У пошуках нової фізики: фабрики принадності й чарівності

У пошуках нової фізики: фабрики принадності й чарівності

Інтерв'ю з Михайлом Даниловим
"Троїцький варіант" №2 (246), 30 січня 2018 р

В рамках Стандартної моделі матерії ми не можемо відповісти на всі питання, запевняють вчені. Саме це змушує їх замислюватися про так званої нової фізики, для пошуку якої потрібні нові установки і навіть фабрики принади. Про те, як вони влаштовані, ми вирішили запитати головного наукового співробітника ФІАН академіка РАН Михайла Данилова [1].

Михайло Данилов – народився в 1946 році в Москві. У 1970 році закінчив фізичний факультет МГУ ім. М. В. Ломоносова. З 1973 року працював в Інституті теоретичної та експериментальної фізики. Пройшов шлях від інженера до директора інституту. У 1978 році отримав ступінь кандидата, в 1990-му – доктора фіз. мат. наук. У 1997 році обраний членом-кореспондентом, а в 2016-м – академіком Російської академії наук. З 1993 року – професор, потім завідувач кафедри фізики елементарних частинок МФТІ, керівник науково-освітньої програми "Фізика фундаментальних взаємодій". З 2016 року – головний науковий співробітник ФІАН. Лауреат премій ім. М. Планка і А. П. Карпінського.

Ольга Орлова

– Михайле Володимировичу, ви неодноразово розповідали про експерименти, які йдуть на Великому адронному колайдері вже після відкриття бозона Хіггса.Завершено побудову Стандартної моделі, і тепер мова йде про пошуки так званої нової фізики, які ведуться не тільки на Великому адронному колайдері. Як це відбувається?

– Звичайно, те, що Стандартна модель завершена, – велике досягнення. І зараз основні завдання фізики – це пошуки ефектів нової фізики за рамками Стандартної моделі. Зокрема, Стандартна модель не описує темну матерію, якою в п'ять разів більше, ніж звичайної матерії, з якої ми влаштовані, і не описує домінування темної енергії у Всесвіті. Все це вимагає нових знань, нових підходів.

Один з напрямків – це пошук темної матерії. Як її можна шукати? Її шукають або в підземних лабораторіях – забираючись туди для того, щоб фон від звичайних взаємодій зі звичайною матерією був дуже маленький, – або в космосі.

У підземних лабораторіях зараз встановлені дуже складні детектори, причому концепції цих детекторів в значній мірі засновані на тих роботах, які свого часу проводили російські фізики. У пошуках темної матерії зараз домінують ксенонові детектори. До них наближаються та інші. Але поки що домінують детектори на ксеноні.Методи роботи з ними були розвинені ще російськими фізиками.

І російські дослідники беруть участь в цих експериментах – наприклад, в експерименті LUX, який проходить в США: там беруть участь, зокрема, фізики з МІФІ.

Другий підхід – це пошук результатів анігіляції часток темної матерії в космосі. Якщо така анігіляція відбувається, то ми можемо побачити незвичайні джерела звичайних частинок. І ось в експерименті Pamela (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics – детектор з дослідження антиматерії і астрофізики легких ядер), одним з лідерів якого є МІФІ, був виявлений збільшений вихід позитронів.

– Pamela – це орбітальний супутник з детектором, здатним реєструвати різні типи частинок?

– Так, і ось саме детектор Pamela зумів виявити надлишок позитронів – вище попередніх розрахунків. Це може бути свідченням того, що частинки темної матерії при анігіляції виробляють позитрони, і ми їх бачимо. Але, на жаль, є й інші пояснення цього надлишку позитронів. Тому ми поки не можемо впевнено сказати, що це свідчення темної матерії. Потрібні додаткові експерименти, і вони ведуться. Зокрема, це експеримент AMS. Також плануються експерименти в Росії, над якими йде робота в ФІАН і МІФІ.Так що прогрес йде швидко.

– А що собою представляють так звані фабрики принади? Дивовижне назва! Розкажіть, як вони влаштовані і що там роблять.

– На фабриках принади (Beauty Factories) виробляють принадність.

– У фізиків своєрідне розуміння принади. Тому тут можуть бути різні несподіванки.

– Абсолютно вірно. Поняття принади у фізиків трошки відрізняється від загальноприйнятого. Чарівними називаються такі кварки, які живуть дуже недовго, але їх можна народжувати на коллайдерах. І такі колайдери, які народжують велику кількість чарівних кварків, називаються фабриками принади.

А ще бувають фабрики чарівності, де народжуються зачаровані кварки. Такий коллайдер розробляється в Новосибірську. І він потихеньку будується, але, на жаль, коштів на його будівництво поки держава не виділила. Так що новосибірські фізики примудряються потихеньку його будувати на зароблені [ними поза бюджетом] гроші.

А коллайдер для народження чарівних частинок (фабрика принади) зараз запускається в Японії. Насправді це вже не фабрика, а суперфабріка, тому що до цього існувало дві фабрики принади (в США і Японії), на яких були отримані дуже цікаві результати.І зокрема, стало зрозуміло, чому розрізняються властивості матерії і антиматерії.

До речі, спочатку мова йшла про те, щоб створити фабрику принади в Гамбурзі. Ми досліджували властивості чарівного кварка і показали, що можна вивчити відмінність властивостей матерії і антиматерії в разі розпаду чарівних частинок, якщо побудувати таку фабрику принади, і запропонували її побудувати якраз в Гамбурзі. На жаль, цей проект не був схвалений, але зате були побудовані дві фабрики принади: одна в Сполучених Штатах, одна в Японії. І вони успішно пропрацювали. Було отримано результат, який в якійсь мірі пояснює, навіщо потрібні ті частинки з романтичними назвами, які існують в Стандартної моделі, – дивні, чарівні, зачаровані.

І зараз створюється суперфабріка принади. Вона буде шукати фізику за рамками Стандартної моделі. Це її основне призначення.

– Чи потрібна Росії хоча б одна така фабрика принади?

– Я думаю, що будувати її в нашій країні не треба, оскільки російські вчені дуже активно беруть участь в створенні суперфабрікі принади в Японії. Великий внесок у її створення внесли новосибірські фізики з Інституту ядерної фізики СО РАН.Наша група створила для цієї фабрики 16 000 детекторів площею 1600 кв. м. Це приблизно футбольне поле. Так що внесок російських вчених і в створення цієї фабрики, і в створення детекторів дуже великий. І потрібна, безумовно, кооперація вчених. І не потрібно дублювання зусиль.

З іншого боку, в Росії можна зробити щось інше. Можна побудувати фабрику чарівності. І, як я вже говорив, новосибірські фізики розробляють такий проект, потихеньку з ним просуваються. І було б дуже добре, якби цей проект отримав фінансування. Там теж є багато можливостей для пошуку нової фізики – фізики за рамками Стандартної моделі.

– Що ви думаєте про проблему національних наукових проектів? З одного боку, сучасна наука глобалізована і великі завдання вирішуються спільно, в тому числі і фінансово. І це один підхід. Але якось з нього дуже швидко можна зробити висновок, що на національні проекти не варто витрачати кошти, тому що в рамках цих проектів все одно нічого путнього вирішити не можна. Як зараз, на ваш погляд, повинна вирішуватися проблема підтримки національної науки?

– Національні проекти, безумовно, потрібні. Але в них має бути міжнародне участь.У Росії розглядається кілька таких проектів. До нашої області найближче фабрика чарівності в Новосибірську. Але створюється і коллайдер важких іонів в Дубні NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility). Це трошки в стороні від того, що ми обговорювали. Цей коллайдер націлений на те, щоб вивчати властивості так званої кварк-глюонної плазми – іншого стану речовини. Але в принципі, це близьке напрямок. І цей коллайдер також робиться за участю вчених з багатьох країн, і це гарантує, що проект буде і успішним, і цікавим, що він правильно обраний. Наявність таких проектів, безумовно, важливо.

Тепер з приводу дублювання. Звичайно, дублювати один в один якісь проекти безглуздо. Але розробляти додаткові, альтернативні підходи до дослідження чогось – це дуже важливо. Наприклад, той же самий проект NICA має конкурента: у Німеччині будується близький по духу прискорювач, який буде досліджувати ті ж явища дещо по-іншому. І ось змагання між цими проектами і кооперація вчених різних країн якраз дуже корисні і потрібні.

Тому я б не став протиставляти ці два підходи. Безумовно, нам треба брати участь в тих глобальних проектах, на які в Росії просто немає коштів.Питання про те, чи є кошти чи ні коштів, – це питання теж складний. В принципі, обговорювалася можливість створення в Росії коллайдера наступного за Великим адронним колайдером покоління – так званого Міжнародного лінійного коллайдера електронів і позитронів, який, до речі, вперше був запропонований в Новосибірську.

Так ось, на мій погляд, була цілком реальна можливість створення його в Росії. Розглядалося місце в районі Дубни. І я думаю, що якби таке рішення було прийнято, то це принесло б велику користь всій російській науці, і високотехнологічної промисловості, і менеджменту, тому що такі глобальні проекти вимагають зовсім інших підходів до організації виробництва, так і всіх справ. Я думаю, що наявність одного глобального наукового мегапроекту було б дуже корисно для Росії. Може бути, поїзд ще не пішов. Хоча зараз обговорюється будівництво цього коллайдера в Японії. Але обговорюється якось повільно. Тому, може бути, ще є можливість здійснити цей проект в Росії.

Я ще раз хочу повторити, що є два підходи. І обидва підходи правильні. Треба обов'язково брати участь в експериментах на колайдерах або інших установках світового масштабу в інших країнах і в той же час мати свої центри,які дозволяють зберігати і інженерні знання, і інженерну культуру. Та й навчати студентів все-таки простіше, якщо під рукою є така установка.

– Як ви вважаєте, від чого російська наука більше страждає: від відсутності грошей або від поганого управління?

– Це питання за гамбурзьким рахунком. Звичайно, ситуація з фінансуванням фундаментальної науки в Росії, на мій погляд, катастрофічна. Один інститут в Японії RIKEN має таке ж фінансування, як вся Академія наук. У RIKEN працює три тисячі чоловік, в Академії наук – сто тисяч. Як ви думаєте, наскільки реально отримати результати світового рівня при такому співвідношенні фінансування? Дуже важко. Проте російські вчені примудряються отримувати результати світового рівня, але в надзвичайно складних умовах.

Більш того, на жаль, фінансування фундаментальної науки не тільки не зростає, але й падає. За останні три роки фінансування фундаментальної науки впало приблизно на 25%. Це не враховуючи ще інфляції, не враховуючи девальвацію рубля. Девальвація рубля в науці дуже сильно позначається, тому що закупівля реактивів, закупівля обладнання, поїздки на конференції оплачуються у валюті.

– Поїздки на конференції стають дорожче?

– Вони стають дорожче прямо пропорційно девальвації.Фінансування скорочується катастрофічно. Зарплати і вчених, і особливо аспірантів, молоді в рази, а то і на порядок менше, ніж за кордоном. Я прекрасно знаю це по своїм випускникам, багато з яких, на жаль, змушені їхати і отримують там гроші абсолютно не порівнянні з тими, які б вони отримували тут.

Треба зауважити, що керівництво країни начебто розуміє необхідність підвищення оплати праці вчених, і існують відомі травневі укази президент а. Але те, як вони виконуються, – це просто імітація. Вчених переводять на частку ставки, щоб з тими ж грошима вони нібито отримували більшу зарплату на папері. Я не розумію, кого ми обманюємо: себе чи президента. Це виглядає абсолютно принизливо.

(P. S., вже після виходу програми в ефір. В самому кінці року Фано виділив ряду інститутів РАН великі кошти на виконання травневих указів президента. Це, однак, не сильно виправляє ситуацію із співвідношенням фінансування фундаментальної науки в Росії і за кордоном, а посилюється бюрократизація в управлінні наукою майже зводить нанівець ефект від цього поліпшення.)

– В останні роки виникають ініціативи, що закликають обмежити так звану витік мізків, інтелектуальну міграцію.Так, наприклад, російський академічний фонд направляє лист в уряд з ініціативою обмежити виїзд відмінникам-магістрантам за кордон в обмін на те, що вони звільняються від служби в армії (вони отримують відстрочку на три роки) [2]. Це одна ініціатива.

Друга ініціатива, яка одночасно обговорюється Комітетом з оборони Держдуми, – продовжити призовний вік нашим студентам до 30 років. Як ви думаєте, якщо ці ініціативи будуть реалізовані, як вони позначаться на наукових кадрах, на молоді? Що станеться?

– Відбудеться просто катастрофа. І ми втратимо тієї талановитої молоді, яка зараз, незважаючи на всі складності, як і раніше залишається працювати в Росії. Наприклад, в нашій групі працює понад 20 студентів і аспірантів МФТІ і МІФІ. Є талановиті студенти та аспіранти, які хочуть продовжувати працювати в Росії, незважаючи на всі складнощі, які тут є. Такі ініціативи по ізоляціонізму, по паличної примусу до роботи всередині країни призведуть до абсолютно протилежного: всі талановиті люди постараються якомога раніше країну покинути, і все це призведе просто до катастрофи.

– Як кажуть самі студенти, треба їхати не в аспірантуру або магістратуру, а в бакалаврат. Тобто почнуть виїжджати відразу після школи?

– Так.Єдиний спосіб утримати талановитих людей – це забезпечити їх нормальною зарплатою і хорошими умовами для роботи. Це насправді не так вже й дорого. Якби уряд виконував хоча б ті плани, які записані в державних програмах, то це одне було б вже чудово.

Розмовляла Ольга Орлова, науковий журналіст


1. Відеозапис програми
2. Російська академічний фонд запропонував заборонити виїзд за кордон молодим фахівцям-відмінникам. ОТР. 4 липня 2017.


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: