«Задача любого экспериментатора – пробить брешь в Стандартной модели»

Почему для коллайдера NICA важно время замерзания Волги, по каким направлениям развивается физика высоких энергий и какими должны быть коллективы коллабораций и люди в них, в интервью Indicator.Ru рассказал вице-директор Объединенного института ядерных исследований, директор Лаборатории физики высоких энергий им. В. И. Векслера и А. М. Балдина Владимир Кекелидзе.

Первые результаты

– В какой стадии сейчас находится проект NICA?

– Он почти подошел к экватору. У нас, как в любом большом проекте, есть так называемые milestones – это вехи, которые определяют его развитие и завершение. Первая значимая их них – в начале 2018 года был запущен первый научный эксперимент в рамках программы. На пучке ряда ядер, выведенном из Нуклотрона, заработала установка Baryonic Matter at Nuclotron (Барионная материя на Нуклотроне, – прим. Indicator.Ru). Для реализации научной программы этого эксперимента уже образовалась коллаборация из примерно 250 участников, представляющих 10 стран, включая США. В ходе проведения эксперимента собраны первые данные – около 200 миллионов взаимодействий разных ядер с мишенями. Сейчас проводится обработка и анализ этих данных, и первые результаты были представлены в мае на престижной международной конференции SQM-2019 в Италии.

– Как вы оцениваете эти результаты?

– Результаты, конечно, не сенсационные, потому что это стартовая конфигурация установки (не все ее подсистемы включены) и пучок пока ограничен по интенсивности, но они уникальные и уже расширяют существующую физическую картину. Установка постепенно развивается, а команда расширяется. В любом научном проекте главное – это люди, это позиция номер один. Коллаборация вокруг этой установки уже сформировалась и выбрала своих руководителей. Система управления у нее такая же, как и в других международных коллективах, например в CERN. Она состоит из Institutional Board (по-английски дословно «совет проекта», — прим. Indicator.Ru), это представители всех институтов со своим председателем и spokesman, то есть руководителем эксперимента. Все избираются тайным голосованием. Избран также технический координатор, и сформированы комитеты по детекторам. Коллаборация не является юридическим лицом, но хорошо организована и самостоятельно функционирует. Это очень хороший пример организации научных исследований – решения принимаются совместно, система работает на демократических принципах. Я спокоен, что первый milestone для NICA пройден успешно.

Пока не замерзла Волга

– А следующий какой?

– В 2020 году мы ожидаем запуск Бустера – первого синхротронного ускорителя в комплексе ускорителей NICA. Линаки (линейные ускорители, – прим. Indicator.Ru) были запущены два года назад, а сейчас создается ускоритель с периметром кольца около четверти километра. Он будет разгонять тяжелые ионы, и мы планируем в этом году осуществить его технический запуск.

Важнейшие элементы установки – это ускоряющие системы (высокочастотные станции) и системы электронного охлаждения. Это уникальное оборудование разработано и изготовлено в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера в Новосибирске нашими коллегами и друзьями. Они во многом помогают нам, и без такого союза проект NICA реализовать было бы невозможно. Все поставленные элементы уже испытаны и работают.

Сейчас заканчивается монтаж магнитокриостатной системы, которую ОИЯИ делает самостоятельно, и мы надеемся, что к концу года получим первые пучки в Бустере. Это второй важнейший milestone.

Следующий этап ожидается также в этом году. Коллайдер – это эллиптическое кольцо периметром 503 м с двумя точками встречи (столкновения) пучков, двигающихся в противоположных направлениях. В первой точке столкновения будет расположена установка MPD (Multy Purpose Detector). Она нацелена на изучение столкновений тяжелых ионов. На второй точке будет установлен детектор SPD (Spin Physics Detector), предназначенный для изучения спиновой структуры протонов и нейтронов. Установка MPD будет расположена в экспериментальном павильоне – большом здании, которое строители обещают сдать под ключ в третьем квартале этого года. Основой MPD является большой сверхпроводящий соленоидальный магнит весом около 1000 т, в котором и будет собираться детектор. Мы планируем смонтировать магнит в экспериментальном павильоне уже в этом году. Изготовление этого магнита – само по себе большое предприятие. Он создается в разных местах. Например, его ярмо – это произведенная в Чехии сборная конструкция цилиндрической формы длиной около 10 м и диаметром около 7,5 м. Контрольная сборка показала, что все требуемые параметры выдержаны с точностью около полумиллиметра! Уже пошел караван из нескольких десятков грузовиков (каждый по 40 т) в Дубну. Но самый большой элемент изготавливается в Италии предприятием ASG Superconductors, которое в свое время создало магнит для крупнейшей установки на LHC (Большом адронном коллайдере, – прим. Indicator.Ru) – CMS (Компактный мюонный соленоид, детектор элементарных частиц, – прим. Indicator.Ru). Сверхпроводящая катушка соленоида, криостат и сопутствующие элементы производятся на этом предприятии. Поскольку криостат с катушкой представляют собой большую и неразборную «бочку», привести ее можно только по воде, и мы должны успеть до окончания навигации. Волга замерзает в конце октября–начале ноября, значит, до этого времени необходимо все доставить, а затем собрать в экспериментальном павильоне вместе с ярмом, привезенным из Чехии. Это будет наш следующий milestone.

Часть оборудования для магнитных измерений создается в CERN командой, которая проводила аналогичные измерения для основных магнитных детекторов на LHC. Они уже собрали достаточно большую установку, проверили ее и готовы привести в Дубну. Мы планируем эти работы на весну следующего года.

В конце 2020 года мы рассчитываем полностью собрать детектор MPD и надеемся, что он будет готов к набору данных. Для проведения экспериментов на MPD тоже создана коллаборация, в нее вошло около 500 участников из 32 институтов и 10 стран, включая Китай.

Коллайдер – это самая сложная часть проекта. Здание, в котором он будет размещен, строители обещают сдать в конце следующего года. Мы будем поэтапно осуществлять сборку коллайдера по мере готовности разных частей здания. Это позволит нам в 2021 году полностью закончить сборку кольца, а в 2022 году получить первые пучки.

«У меня три проблемы – стройка, стройка и стройка»

– В ваших руках судьба сложнейшего научного проекта. Каков рейтинг проблем, с которыми вы столкнулись в процессе его реализации?

– Сложность номер один – это необходимость найти и привлечь к работам достаточное количество опытных специалистов. В большом проекте на каждый крупный объект, а их десятки, требуется высококвалифицированный и опытный руководитель. У него должно быть понимание не только своей темы, но и того, как организовать работу, как ее продвигать и координировать с другими участниками. Обычно это самая сложная задача.

– Как вы ее решаете?

– Ищем и привлекаем новых специалистов, а пока удвоенная нагрузка ложится на наших людей. Многие занимают по несколько позиций, потому что опытных руководителей мало. Можно найти талантливых, способных, молодых, которые будут подхватывать, но не опытных. Специалистов со знанием нашей специфики в России не так много.

Вторая проблема – бюрократия, внутренняя и внешняя. Она нарастает во всем мире. Я работаю в CERN много лет, и там наблюдаю такую же тенденцию. Во всем мире правила ужесточаются по разным причинам (экология, безопасность, экономия, конкуренция и т. д.). В чем-то это работает, а в чем-то очень усложняет работу.

Третья проблема – это стройка. Это бич любых крупных проектов. Несовершенство законов и систем управления, тендерных процедур и др. приводит к большим задержкам. В нашем случае сроки сдвинулись на 18 месяцев. Стройка поглощает многие другие задержки, несмотря на то, что наш генеральный подрядчик Strabag – одна из лучших компаний в Европе. Проблем очень много, и не только у нас. «У меня три проблемы – стройка, стройка и стройка», – сказал мне один руководитель крупнейшего научного проекта в Европе.

– Интересно это слышать, ведь NICA – первый, но не последний megascience-проект России, ожидаются и другие, например в Новосибирске.

– Да, мы «болеем» и за проект Центра коллективного пользования «СКИФ», это источник синхротронного излучения, и, конечно, за проект электрон-позитронного коллайдера Супер С-тау фабрика. Этот коллайдер позволит с очень большой точностью измерять хорошо предсказанные явления в рамках Стандартной модели (СМ), и тем самым возможно обнаружить явления, выходящие за ее рамки. На сегодня СМ – это та священная корова современной физики, которая описывает все, что мы знаем, достаточно точно, и до сих пор отклонения от нее не найдены. Поэтому амбициозная задача любого экспериментатора – пробить брешь в СМ. Это можно сделать, обнаружив и измерив те процессы, которые предсказываются довольно точно теоретически, а это, как правило, редкие процессы. Поэтому необходимы машины, способные набрать адекватную статистику таких процессов, для того чтобы уменьшить ошибку измерения. Если будет найдено убедительное отклонение от расчетов, то это и будет указанием на Новую физику. Речь идет о прорыве за горизонты, которые мы знаем. Поэтому Супер С-тау фабрика была бы очень интересной и востребованной установкой.

Перекресток физики частиц

– В каком направлении будет развиваться физика высоких энергий?

– У ФВЭ на сегодня несколько направлений. Прежде всего, это energy frontier, то есть эксперименты при сверхвысоких энергиях. Чем больше энергия, тем ближе мы подходим к точке возникновения Вселенной и тем глубже проникаем в микромир. Это направление является главным и основным.

Второе направление – это intensity frontier, то есть эксперименты, которые проводятся с высокой светимостью и направлены на обнаружение очень редких и точно измеряемых процессов. В CERN, например, проводят подобные эксперименты в том числе и на фиксированных мишенях.

Есть и третье направление – физика тяжелых ионов. Здесь интересны не только высокие энергии, но и вполне определенные, более низкие энергии, при которых могут быть достигнуты максимальные плотности ядерной материи, такие, как в нейтронных звездах. И это как раз диапазон энергий NICA и FAIR.

Это разные области, и в каждой есть большой потенциал прорыва в Новую физику.

– В мае в Гранаде прошло значимое событие для ФВЭ, что это было за мероприятие?

– Под эгидой CERN была сформирована группа Европейской стратегии по физике частиц. В мае в Гранаде состоялся очередной симпозиум на эту тему. Руководителем этой группы назначена яркий и харизматичный профессор Галина Абрамович, бывший председатель Европейского комитета по будущим ускорителям (ECFA). В группу вошли представители всех стран-участниц CERN, стран-наблюдателей и организаций-наблюдателей, как, например, России и ОИЯИ. На симпозиуме обсуждалось много актуальных задач современной ФВЭ, одна из которых – каким будет следующее поколение ускорителей сверхвысоких энергий. В числе других задач – решение социальных и карьерных вопросов будущих поколений ученых, задачи, которые ставит перед нами общество: зеленые экологически чистые эксперименты, образование, а также пропаганда знаний – важнейшие направления, от которых в том числе зависит развитие науки, ее жизнеспособность.

– В этом смысле на проекте NICA лежит колоссальная ответственность, ведь от его репутации отчасти зависит будущее других проектов.

– Абсолютно верно, мы это хорошо понимаем, и нас очень поддерживают многие институты, с которыми мы сотрудничаем, в том числе и ИЯФ СО РАН. Мы понимаем, что мы все в одной лодке. К сожалению, примеры, когда крупные проекты дали большой старт, а потом рухнули, существуют (в Советском Союзе, США и др.) и наносят большой урон науке. Поэтому важно, чтобы любой мегапроект был успешен, и мы прикладываем к этому все усилия. К счастью, мы не одни, с нами солидарны наши коллеги из многих научных центров.

Что касается energy frontier, есть только одна задача, которая лежит на поверхности, – сделать электрон-позитронный коллайдер для того, чтобы тщательно исследовать бозон Хиггса. Речь идет о более точном измерении Стандартной модели и попытке понять ее чуть глубже. Эта задача на виду, она правильно определена. Но вот каким должен быть следующий прорыв, однозначного ответа нет. Поэтому задача группы Европейской стратегии – подготовить отчет для руководства CERN, показать важнейшие направления физики частиц, составить список Больших вопросов, показать, что делать в социальном аспекте, как популяризировать науку, решать экологические и карьерные вопросы. Отчет должен быть представлен к маю следующего года. В этом контексте есть научные вопросы, прямо касающиеся NICA, – это поиск фазовых переходов первого рода и решение спинового кризиса. На эти две задачи нацелены MPD и SPD, и они сформулированы не только нами, но и широкой научной общественностью.

«Кадровой катастрофы нет»

– Назовите три причины молодому человеку связать свою жизнь с наукой.

– Самое первое – это очень интересно. Здесь большой потенциал открытий не только научных, но и личных, ведь что может быть приятнее, чем понять то, что никто до тебя не понимал, или то, что ты сам для себя открыл. Второе – доброжелательная среда, которая позволяет плодотворно работать и реализовывать себя. Третья причина – благоприятный карьерный рост. Нигде так успешно нельзя проявить талант, как в науке. В других областях это тоже возможно, но в них гораздо больше зависит от удачи. В науке же почти все зависит от человека и его таланта.

– Вы боретесь за кадры?

– Я бы выбрал другое слово. Мы пропускаем через себя те кадры, которые есть, и выбираем лучшие. Нам этого не вполне достаточно, но кадровой катастрофы нет. У нас в Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ работает почти тысяча двести человек, и это очень много: в CERN – 2700, а масштабы CERN несоизмеримы с нашими. Но у них при этом около 20 тысяч пользователей, вот они и «делают» большую часть науки. Сами церновцы помогают, обеспечивают инфраструктуру и в определенной доле участвуют в научной программе. Это правильная структура, мы стремимся к такой же. Наша задача – не доминировать, а обеспечивать работу установок. Поэтому кадры нам нужны ограниченно, но самые лучшие. Проект должен быть настолько притягателен, чтобы к нам хотели приезжать со всего мира. Поэтому нам не нужно ограничивать наших сотрудников в работе в других научных центрах. Поток должен быть взаимным и сбалансированным. Это обмен опытом, культурами, повышение уровня работы. Такой подход дает социальный и научный подъем, создает более комфортную технологическую среду. Вот это мы и стараемся обеспечить.

Автор — Алла Сковородина

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.