Анастасия Долгошева

Общество 06 марта 2017

Физики в поисках очарования

В следующем году БАК, крупнейшая в мире лаборатория, остановится. И вновь заработает в 2020-м, с модернизированным оборудованием. Интенсивность столкновений частиц вырастет в 10 раз, притом что и на нынешних мощностях удается «воссоздавать» первые микросекунды жизни Вселенной. То есть получать вещество, в миллион раз горячее, чем центр Солнца, и плотнее нейтронных звезд.Сейчас в Лаборатории физики сверхвысоких энергий СПбГУ создают детекторы, которые будут работать на усовершенствованном коллайдере. Но руководитель лаборатории Григорий ФЕОФИЛОВ рассказал не только об этом.

Фрагмент детектора для Большого адронного коллайдера.
ФОТО предоставлено СПбГУ

- Григорий Александрович, интенсивность столкновений частиц увеличится десятикратно - что это означает?

- Что все причастные к этой работе забегают в 10 раз быстрее. Это как в «Алисе в Зазеркалье»: чтобы куда-то попасть, надо бежать быстрее.

Если серьезно - возрастет не только интенсивность столкновений частиц, но и увеличится интенсивность накопления и обработки данных. То, что требовало года для измерений, будет измерено за месяц.

Сотрудничеству нашей лаборатории с ЦЕРН (Европейская организация по ядерным исследованиям, в комплекс ускорителей которой входит Большой адронный коллайдер. - Ред.) уже 24 года. В 1992-м коллайдер только разрабатывался, и ученые со всего мира вносили свои предложения по экспериментальным установкам. И вот, представьте: коллектив ученых и инженеров из СПбГУ и городских НИИ и предприятий (ЦКБ машиностроения, Института метрологии им. Д. Менделеева, «Гранита», «Авангарда», «Светланы») предлагает свою концепцию системы центральных детекторов. Тех самых, что окружают сегодня точку встречи двух сталкивающихся пучков ионов свинца, разогнанных коллайдером почти до скорости света. И именно эта концепция прошла через международный конкурс и была одобрена в ЦЕРН!

Потом почти 15 лет создавалась сама установка, в работе участвовали 15 институтов из разных стран, в том числе мы.

Увеличенная интенсивность столкновений откроет недостижимые ранее возможности исследовать редкие процессы. Но для этого нужны и новые идеи, и новые детекторы. В прошлом году университетская лаборатория выиграла грант Российского научного фонда (РНФ), и прямо сейчас наша молодежь трудится над детекторами будущего. Они будут «улавливать» распады короткоживущих частиц, которые содержат в себе charm-кварк.

- На конкурсе переводчиков юные гуманитарии недоумевали: какой «шарм», какое «очарование» может быть у кварка?

- Да, хорошее название, «очарованный кварк».

Он в сотни раз тяжелее кварков, из которых состоит обычная материя. Сейчас мы занимаемся «поиском очарования» - ищем и регистрируем частицы, содержащие этот очарованный кварк. Такая частица распадается практически сразу после рождения, но с ее помощью можно буквально «просвечивать» вещество, в виде которого материя пребывала в первый миг после Большого взрыва и которое мы умеем воссоздавать на коллайдере.

- Вы недавно вернулись из Дармштадта с международного форума европейского комитета по ядерной физике NuPECC - что там обсуждалось?

- План развития ядерной физики на следующие 10 лет. Именно на этом форуме ученые из разных стран формулируют для Европейского совета (высший политический орган Евросоюза. - Ред.) направления в физике, которые стоит финансировать.

Обсуждались физика реакторов, новые источники энергии для космических аппаратов, трансмутация ядерного топлива, проблемы и будущие фундаментальные исследования по ядерной физике и физике высоких энергий, новые ускорители...

- А что-нибудь к «земному» поближе?

- Медицина. В нескольких странах Европы и Японии уже работают онкологические центры адронной терапии (облучение адронами намного прицельнее и более эффективно, чем в привычной лучевой терапии. - Ред.). Это «проросло» из опыта работы на коллайдере.

В Петербурге сейчас создается коммерческий центр протонной терапии (должен стартовать в четвертом квартале 2017 года. - Ред.). Это очень хорошо. Но я настаиваю: нужен именно государственный региональный центр адронной терапии. С оборудованием на мировом уровне, с лечением как пучками протонов, так и ядрами углерода (последние - вообще подарок природы).

Центр должен опираться на сеть диагностических кабинетов с комплексом современных установок, работающих во всем регионе. Нельзя думать: купим протонный ускоритель, нажмем кнопку - и все. Нужно осваивать протоколы лечения - а они европейские; врачам нужно стажироваться в европейских центрах и возвращаться, чтобы уже здесь лечить, исследовать, готовить кадры. Для этого в Петербурге должен быть не просто центр мирового уровня, но с научной и образовательной составляющими. А их могут дать только университеты и институты.

Еще недавно об адронной терапии говорили как о передовом рубеже, но она работает с локализованными опухолями, а на NuPECC обсуждалась терапия при метастазах. Их облучение определенными частицами с соблюдением некоторых условий активизирует иммунные механизмы. И организм борется с метастазами сам. Уже есть успешные примеры из клинической практики!

Это пример вложения «долгих денег» в европейскую фундаментальную науку и исследования. Адронная терапия не могла принести сиюминутную прибыль, зато теперь спасает жизни.

К сожалению, сейчас в российских исследованиях - и фундаментальных, и прикладных - упор делается на гранты...

- В противовес тому, чтобы на постоянной основе финансировать научные школы?

- Научные школы развиваются десятилетиями, их стабильность требует долгосрочных программ. А в случае грантов коллективы собираются под одну задачу и на ограниченный срок. Гранты - хорошо, но их очень немного, вполне достойный может не получить грант - и не сможет работать над важной темой.

Гранты сопровождаются колоссальной бюрократической нагрузкой и жесткими условиями: к примеру, нельзя ездить в командировки, не относящиеся напрямую к грантовой теме, а ведь в науке не знаешь, какое направление выстрелит завтра.

А как быть с инициативными научными проектами? С междисциплинарными? Но самое тревожное - преобладают мелкие гранты, а они на песчинки разбивают долговременные перспективные исследования.

- Президент подписал указ о стратегии научно-технического развития России до 2035 года, это должно что-то изменить?

- В указе есть важное утверждение: «Поддержка фундаментальной науки как системообразующего института долгосрочного развития нации является первоочередной задачей государства». В СПбГУ сейчас анализируют стратегию, чтобы учесть ее в научной политике Университета. Но чтобы стратегия заработала, нужно проанализировать факторы, мешающие движению вперед.

Один из таких факторов, повторю, сильнейшая бюрократия. Оформление только одной заявки (и всего лишь дающей шанс получить поддержку на участие в конференции) может занять до 3 - 4 часов. Время ученого просто съедается.

Кроме того, даже при наличии гранта трудовое соглашение с ученым заключается не более чем на год. Но сложность эксперимента в физике высоких энергий сейчас такова, что только стабильная поддержка уже работающих коллективов обеспечит и развитие новейших методик и установок, и подготовку специалистов.

Крайне нужны программы господдержки университетов - участников долгосрочных международных проектов класса «мега-сайенс», ведь Россия уже много вложила в это — и деньги, и идеи, и не должна упускать инициативу. Я говорю о проектах на Большом адронном коллайдере, на новом коллайдере FAIR в Германии, на российском коллайдере НИКА в Дубне, о мегапроекте высокопоточного нейтронного реактора ПИК научного центра «Курчатовский институт» в Гатчине...

Их значимость была подтверждена на форуме NuPECC, а какая экспертиза может быть требовательнее?

- А что, российским ученым приходится проходить дополнительные экспертизы?

- В стране действует система тендеров, в том числе в науке. Как защита от злоупотреблений. Но в некоторых сферах тендер неуместен. Если именно определенный коллектив когда-то предложил идею детектора, выиграл международный конкурс, разработал установку, которая работает на Большом адронном коллайдере, - кто лучше этот детектор модернизирует?

- Что еще «не так»?

- Есть серьезные нестыковки на уровне государственных документов. К примеру, последние три года между ЦЕРН и Россией нет нормального соглашения, поэтому случаются абсурдные ситуации: мы в Университете делаем что-то, что должно быть установлено на БАК после его модификации, но, по закону, не можем вывезти за границу то, что сделано за бюджетные деньги. Только если вывозить «с возвратом» - допустим, на выставку. Или если продавать по валютному заказу извне, но у нас, повторю, бюджетные средства.

Раньше действовало отдельное соглашение между ЦЕРН и правительством РФ, но прежний состав Минобрнауки не подготовил новое соглашение и не продлил старое. И вот мы сделали комплект приспособлений, а как его доставить в Швейцарию?

- А комплект приспособлений - что это за штуковина?

- Внешне - несколько «железок», стальных матриц длиной полтора метра. Они нужны для изготовления очень прочных и сверхлегких углекомпозитных структур для установки детекторов нового поколения.

И вот в ЦЕРН ждут, но я же не могу контрабандой перевезти эти штуковины через границу! Их делают по договору с Курчатовским институтом, и первым делом они должны быть отправлены в Москву. А оттуда им тоже ходу нет в Женеву, потому что нет соглашения.

К счастью, у мудрых курчатовцев оказался еще действующий договор с ЦЕРН, а в нем - пункт о передаче оборудования. Мы выстроили цепочку из соглашений, соединяющих СПбГУ, Курчатовский и ЦЕРН, и комплект был официально отправлен. И пошел в зачет вклада России в модернизацию установки. Но на это ушло четыре месяца!

И в аналогичных условиях оказались все российские институты, работающие над новыми детектирующими системами для БАК... Будем надеяться на перемены к лучшему.

- Вот так делается мировая наука.

- Но что греет: в лаборатории почти каждую неделю - молодежные семинары, идет поток уникальных физических данных, ведется анализ, разрабатываются оригинальные теоретические и модельные подходы.

По гранту РНФ наша молодая команда готовит поиск так называемых дальних корреляций с участием тяжелых кварков в эксперименте NA61/SHINE на Большом адронном коллайдере. Грядущим летом на Школу молодых талантов в итальянский Центр им. Этторе Майораны мы рекомендуем с докладами о новейших результатах Андрея Ерохина и Андрея Серякова. А в феврале молодой кандидат наук Игорь Алцыбеев докладывал результаты в США на международной конференции «Кварковая материя-2017», причем от имени всей международной коллаборации ALICE (один из экспериментов на БАК. - Ред.), в которую входят 1700 ученых со всего мира.

Это я к чему: чтобы сохранять и приумножать наши научные приоритеты, чтобы воспитывать талантливую молодежь, нужны всего две вещи. Первая - свобода научного поиска. Вторая - «не перекрывать кислород». А управление наукой должно пониматься не как администрирование, а как создание условий.