
Коллаборация PANDA, ведущая эксперимент, состоит из более чем 450 физиков из 19 стран и 66 научных организаций. Институт ядерной физики СО РАН им. Г.И. Будкера входит в состав коллаборации с первых дней ее основания. В 2016 году к коллаборации официально присоединился и НГУ, для чего и была создана Лаборатории нуклон-антинуклонных взаимодействий. Лаборатория разрабатывает для эксперимента PANDA детектор черенковских колец (англ. PANDA Forward RICH) для идентификации элементарных частиц на основе синтетического легкого и прозрачного материала – аэрогеля.
Детектор черенковских колец PANDA Forward RICH позволит определять или идентифицировать заряженные частицы с большим импульсом (3-10 ГэВ/c), рождающиеся в эксперименте. Когда заряженные частицы, такие как электроны, позитроны, мюоны, пионы, каоны или протоны, с достаточно большой скоростью (выше скорости света в среде) пролетают через слой аэрогеля, то в результате действия эффекта Вавилова-Черенкова они вызывают в нем вспышку света, которая имеет направленность в виде конуса. Далее черенковский свет попадает зеркала и отражается на массив многоанодных фотоэлектронных умножителей (МаФЭУ), где образует изображение черенковского кольца, точнее набора дуг этого кольца. Фотоны вызывают срабатывания определенных анодов (пикселей) МаФЭУ и эти срабатывания оцифровываются в специфичный набор цифровых данных. По цифровой картинке, полученной от детектора, можно восстановить или реконструировать скорость частицы и, далее, имея измерение импульса частицы от других систем PANDA, идентифицировать массу и тип частицы. Эти данные играют важную роль в восстановлении полной картины событий, происходящих в эксперименте и регистрируемых детектором.