Физик: в ЦЕРНе готовят открытие, которое затмит бозон Хиггса

В Большом адронном коллайдере ученые подтверждают высокое интеллектуальное состояние нашей цивилизации.

Видео дня

В конце февраля Большой адронный коллайдер ушел на "long shutdown" - длительные каникулы, во время которых БАК подвергнется серьезному апгрейду, прежде всего, в плане удвоения энергии – с 8ТэВ до 14ТэВ.

Позади – сенсационное и ожидаемое открытие бозона Хиггса, мировое признание, множество наград. И все же: выполнили ли физики ЦЕРНа свою главную миссию? Какие эксперименты будут проводить в БАКе после апгрейда? Будут ли изучаться такие традиционно популярные в среде обывателей вопросы, как путешествие во времени, антиматерия и темная материя? И, наконец, не уничтожит ли модернизированный БАК все человечество?

На эти вопросы в ходе пресс-конференции в "Обозревателе" ответил заведующий отделом физики высоких плотностей энергии Института теоретической физики им.Боголюбова НАН Украины, сотрудник ЦЕРНа Геннадий Зиновьев.

-Самым ожидаемым был ответ на вопрос о существовании бозона Хиггса. За последние месяцы в ЦЕРНе звучали заявления о том, что физики почти уверены в существовании этой частицы. Тем не менее, стопроцентной гарантии не давал никто. Можно ли сейчас утверждать, что существование бозона Хиггса подтверждено на все 100%?

-ЦЕРН был осторожен – и понятно, почему. Но сегодня ЦЕРН смеет утверждать, что частица, которая открыта – с вероятностью 98-99% бозон Хиггса Стандартной модели. Сегодня можно утверждать, что это и есть тот самый бозон Хиггса, который был предсказан тремя группами исследователей.

Но почему это занято довольно много времени? Потому что одно дело – измерить массу, набрать статистику, а другое дело – проверить также и свойства этой частицы, ее взаимодействие с другими частицами, а это довольно сложная штука. Стандартная модель настолько великолепна, настолько завершена и настолько прекрасна, что она все эти вещи позволяет вычислять.

-То есть с вероятностью 98-99% подтверждена Стандартная модель?

-Это правда.

-Но остается 1-2%...

-Они всегда есть. Это связано с ошибками измерения.

-На предыдущей пресс-конференции вы говорили о том, что увеличение мощности коллайдера до 14ТэВ никак не скажется на экспериментах по бозону Хиггса.

-Я в этом почти уверен. И я думаю, что специалисты, которые работают в этих коллаборациях, вряд ли скажут что-нибудь другое.

-Значит ли это, что после апгрейда коллайдера эксперименты, связанные с бозоном Хиггса, просто прекратятся?

-Это сложный вопрос. Это открытие, которого ждали и которое должно было подтвердить исключительное высокое интеллектуальное состояние нашей цивилизации (смеется). И в принципе так и оказалось. Предсказания такого сорта выглядят предсказаниями на грани человеческих возможностей.

Физики работали и своего добились, но что дальше – не очень понятно. Но я припоминаю высказывание, сделанное Уильямом Томпсоном в районе 1900 года о том, что в физике никакого открытия сделать уже нельзя – единственное, что возможно, это сделать все более и более точные измерения.

Если мы вспомним великие открытия, которые получили Нобелевские премии – это действительно революционные открытия. Но если вдуматься, то окажется, что они действительно были сделаны только из-за того, что мы увеличивали точность измерений. Поэтому ожидать, что все это закончится, не стоит.

-Кто следующий на "очереди" за открытиями?

-В БАКе есть 4 больших коллаборации – LHCb, CMS, ATLAS, ALICE. Первые три свою миссию выполнили – они сделали великое открытие, они достигли успеха и даже получили премии. Но коллаборация ALICE, в которой я работаю, открытия, которое все ожидали – кварк-глюонная плазма – еще не сделала.

Поэтому, когда в ЦЕРНе и в Евросоюзе обсуждался вопрос – что же дальше, как дальше развивать фундаментальные исследования – оказалось, что европейские чиновники настолько прониклись идеей важности фундаментальных исследований, что решили поддержать, прежде всего, ALICE, потому что там ситуация пока полностью не ясна.

-В чем будет заключаться помощь Евросоюза?

-Прежде всего, в создании программ, которые бы позволили многим странам участвовать в работе в ЦЕРНе на самых прогрессивных, самых передовых экспериментальных установках. Грубо говоря, речь идет о финансировании программ, чтобы тем самым интенсифицировать креативную составляющую деятельности всех ученых.

-Поможет ли удвоение мощности БАКа в экспериментах в ALICE?

-Повышение мощности до 14ТэВ повлияет на эксперименты, но мы пока не знаем, каким образом. Стадия, появление которой мы ожидали на этом уровне, уже пройдена, и никаких серьезных изменений в тех характеристиках, которые мы умеем мерить, мы не получили. Поэтому, возможно, мы действительно достигли какого-то порога, когда повышение энергии может привести к скачкообразным изменениям состояний объекта, который мы получаем – тогда это будет архиинтересно.

Но проблема кварк-глюонной плазмы – это не только проблема создания нового состояния вещества. Это еще и проблема того, что такое физический вакуум. Это основа всей фундаментальной физики, и разобраться в том, что это такое – необыкновенно важно.

-Можно ли ожидать, что открытие, которое будет сделано в коллаборации ALICE, перекроет открытия, сделанные за все время существования БАКа?

-Безусловно, я бы хотел, чтобы это было так (смеется). И в этом смысле мой ответ положительный – можно.

-В чем заключается текущий апгрейд БАКа?

-Все сверхпроводящие магниты будут подвергнуты инспекции, чтобы было понятно, насколько хорошо они работают, каков их запас надежности до очередного long shutdown, который планируется провести в 2017-2018 годах.

Но на самом деле это не проблема ускорителя. Ускоритель и его состояние потрясло всех. Качество работ, которое было достигнуто – невероятно. Были достигнуты параметры по светимости, которых никто не ожидал, устойчивость работы была такой, что никто этого не ожидал на ближайшие годы. Поэтому никто не ожидает больших проблем с ускорителем. Думаю, все человечество должно быть благодарно инженерам, в том числе и нашим украинским, которые работают в ЦЕРНе – то, что они делали в технологической части, очень существенно.

Но есть проблемы с детекторами, которые измеряют результаты столкновений. Это не проблемы, связанные с тем, что они плохие. Речь идет об их естественном старении, поскольку многие из поддетекторов работают в зоне максимального излучения. Ясно, что есть серьезные радиационные повреждения, какие-то части не работают.

Апгрейд детекторов будет состоять не просто в удалении и замене этих частей, а в том, что будет изменена конструкция этих частей. Потому что то, что мы делали тогда, было на уровне технологий конца 1990-х годов, а сегодня мы должны поставить объекты на уровне технологий, как минимум, 2010 года. Это реальное улучшение.

-То есть в эти дни фактически строится новый коллайдер?

-Чтобы строить новый коллайдер, нужно имплементировать новые принципы ускорения. Сейчас же мы достигаем того, что было спроектировано в самом начале. Поэтому сказать, что это новый коллайдер, нельзя. Это старый коллайдер, который доводится до предельных показателей.

Но что касается детекторов, в каком-то смысле это будут действительно новые системы.

-Как насчет предельных показателей светимости пучка?

-Она была достигнута. Это было невероятно – значение 10 в 33 степени было достигнуто в конце прошлого года. Не думали, что на этой машине можно такого достичь. На новой машине значение будет большим. Такой показатель, как светимость, сильно ускоряет получение новых результатов, потому что события, которые интересуют экспериментаторов, - редкие события. Чтобы сделать хорошую статистику, их нужно иметь много, а сделать это можно только на ускорителе, у которого очень хорошая светимость.

-Что ожидают от БАКа на энергиях 14ТэВ?

-Точные измерения в некоторых случаях можно сделать и на пучках не столь высокой энергии. В то же время поиск суперсимметричных партнеров, в отличие от поиска бозона Хиггса, был неуспешным, и он будет продолжаться.

Но что это может дать с точки зрения фундаментальных открытий? Безусловно, это проблема темной материи. Это одна из проблем, которые сегодня все больше и больше возбуждают специалистов.

-Еще одна тема, которая возбуждает – антиматерия.

-Это вещь, которая, безусловно, будет исследоваться в ЦЕРНе в самых разнообразных экспериментах и в самых разнообразных конфигурациях. Во-первых, с точки зрения проверки глобальных симметрий: почему случилось так, что мы живем в мире, где есть частицы, но нет античастиц. Когда, на какой стадии возникновения Вселенной произошло это разделение?

Как вы знаете, главная проблема антиматерии не в том, чтобы ее создать, а в том, чтобы ее удержать. Антиматерию можно сгенерировать в достаточном количестве, но как ее удержать? Нет контейнеров, "тары" нет. Обычная "тара" просто саннигилирует с антиматерией, и в результате может быть плохо. Но ЦЕРН, безусловно, нацелен на это очень серьезно и будет продолжать этим заниматься.

На это настроены две большие коллаборации и коллаборация, которая специально этому посвящена – LHCb. Есть возможности подобного сорта и у ALICE – она тоже будет заниматься проверкой глобальных симметрий.

-Популярная тема у писателей-фантастов – путешествия во времени. Изучают ли эту тему в ЦЕРНе?

-Теоретические схемы существуют. Даже с учетом того, что все ясно с Хиггсом. Если бы Хиггса не было, тогда получила бы достаточно серьезные основания идея того, что физика лежит за пределами Стандартной теории и она, возможно, связана с существованием дополнительных измерений. Это ничуть не снято с повестки дня. Эта тема будет продолжать развиваться усилиями не писателей-фантастов, а реальных физиков-теоретиков и экспериментаторов.

-Хотелось бы поговорить об Украине в ЦЕРНе. На сегодняшний день Украина не является членом ЦЕРНа.

-Да, мы по-прежнему находимся на дороге ассоциированного членства. Решение об ассоциированном членстве Украины в ЦЕРНе было принято еще в прошлом году. Но я могу твердо сказать одно: все это находится под четким контролем директора ЦЕРНа Рольфа Хойера. Я часто встречаю его в церновской столовой, он подходит ко мне, похлопывает по плечу и спрашивает: "Ну как?"

Я все-таки надеюсь, что в конце года все документы будут созданы. Хотя, конечно, процесс этот в Украине оказался более долгоиграющим, чем ожидалось.

-Что такое ассоциированное членство? Что это за формат взаимодействия с ЦЕРНом?

-Формально это дает очень много Украине в плане доступа к экспериментальным установкам, в плане участия в экспериментах. Это дает нам доступ ко всем образовательным и научным программам, и самое главное – дает возможность украинской индустрии на равных правах с западными странами участвовать в создании установок.

Нам предстоит апгрейд, и Украина в состоянии делать многие вещи, в частности, по внутренней трековой системе, на более высоком уровне, она может выступить со своими предложениями, и они должны быть рассмотрены.

Раньше для того чтобы участвовать, нам нужно было доказывать уникальность нашей технологии, а это была адова работа. Вы не можете себе представить, что это такое – не имея денег, возить людей по Европе, по всем монстрам военной индустрии Франции, показывать, как это работает и доказывать, что это можно сделать. Но сейчас этого не нужно будет делать. Сейчас украинские предприятия будут иметь право и разрешение участвовать в создании соответствующих производств. Это очень серьезное преимущество за те платежи, которые Украина будет делать на правах ассоциированного членства.

За ассоциированное членство нужно платить фиксированную сумму в год, намного меньшую, чем в случае полноправного членства, когда сумма ежегодного взноса вычисляется исходя из ВВП страны. Поэтому линия, которую заняло руководство Агентства по инновациям и развитию, правильная: нет смысла торопиться с тем, чтобы становиться полноправным членом, потому что возможность доступа к экспериментальным установкам у нас будет, но при этом нам не придется платить очень большие деньги.

К полноправному членству мы еще не готовы во многих отношениях. Нужно отладить систему, структуру, с тем, чтобы она работала. Прежде всего, мы должны заботиться о том, чтобы собрать группу молодежи, специалистов высокого класса, которые будут в состоянии работать на этих установках.

Но Украина – на правильном пути.

-Longshutdown-2 произойдет в 2017-2018 годах. Чему он будет посвящен?

-Он будет посвящен не столько замене, сколько постановке новых узлов в детекторы – будут сделаны новые поддетекторы. Это серьезная работа, в которой Украина может себя серьезно проявить в очередной раз. Необходимо будет сделать кристаллы, которые умеют делать на Украине. Это вопрос, скорее, технический, который продвинет науку, потому что измерения можно будет делать с большей точностью.

Хотя, конечно, есть и другая дорога, которая связана с тем, что физики должны развивать новые принципы ускорения, и они это делают. Новые принципы ускорения позволят получить очень высокие энергии, но на машинах более компактных и с более интенсивными пучками. Еще одна дорога – строить машины, которые будут ускорять другие объекты, например, мюоны. И, конечно, есть проект строительства нового коллайдера, который в окружности будет 80 километров (окружность БАКа – 27 километров – Т.Г.). Но это пока бумажные проекты, которые не прорабатывались до конца, но они обсуждаются.

-Традиционный вопрос, касающийся безопасности коллайдера. Очень многие обыватели боятся, что БАК может спровоцировать, как минимум, неприятности, как максимум, привести к гибели человечества. Стоит ли опасаться?

-Сразу же скажу: не стоит. Мы к этому вопросу обращались не раз. Если черные дыры и будут рождаться, то они будут маленькими и очень быстро будут распадаться. Все, что связано с возникновением неуправляемых процессов, безусловно, будет блокироваться самой системой безопасности, которая существует в ЦЕРНе.

-Но все-таки энергия возрастет в два раза…

-Да. Но мы же делаем это не вслепую. Теоретические оценки того, что будет происходить при этих энергиях, сделаны. Мы приблизительно знаем, какие массы будут рождаться, какие процессы будут идти, с какой скоростью. Ничего такого, что представляло бы какую-то опасность при следующем рывке Адронного коллайдера к высотам своих запроектированных энергий, мы не ожидаем.

То, что мы сегодня понимаем, гарантирует нам, что ничего такого не будет.

Читайте новости по итогам пресс-конференции:

После апгрейда коллайдер займется поиском "тары" для антиматерии – физик

БАК займется путешествиями во времени и черными дырами - физик

В ЦЕРНе ждут открытие, которое затмит бозон Хиггса

В 2017-м ЦЕРН обзаведется новым коллайдером

Россия обогнала Украину в интеграции с ЦЕРНом

Смотрите видеосюжеты:

Коллайдер: открытия в АЛИСЕ могут затмить бозон Хиггса

Физики на 99% уверены в бозоне Хиггса

После апгрейда коллайдер займется темной материей

Смотрите полную версию видеозаписи пресс-конференции