От синхрофазотрона к NICA

В Дубне строят коллайдер тяжелых ионов и активизируют сотрудничество с БРИКС

Схема коллайдера NICA. Фото: ОИЯИ

Академик Виктор Матвеев, директор Объединенного института ядерных исследований в Дубне — крупнейшей находящейся на территории России международной научной организации — рассказал «Чердаку» о строительстве нового коллайдера NICA, расширении ОИЯИ и роли дубнинских физиков в открытии бозона Хиггса.

— Каковы приоритетные направления для Дубны сегодня?

— Традиционно ОИЯИ является лидером в ряде областей — в ядерной физике и физике элементарных частиц. В ядерной физике наша исторически сложившаяся сильная область — это исследование сверхтяжелых элементов, в том числе синтез новых элементов, исследование структуры сверхтяжелых ядер, которая сильно отличается от структуры и физики обычных известных нам ядер. Давнюю историю имеют и наши сильные позиции в физике частиц и физике высоких энергий.

— Какие сейчас флагманские проекты Дубны в физике частиц?

— Исторически Дубна возникла, когда был построен самый мощный на тот момент ускоритель протонов — синхрофазотрон. Он работал на основе нового принципа фазовой стабильности, который был предложен Владимиром Векслером в 1944 году. К сожалению, о работах Векслера в то время знали мало, и в мире больше известен Эдвин Макмиллан, независимо сделавший то же открытие в 1945 году. Однако сам Макмиллан всегда отдавал должное Векслеру как человеку, который первым этот принцип сформулировал.

В 1993 году в Дубне был построен первый в мире сверхпроводящий ускоритель тяжелых ионов на основе особой дубнинской технологии сверхпроводящих магнитов, и теперь эта установка — нуклотрон — стала основой нового строящегося сейчас флагманского проекта Дубны — сверхпроводящего коллайдера тяжелых ионов NICA, предназначенного для изучения явлений, протекающих в сверхплотной горячей материи.

Дубна с самого начала обладала приоритетом в создании исследовательского импульсного реактора. Так называемый ИБР — импульсный бридерный реактор — это уникальная отечественная разработка, которая возникла сразу после создания в СССР первой атомной станции. Этот реактор сейчас модернизирован и является одним из лучших реакторов для исследования в области физики конденсированных сред и ядерной физики. На базе пучков этого реактора станции работают по механизму международной пользовательской политики: свои задачи для работы на нем предлагают физики всех стран без ограничений, и специальный международный комитет отбирает самые лучшие предложения, которые получают возможность работать на пучках.

— Как развивается дубнинская теоретическая школа?

— ОИЯИ обладает, возможно, самой большой в настоящее время лабораторией теоретиков. Вообще, теоретики Дубны внесли большой вклад в то, что называется сейчас Стандартной моделью в физике элементарных частиц. Один из базовых принципов Стандартной модели — спонтанное нарушение калибровочных симметрий, лежащее в основе этой теории, — был предложен в работах Николая Николаевича Боголюбова. Мировая наука отдает ему должное за перенос понимания этого явления из физики конденсированных сред, из физики сверхпроводимости или сверхтекучести в физику элементарных частиц.

На основе этой идеи Хиггс и Энглер и построили модель бозона Хиггса. Такое сложное понятие, как цвет кварка — квантовое число, которое лежит в основе так называемого конфайнмента (удержание кварков в нуклонах), было основано на гипотезе, которая была сформулирована в Дубне. Его введение помогло решить очень сложную проблему статистики кварков. С одной стороны, кварки — это частицы, которые имеют полуцелый спин, то есть являются фермионами. И для них должен действовать принцип Паули: нельзя иметь в одном состоянии два идентичных фермиона. А наблюдаемая система адронных резонансов и адронных состояний показывала, что кварки как бы нарушали этот принцип. И как раз это противоречие было решено введением нового квантового числа, называемого цветом. Это было сделано в Дубне. Поэтому интеллектуальный вклад теоретиков Дубны в Стандартную модель очень значителен.

— Каков уровень заинтересованности стран-участниц в Дубне на фоне других международных мега-проектов?

— В 2010 году полномочные представители стран в ОИЯИ — это высший орган управления институтом — приняли решение, которое потом было названо семилетним планом развития. Невзирая на трудные времена, экономически сложные для многих стран, было принято решение осуществить амбициозную программу развития и модернизации основных базовых установок института и тем самым сохранить востребованность Дубны для международного сообщества и, в первую очередь, для стран-участниц.

Этот план, конечно, предполагал и значительные материальные вложения. И страны приняли решение о ежегодном — в течение семи лет — увеличении бюджета института на 15%. Хотя финансовая ситуация в мире все эти годы остается непростой, страны выполняли и выполняют взятые на себя обязательства, поэтому бюджет института вырос до такой степени, что реально стало возможно активно реализовывать задачи семилетнего плана, который предполагает серьезную модернизацию наших важнейших установок. Международное сообщество убедилось в серьезности наших намерений, и поэтому интерес к связям с институтом начал возрастать.

Флагманский проект семилетнего плана развития — строительство коллайдера тяжелых ионов NICA, на котором будут изучать кварк-глюонную плазму — состояние, в котором все вещества во Вселенной были сразу после Большого взрыва. Именно к этому проекту хотят присоединиться иностранные коллеги, особенно это касается сотрудничества со странами БРИКС — Китаем, Индией, Бразилией. Дубна испытывает наплыв физиков оттуда, ежегодно проводится несколько конференций в таком формате. На официальном уровне диалог ведется с послами этих стран.

Схема коллайдера NICA. Фото: ОИЯИ


— Планирует ли ОИЯИ расширяться?

— Мы надеемся, что в самом ближайшем будущем будет происходить расширение границ сотрудничества для Дубны. Сейчас мы насчитываем 18 стран-участниц и шесть ассоциированных членов — Германия, Италия, Венгрия, Сербия, Южная Африка, Египет. ЮАР и Египет очень активно участвуют в работе ОИЯИ, очень много присылают молодых людей, чтобы мы подключили их к исследованиям. Недавно мы принимали в Дубне посла Египта, который рассказал, что в научных учреждениях Египта убеждены, что им нужно становиться полноценным участником ОИЯИ. То есть мы в буквальном смысле объединяем народы.

— Как сказывается на участии в ОИЯИ политическая ситуация вокруг Грузии и Украины?

— В 2008 году, несмотря на сложную обстановку вокруг Абхазии и Южной Осетии, Грузия, осознавая важность своего участия в ОИЯИ, продолжала скрупулезно выполнять все свои обязательства. Менялись правительства, приходили новые полномочные представители правительства Грузии в ОИЯИ или члены ученого совета. Но все они выражали чрезвычайную заинтересованность в сохранении наших связей.

Сейчас обстановка на Украине очень сложная, но Украина сохраняет свое членство, и мы делаем все возможное, чтобы сохранить все важное для продолжения нашего сотрудничества. Да, у Украины сейчас есть проблемы с выплатой членских взносов, потому что экономическая ситуация в стране крайне неблагоприятная. Но важность сохранения этих связей осознается и Россией, и Украиной, и мы совместно делаем все возможное, чтобы сохранить уровень сотрудничества: принимаем студентов и аспирантов, проводим конференции. И это есть залог того, что научные связи не прервутся, и, когда создадутся условия, мы будем впереди процесса восстановления и межгосударственных связей.

— Ощущает ли Дубна достаточную государственную поддержку?

— ОИЯИ является уникальным, единственным пока для нашей страны примером международной организации на нашей территории, деятельность которой не опирается на политические принципы. Наши права, льготы, преференции, даже иммунитеты очень хорошо защищены соглашением между ОИЯИ как международной организацией и правительством Российской Федерации. Это соглашение было ратифицировано в свое время как федеральный закон. Это было в 1999 году, а введен в действие указом президента этот закон был в первый рабочий день тогда и.о. президента Владимиром Владимировичем Путиным 2 января 2000 года. И мне приятно — не просто как российскому гражданину, но как представителю международной организации — констатировать, что этот закон выполняется неукоснительно, и мы обладаем всей необходимой независимостью, понимая при этом, что мы приносим большую пользу России тем, что мы являемся одним из эффективных механизмов интеграции науки России, как и науки других стран-участниц, в лучшую международную науку, в международные программы.

— Расскажите о дубнинском объединении RDMS и его роли в работе Большого адронного коллайдера.

— RDMS CMS (эксперимент «Компактный мюонный соленоид») — объединение физиков России и стран-участниц Дубны началось более 20 лет назад, и теперь мы знаем, что это было очень мудрое решение — создать такую форму сотрудничества. Предложение исходило от Мишеля делла Негра, руководителя начинающего свое развитие объединения CMS, построившего одноименный эксперимент на БАК и сейчас успешно на нем работающего, а также дубнинских физиков, в частности Игоря Голутвина. Идея состояла в том, чтобы объединить усилия небольших групп физиков из институтов России и стран-участниц Дубны, чтобы можно было взять на себя ответственность за достаточно значительную часть установки. Для этого люди должны быть объединены единой логикой, пониманием научной задачи, которую нужно решить. И такой вклад был бы очень значительным взносом в общую логику создания этой уникальной установки — CMS.

Выяснилось, что в своем развитии эта идея оказалась очень успешной. Находясь сейчас в Болгарии, мы слышали наших болгарских коллег, в частности Лачезара Костова, который является полномочным представителем правительства Болгарии в ОИЯИ, что для Болгарии, которая является страной Европейского союза и потому входит в CERN, быть в ОИЯИ очень важно. Потому что, находясь в таком объединении, как RDMS, они способны внести более значимый вклад в программы CERN. Без этого относительно небольшое количество физиков Болгарии были бы «растворены» в огромных коллективах и не имели бы своего лица. А Дубна позволяет создать такие объединенные международные команды, в которых каждая группа может внести значимый вклад.

Руководство CERN тоже давно осознало, что Дубна играет очень важную роль, не просто внося вклад в один из экспериментов, а создавая культуру объединения национальных групп в большие всесторонне — теоретически и методически, экспериментально — подготовленные коллективы. Поэтому в прошлом году совет CERN принял решение придать ОИЯИ статус международной организации-наблюдателя в CERN и принял предложенный ОИЯИ статус международной организации-наблюдателя в ОИЯИ. Этот взаимный жест есть признание большой взаимной полезности организации, что помогает и в реализации программ CERN, и в реализации программ ОИЯИ.

Мне кажется, это иллюстрирует верность мысли, которую выразил генеральный директор CERN Рольф Хойер. Он всегда говорит, что в наше время в физике частиц не может существовать проектов амбициозных, значимых в одной стране. Значимые проекты должны быть востребованы всем международным сообществом, поэтому не имеют большого будущего проекты, предложенные или ограниченные узким составом участников. Современные проекты объединяют всех заинтересованных физиков мира и позволяют сконцентрировать весь интеллект и все знание в каждой конкретной области.

Конечно, такого рода сотрудничество всегда содержит в себе элемент конкуренции. В отношении, например, восприятия современной культуры развития направления, его видения. Но в большинстве случаев мы являемся стратегическими партнерами.

Сейчас, когда фаза строительства БАК завершена, RDMS проходит новое испытание. Те задачи, которые были поставлены много лет назад, успешно решены, что очень приятно осознавать. Объединение RDMS обеспечило ту ответственность, которую на себя взяло. И теперь перед ним стоят гораздо более сложные задачи, которые должны быть решены на многолетнюю перспективу. Есть и ближайшие задачи, но они являются частью того движения, которое намечено на период до 2030-х годов как минимум. И, конечно, это новое испытание, через которое мы должны пройти и доказать, что формула объединения национальных групп физиков стран-участниц Дубны, возможно включая и другие страны, является наиболее эффективной формой участия в крупных международных проектах. Я верю, что у RDMS большое будущее.


ОИЯИ — международная научная организация, основанная в 1956 году. Институт базируется в подмосковной Дубне и объединяет специалистов по различным отраслям ядерной физики, физики частиц и физики высоких энергий из стран бывшего СССР и Организации Варшавского договора. В 50-е годы именно в ОИЯИ строились самые мощные работавшие на переднем крае науки ускорители, а сегодня институт знаменит синтезом новых сверхтяжелых элементов таблицы Менделеева.
Теги:

Читать еще на Чердаке: