Научная статья на тему 'Не стать верхней вольтой'

Не стать верхней вольтой Текст научной статьи по специальности «История и археология»

CC BY
82
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по истории и археологии, автор научной работы — Дик Павел

Большой адронный коллайдер (БАК) стал одной из самых обсуждаемых тем как в среде обывателей, так и между физиками-теоретиками. Последние связывают с ним большие надежды по экспериментальной апробации своих исследований, не говоря уже о поиске священного Грааля бозона Хиггса. Беларусь, не имея статуса государства-члена, тем не менее активно участвует в проектах ЦЕРН, представляя страну двумя основными научно-образовательными комплексами Национальной академией наук и Белорусским государственным университетом. О научных и практических перспективах взаимодействия с ЦЕРН рассказывает директор Национального научно-учебного центра физики частиц и высоких энергий БГУ Николай ШУМЕЙКО.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Not be Upper Volta

The large hadron Collider has become one of the most discussed topics both among the inhabitants and among theoretical physicists. Scientists associated with high hopes for experimental testing of their research, not to mention the search for the Holy Grail the Higgs boson. Belarus, not having the status of a member state, however, actively involved in CERN projects, representing the country's two major educational systems the National Academy of Sciences and the Belarusian state University. On scientific and practical cooperation with CERN says the Director of the National scientific and educational centre of particle physics and high energies of BSU Nicholay SHUMEYKO.

Текст научной работы на тему «Не стать верхней вольтой»

Не стать Верхней Вольтой

Большой адронный коллайдер (БАК) стал одной из самых обсуждаемых тем как в среде обывателей, так и между физиками-теоретиками. Последние связывают с ним большие надежды по экспериментальной апробации своих исследований, не говоря уже о поиске священного Грааля — бозона Хиггса. Беларусь, не имея статуса государства-члена, тем не менее активно участвует в проектах ЦЕРН, представляя страну двумя основными научно-образовательными комплексами — Национальной академией наук и Белорусским государственным университетом. О научных и практических перспективах взаимодействия с ЦЕРН рассказывает директор Национального научно-учебного центра физики частиц и высоких энергий БГУ Николай ШУМЕЙКО.

— Участие в высокотехнологичных и, можно сказать, глобальных по количеству стран-участниц экспериментах, проводимых на БАК, невозможно без мощной теоретической и технической базы. Что стало предпосылками для ее формирования на отечественном научном поле?

— Разумеется, вести такую работу нельзя на «пустом месте», как невозможно в одночасье создать научную школу и необходимые технологии. И если говорить о теоретическом базисе, то его рождение началось достаточно давно, еще в 50-е гг. Здесь нельзя не упомянуть труды Федора Ивановича Федорова, создавшего математические ковари-антные методы и подходы для расчетов в физике элементарных частиц. Можно сказать, что идеи Федора Ивановича оказали влияние на большинство физиков-теоретиков Беларуси. Что же касается экспериментальной части, то начало было положено еще советской ГНТП «Физика высоких энергий», ставшей ответом на работы, проводимые

в ЦЕРН и США. В рамках программы в Беларуси были сформированы две группы: одна на базе НИИ ядерных проблем БГУ, вторая — Института физики НАН Беларуси, задачей которых стало участие в создании двух установок — универсального калориметрического детектора и многочастичного спектрометра — на создававшемся новом мощном ускорителе и в последующем проведении экспериментов на нем. И в основном благодаря этому опыту мы сейчас имеем возможность участвовать в проектах ЦЕРН.

— Физика частиц и высоких энергий — во многом фундаментальная область исследований, не дающая прямого экономического эффекта, а значит, и наиболее уязвимая в условиях ограниченных финансовых ресурсов. Не было ли угроз ее развитию, особенно в переходной период 90-х гг.?

—Действительно,после распадаСССР в независимой Беларуси перспективы

физики высоких энергий были достаточно туманны. К счастью, оказалось, что она нужна стране. Я вспоминаю, в частности, неоднократные разговоры с заместителем председателя Совета Министров Михаилом Демчуком и сотрудниками отдела науки и новой техники аппарата Совмина, которые нас решительно поддерживали. Как итог — в рамках Министерства образования мы сумели создать программу «Физика микромира», объединившую физиков, в первую очередь, из БГУ. Группа, непосредственно занимавшаяся физикой высоких энергий и работавшая в НИИ ЯП, была достаточно большой, но, поскольку институт имел другой профиль деятельности, наше направление являлось скорее второстепенным. Поэтому для более эффективного развития было решено выделиться в отдельную структуру, что и произошло в 1993 г.

— Какие основные задачи в рамках участия в исследованиях БАК стоят перед центром?

