Первое дыхание БАКа

В Доме ученых прошла пресс-конференция, посвященная запуску Большого адронного коллайдера (БАК) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) и участию в этой работе Института ядерной физики СО РАН. На встречу с журналистами пришли: директор ИЯФа академик А. Скринский, член ученого совета ЦЕРНа член-корреспондент А. Бондарь и замдиректора ИЯФа д.ф.-м.н. Ю. Тихонов.

Пожалуй, в последние годы ни одно событие в мире науки не привлекало к себе столь пристального внимания, как запуск Большого адронного коллайдера (адроны – класс элементарных частиц, подверженных сильному взаимодействию, к ним относятся и протоны). Он станет самым мощным в мире ускорителем, на котором с огромной энергией будут сталкиваться протон-протонные пучки. Как уже сообщали СМИ, запуск коллайдера состоялся 10 сентября. Собственно, это была проверка работоспособности его систем: протоны, разогнанные на предускорителе, вошли в главное кольцо и некоторое время циркулировали там. Это лишь начальный этап, «первое дыхание», как образно назвал это событие Скринский.

ИЯФ активно участвовал в работах по созданию БАКа. С 1996 по 2006 годы было изготовлено 540 магнитов весом более 4000 тонн. В институте освоили широкомасштабное производство сверхпроводящих шин для основных дипольных магнитов коллайдера. Ияфовские специалисты научились делать и теплые магниты, и сильноточные выводы на основе высокотемпературных сверхпроводников, и различное вакуумное оборудование. На сборке и установке различных систем за эти годы в ЦЕРНе побывало более 300 научных сотрудников и инженеров ИЯФа; несколько человек присутствовали на первом запуске БАКа.

Открыл пресс-конференцию академик Александр Скринский:

– Под Женевой построен и начинает работать коллайдер, периметр кольца которого составляет 27 километров, с протон-протонными пучками на предельно высокую энергию, которая в 7 раз превышает энергию самого мощного на сегодня коллайдера, находящегося в США. Это крупнейший проект современности в области фундаментальной науки. В нем приняли участие все страны, обладающие потенциалом в этой области исследований.

Установка состоит из ускорительной части, обеспечивающей протонные встречные пучки, и регистрирующей части – 5 громадных детекторов. Находится все под землей на глубине 100 метров. Строительство БАКа началось в 1996 году. Особенно сложной была организация участия России в этом проекте. ИЯФ выполнил значительный объем работ по созданию различных элементов и систем коллайдера, а по ускорительной части наш институт сделал больше, чем все лаборатории США, и 80% от общего объема работ с российской стороны. Сроки были жесткие, но мы уложились, а общий темп работ в ЦЕРНе оказался ниже, чем предполагалось. В результате хранение тысяч тонн оборудования, которое мы отправили в срок, стало головной болью для наших заказчиков. Эти устройства пришлось несколько раз переносить из одного здания в другое. Но, несмотря на все сложности, после установки изготовленного в ИЯФе оборудования выяснилось, что все сделано с высоким качеством. Также большой вклад институт внес в создание 2 детекторов, особенно детектора ATLAS.

Некоторые детали, касающиеся этого детектора, озвучил доктор физматнаук Юрий Тихонов:

– Ускоритель создается для того, чтобы с помощью детекторов изучать физику, понимать фундаментальные вещи, связанные с устройством мира. Сооружение детектора ATLAS – это очень большая коллаборация, в ней участвует около 1000 человек из 34 стран. Приглашение принять участие в постройке калориметра на основе жидкого аргона было вполне закономерным: у ИЯФа был опыт в создании подобного рода установок. ATLAS – это подземное сооружение диаметром около 25 метров и длиной 50 метров. Наша команда довольно быстро осознала все плюсы и минусы проекта, мы внесли два довольно существенных изменения, заметно упрощающих задачу.

4 октября ожидается официальный запуск детектора ATLAS. Это самое начало, до реальных экспериментов еще далеко. Предстоит большая работа как на ускорителе, так и на самом детекторе. Мы надеемся, что через полтора-два года у нас будут важные физические результаты.

