«Очарование» элементарных частиц

Жажда познания – одно из важных качеств человека. Когда мы перестаем интересоваться новым, тогда, наверное, происходит шаг назад к примитивной жизни. Я далек от осуждения тех, кто за пеленой своих житейских дел не желает видеть происходящего в мире. Каждый имеет право жить так, как ему нравится (в пределах закона). Но как можно не гордиться тем, что у нас на Родине есть талантливые ученые? Двигаясь навстречу тайнам природы, 36-летний кандидат физико-математических наук Корнелий ТОДЫШЕВ уверен в правильности пути. Он – научный сотрудник Института ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН, лауреат премии Президента РФ в области науки и инноваций.

– Корнелий, объясните, античастица – это что?

– Любая частица обладает рядом свойств, которые присущи только ей. При этом для каждой есть античастица, которая обладает той же массой, но имеет противоположный знак. Например, у электрона и позитрона разные электрические заряды. Когда Вселенная возникла, произошло некоторое нарушение симметрии. Большой взрыв привел к тому, что частиц больше чем античастиц. Четыре процента образовавшейся материи составляют известные нам частицы, а 96% – то, что мы называем темной энергией и темной материей, и это еще предстоит исследовать. Сейчас создаются установки, которые, возможно, в будущем позволят детектировать какие-то процессы с участием темной материи.

– Расскажите, пожалуйста, об основной вашей научной проблематике.

– Наверное, все знают, что такое электрон, до недавнего времени электронно-лучевые трубки в телевизорах были широко распространены. В эксперименте КЕДР, который мы проводим на одноименном детекторе, исследуются явления, происходящие в столкновениях электронов и их античастиц – позитронов. Ученых интересуют процессы, связанные с аннигиляцией, то есть взаимоуничтожением электронов и позитронов. В определенных условиях при таких столкновениях возникают другие объекты – резонансы, это быстрораспадающиеся частицы. Их свойства особенно интересны, поскольку содержат информацию о строении материи на самом фундаментальном уровне. Резонансы, которые изучаются в экспериментах, состоят из частиц: с-кварка и анти-с-кварка, то есть содержат и «очарование» и «антиочарование». Задумайтесь, какие замечательные научные термины – «очарование», «красота», «странность»... Названия, отражающие не только юмор ученых-физиков, открывших кварки и назвавших их известными словами, но и красоту природы, в которой непостижимая сложность сочетается с удивительной простотой. Ядра атомов всех окружающих нас предметов состоят из протонов и нейтронов, те в свою очередь из трех кварков. Можно сравнить детектор КЕДР со скоростной фотокамерой, регистрирующей быстропротекающее событие. Зная скорость и массы родившихся частиц, используя всю совокупность информации, мы восстанавливаем свойства самого резонанса.

– Есть ли вероятность, что когда антиматерия аннигилирует, произойдет взрыв, который уничтожит весь материальный мир?

– Вы имеете ввиду аннигиляцию электрона и позитрона? Энергия, выделяющаяся при этом, ничтожна, никакого взрыва не происходит, наоборот, рождаются другие частицы, это скорее созидание, а не разрушение. Некоторые не сведущие в науке люди считали, что когда заработает Большой адронный коллайдер, то возникнет черная дыра, которая поглотит Землю. Ничего, кроме улыбки, у ученых это не вызывало: ведь энергия при столкновении частиц даже в Большом адронном коллайдере сопоставима с энергией столкновения двух комаров.

– Как хранится полученная антиматерия, она же аннигилирует с материей?

– Позитроны и электроны двигаются в магнитных и электрических полях ускорителя. Нельзя сказать, что они хранятся, скорее, некоторое время существуют в искусственных условиях.

– Это мы все говорим о частях атома?

– Мы говорим даже о частях частиц, которые составляют ядро атома, – кварках.

– Конечен или нет процесс этого дробления материи?

– Современные данные свидетельствуют о том, что нет каких-либо подкварков или дробных частей кварка. Предполагать сейчас какую-то более мелкую структуру кварков просто не имеет смысла, так как нет явлений, для которых нужно было бы ее вводить.

– Интернет говорит, что антиматерия на сегодня самое дорогое в мире вещество?

– Не задумывался, какова стоимость антиматерии в граммах или килограммах, но создание установок по получению позитронов и электронов, конечно, финансово тяжелая задача. Но, например, в нашем институте поставлено на поток производство промышленных ускорителей. Электроны, двигающиеся в ускорителе, дают излучение, и оно находит применение во множестве технологий, используемых в жизни людей. Думаю, создание подобных установок компенсирует все затраты, которые связаны с изучением фундаментальной физики.

– Какова область практического применения?

– Промышленные ускорители используются для обеззараживания почв и продуктов питания, для создания материалов повышенной прочности, применяемых в самолетах и космических аппаратах. Детекторные технологии, развитые для фундаментальных исследований, применяются в медицине и сфере обеспечения безопасности. Малодозные рентгеновские установки, созданные в институте, используются во многих медучреждениях. Человек получает очень маленькую дозу излучения, сравнимую с тем, что он пролетел на самолете 10 минут на высоте 10 километров, и даже в период беременности прибор безопасен.

– У вас большой коллектив?

– В коллективе, участвующем в эксперименте КЕДР, более 60 человек, из них примерно половина связаны непосредственно с детектором, а половина – ускорительная лаборатория, инженеры-электронщики, люди, которые обслуживают ускоритель и ремонтируют аппаратуру, без них невозможно проведение наших экспериментов.

– Что подвигло к тому, чтобы заниматься наукой?

– В какой-то момент прочитал научно-популярную книжку для школьников и решил заниматься физикой элементарных частиц. Автор книги Барашенков, а название «Вселенная в электроне».

– Каким должен быть ученый?

– Очень сложный вопрос. Наверное, главное, чтобы было интересно заниматься наукой и присутствовала готовность чем-то пожертвовать. И, конечно, необходимы определенные способности. Наука позволяет найти себя. Должно быть стремление к дальнейшему продолжению исследований.

– Ваша мечта как человека и ученого?

– У меня есть любимые семья и работа. В научном плане мечта – иметь возможность проводить интересные исследования в институте и участвовать в международных проектах. У коллектива есть желание создать новую установку, это бы позволило изучать редкие процессы, возможно выходящие за рамки стандартной модели.

Егор ПЛИТЧЕНКО