ТЕМА НОМЕРА

ПОИСК СУПЕРСИММЕТРИИ

Суперсимметрия — теоретическая гипотеза о существовании симметрии между квантовыми частицами с целым и полуцелыми спинами (бозонами и фермионами), проявления которой, возможно, будут обнаружены на БАК.

ИЗУЧЕНИЕ ТОП-КВАРКОВ

Топ-кварки — самые тяжелые из известных сегодня фундаментальных частиц, которые, предположительно, могут играть важную роль в процессе нарушения электрослабой симметрии, а также потенциально являются удобным рабочим инструментом для поиска хиггсовского бозона.

ИЗУЧЕНИЕ КВАРК-ГЛЮОННОЙ ПЛАЗМЫ

На БАК будут происходить не только протон-протонные соударения, но и столкновения ядер свинца. При этом на короткое время образуется и затем распадается плотный и очень горячий комок субъядерного вещества. Понимание происходящих при этом явлений (переход в состояние кварк-глюонной плазмы и ее остывание) важно для построения более совершенной теории сильных взаимодействий, которая значима как для ядерной физики, так и для астрофизики.

— Сейчас ускоритель функционирует на половине мощности и на два порядка меньшей, чем проектная, интенсивности. Расчетные показатели будут достигнуты к 2013 г. — 7 ТэВ в одном пучке и 14 ТэВ в двух, а на полную светимость планируется выйти к 2017 г. К этому времени накопится огромный массив данных, и мы ожидаем открытия сигналов новой физики. Поэтому самое главное сейчас, конечно, оперативная обработка и осмысление накопленной за время работы ускорителя и установок информации. В этом мы принимаем посильное участие и в основном занимаемся тем, что умеем делать не хуже, а может, и лучше других — моделирование, расчет и анализ фоновых или, как их еще называют, радиационных процессов в рамках Стандартной модели фундаментальных взаимодействий. Без этой «обыденщины» невозможна интерпретация результатов экспериментов, находящихся в авангарде современной физики частиц, таких, например, как поиск бозона Хиг-гса, дополнительных пространственных измерений или суперсимметричных частиц. К сожалению, здесь у нас возни-

кают определенные трудности — я уже не раз говорил, что в силу отсутствия необходимого интернет-канала мы не можем полноценно участвовать в обработке данных, поступающих из ЦЕРН. Насколько возможно, мы пользуемся базой ЦЕРН, Объединенного института ядерных исследований, получаем информацию на дисках и частично по нашему каналу связи, который надеемся расширить до приемлемых значений за 1—2 года.

— Участвовала ли Беларусь в создании коллайдера?

— Наша доля — установки, детекторы для экспериментов на коллайдере. Сам ускоритель, достаточно дорогостоящий, строили буквально считанные страны с большими финансовыми ресурсами — ЦЕРН, США, Япония и Россия. Наша республика внесла посильный вклад в разработку и изготовление двух наиболее крупных детекторов — CMS и ATLAS. На мой взгляд, очень важно, что наша промышленность — Минский завод Октябрьской революции и МТЗ, —

выиграв тендер в условиях жесточайшей конкуренции, с блеском решила поставленную перед ней задачу, за что, например, МЗОР был дважды удостоен Золотой награды ЦЕРН. Установки уже действуют, и мы участвуем в поддержании их функционирования: особенно плотно работаем с Компактным мюонным соленоидом ^MS) в соответствии с нашим большим вкладом в его создание.

— В чем заключается эта работа?

— За нами закреплено круглосуточное дежурство, которое производится в контрольных комнатах этих двух экспериментов, а также контроль за рядом подсистем. В этом году в CMS-экспе-рименте четверо сотрудников нашего института дежурили примерно по три недели, и готовится к дежурству еще один. В ATLAS успешно работали в том же режиме трое сотрудников. Это бесценный опыт работы на совершенно новом оборудовании, сложнейшей технике невиданных, огромных масштабов. Побывавшие в ЦЕРН коллеги приезжали с горящими глазами! Это неудивительно, ведь для нас это редкая возможность видеть результаты своего труда — функционирование подсистем детекторов. В Компактном мюоном соленоиде это адронный калориметр и мюонная система, в ATLAS — также адронный калориметр, но уже иной технологии, и магнитная система. Кроме того, такое дежурство — отличный шанс расширить круг научного общения, ведь в коллаборациях участвуют по 40 стран. Ученые и инженеры, постоянно сменяющие друг друга на дежурстве, формируют передовое международное научно-техническое сообщество, создавая прекрасную возможность для общения, получения новой информации и налаживания связей.

— На официальном сайте ЦЕРН указано: Беларусь имеет хороший научный и технический потенциал,

16

НАУКА И ИННОВАЦИИ №12(94)_2010

который может быть реализован для апгрейда БАК, что под этим подразумевается?

— В ЦЕРН полным ходом идет обсуждение совершенствования установок. Это связано, в частности, с тем, что их элементы имеют ограниченный срок жизни — под действием жесткой радиации они будут разрушаться, а значит, потребуют замены. Причем не эквивалентной, поскольку технологии стремительно развиваются и устанавливать морально устаревшую аппаратуру не имеет смысла. Взять, к примеру, трекер — центральную часть детектора, где поле разводит заряженные частицы и начинается их идентификация. Уже через год эксплуатации он будет «сожжен» и потребуется новый. Несколько позже состарятся калориметры и мюонные камеры, в разработке новых вариантов которых мы уже участвуем, и в первую очередь интеллектуально. В совершенствовании детекторов также заметную роль играет группа из НИИ ядерных проблем бГу, которая зарекомендовала себя при создании электромагнитного калориметра CMS — это мало кто умеет делать в мире, а также физический факультет БГУ — группы профессора Владимира Васильевича Петрова кафедры физики полупроводников, Виктора Матвеевича Ломако и Петра Васильевича Кучинского из НИИ прикладных физических проблем БГУ. Мы рассчитываем привлечь их или других коллег к технико-технологическим работам по апгрейду установок. Нам есть что предложить ЦЕРН по детекторам и электронике, и имеются определенные возможности делать то, что не умеют другие.

— В масс-медиа не утихают споры об опасности экспериментов на БАК и их необходимости в целом, однако, если абстрагироваться от задач фундаментальных исследований, какова прикладная значимость проекта?

— Коллайдер, за счет того что это передовой край технологий, безусловно, катализирует научно-технический прогресс. Ведь это огромный пласт решений в сфере электроники, глубокого вакуума, экстремальных температур, сверхвысоких давлений, магнитных полей, сверхпроводимости и многих других областей. Возьмем, к примеру, только информационные технологии — именно в ЦЕРН была создана концепция WWW, грид-технологии, которые впоследствии распространились по всему миру. Кроме того, нельзя обойти вниманием и образовательную составляющую. Ведь ЦЕРН и ОИЯИ — это не только научные, но еще и образовательные центры: при них действуют несколько летних школ по ускорителям, физике, компьютерной технике, а в ОИЯИ — еще и университетский центр, где можно получить уникальные знания и опыт работы со сверхсложными системами, общение с многонациональным научным сообществом. Конкурсы

ИЗУЧЕНИЕ ХИГГСОВСКОГО МЕХАНИЗМА

ПРОВЕРКА ЭКЗОТИЧЕСКИХ ТЕОРИЙ

там огромные, но студенты и аспиранты БГУ проходят их.

— По вашему мнению, насколько важно участие страны в деятельности ЦЕРН и что это дает современной Беларуси?

— На ваш вопрос я отвечу примером из жизни. После одного из заседаний бюро Президиума Национальной академии наук, где проходил отчет по программе фундаментальных исследований «Поля и частицы», мы с коллегами спросили у Михаила Мясниковича о перспективах нашей программы. На что получили утвердительный ответ. Ведь, как пошутил кто-то, если свернуть эту работу, то страна превратится в Верхнюю Вольту, но уже без ракет.

Павел ДИК

Иллюстрации к рубрике: www.neutron.kth.se,www.irfu.cea.fr,www.nytimes.com, www.thetechherald.com,www.botinok.co.il

В 1970-х гг. была обнаружена тесная связь двух фундаментальных взаимодействий —слабого и электромагнитного. Она была успешно объяснена в рамках Стандартной модели, построенной в предположении, что все фундаментальные частицы не имеют массы, что не соответствует экспериментальным данным. Физики Питер Хиггс, Роберт Брут и Франсуа Энглерт предложили возможное разрешение этого противоречия: после Большого взрыва все частицы не имели масс, но с остыванием Вселенной масса была сформирована «полем Хиггса» и ассоциированными с ним бозонами Хиггса. Эта гипотеза укладывается в существующие теории и подтверждается опытами, но проблема заключается в том, что хиггсовский бозон пока никем не наблюдался.

ИЗУЧЕНИЕ ФОТОН-АДРОННЫХ И ФОТОН-ФОТОННЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ

Ультрарелятивистские протоны порождают облако почти реальных фотонов, поток которых становится еще сильнее в режиме ядерных столкновений. Эти фотоны могут столкнуться со встречным протоном или друг с другом, порождая типичные фотон-адронные или нелинейные фотон-фотонные взаимодействия.

За последние годы выдвинуто огромное число интересных и необычных идей, которые названы «экзотическими моделями». Сюда относятся теории с сильной гравитацией, преонные модели, модели с дополнительными пространственными измерениями или новыми типами взаимодействия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.