О том, как принимаются решения в ЦЕРНе, рассказал член-корреспондент Александр Бондарь:

– ЦЕРН устроен очень демократично и разумно: есть коллегиальный орган, в котором представлены все страны-участницы – это большой совет, который принимает административные и финансовые решения. Однако научную политику формирует комитет независимых экспертов, туда входят 15 человек, причем каждый выражает свое личное мнение по поводу научных планов ЦЕРНа. Комитет дает рекомендации и направляет их в совет, который и принимает окончательное решение.

Предполагается, что эксперименты на БАКе будут идти не менее 15-20 лет, чтобы получить всю потенциально возможную научную информацию. Большой адронный коллайдер дает уникальную возможность разобраться в явлениях, которые физикам не вполне понятны. В течение всего периода работы БАКа будет продолжаться его модернизация. Кроме того, уже сегодня мы должны думать о том, какой проект станет следующим. Возможно, это будет линейный коллайдер – в разработке этой идеи ИЯФ участвует давно и активно.

Затем ученые ответили на вопросы журналистов.

– Были ли использованы в этом проекте какие-то теоретические разработки ИЯФа?

А. Скринский: Идейный вклад состоит в том, что активно используется метод встречных пучков (пионерские работы нашего института в этой области хорошо известны), а также электронное охлаждение (оно было придумано и впервые продемонстрировано в ИЯФе).

– В каких экспериментах на БАКе примут участие физики ИЯФа и как будет проводиться обработка результатов?

– Мы участвуем в экспериментах на детекторах ATLAS и LHCb, где исследуются разные области физики и работают разные группы. Следующая фаза – получение информации, ее обработка, осмысление; все это делается, в основном, в режиме удаленного доступа, по каналам компьютерной связи.

А. Бондарь: Когда мы говорим, что идет эксперимент на такой установке, это означает, что одновременно идет несколько десятков разных экспериментов. Чтобы получить полезный результат, нужно проанализировать явления, которые происходят при столкновении протонов, выделить те явления, которые интересны для решения конкретной научной проблемы, и получить из них физическую информацию. Это непростая задача: она требует обработки очень большого объема данных. Для этого была создана специальная информационная система, в которую входит и ИЯФ. Главная проблема в том, чтобы у нас было оборудование с достаточной производительностью и специалисты, которые могли бы выполнять эту работу.

– Возможны ли неконтролируемые физические процессы, например возникновение «черной дыры»?

А. С.: Все эти страхи никакого отношения к реальности не имеют. Космические частицы, которые приходят постоянно и в большом количестве на Землю, имеют значительно большую энергию, чем та, которая будет использоваться на БАКе. Некоторые теоретики допускают возникновение явлений, которые получили название «черные дыры», но они имеют мало общего с космологическими черными дырами, имеют исчезающе малую массу и малое время жизни.

– Зачем строить дорогие установки, если в природе уже существует огромное количество таких частиц?

А. Б.: Чтобы работать с частицами, которые приходят из космоса, нужны еще более дорогостоящие установки, чем БАК. Задача БАКа – создать столкновение протонов с определенной энергией в строго контролируемых условиях.

– Есть мнение, что бозон Хиггса на БАКе не найдут.

– Одна из важных задач, которую планируют решить с помощью этой установки, – проверка Стандартной Модели (теоретическая конструкция, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. – И. О.). Существенным элементом этой теории является недостающее звено, так называемый бозон Хиггса (частица, поле которой ответственно за формирование масс элементарных частиц. – И. О.), который до сих пор в природе не наблюдался и который физики очень надеются обнаружить на Большом адронном коллайдере.

Ю. Тихонов: Эксперименты на БАКе обречены на успех, потому что если бозон Хиггса обнаружат – это будет прорыв, если не обнаружат – это научная революция!

А. Б.: Это не означает, что все предыдущие знания неверны: возможно, какой-то элемент нашего миропонимания был поверхностным. Эксперимент всегда является единственным и окончательным критерием правильности теоретических моделей.

Ирина ОНУЧИНА

P.S. Пока материал готовился к печати, на БАКе произошел сбой, в результате которого зафиксирован выброс жидкого гелия в туннель. Сейчас ускоритель остановлен, его работа возобновится только через несколько месяцев.