Физик: в коллайдере можно нажать кнопку и всё остановить

В конце февраля БАК перестанет "светиться"

Видео дня

В конце февраля Большой адронный коллайдер остановят на 20 месяцев. За это время БАК модернизируют и переведут на максимальную мощность – 14 ТэВ (сегодня он работает на восьми).

Но "longshutdown" коллайдера не означает, что физики отправятся на долгосрочные каникулы. Масштабы уже проведенных экспериментов поражают – поражает и объем информации, полученной в ходе их проведения. Именно анализом этих результатов и займутся ученые, пока БАК будут реконструировать и обновлять.

О результатах работы самого большого в мире ускорителя заряженных частиц в 2012 году, об успехах в поиске "частицы бога" - бозона Хиггса, о новом состоянии вещества, полученном в БАКе, а также о безопасности машины, работающей на "переднем фронте" физической науки в пресс-центре "Обозревателя" рассказал заведующий отделом физики высоких плотностей энергии Института теоретической физики им.Боголюбова НАН Украины, представитель Украины в ЦЕРНе Геннадий Зиновьев.

-Какими достижениями может похвастаться БАК за 2012 год?

Геннадий Зиновьев: Результаты впечатляющие. Прежде всего, это история с бозоном Хиггса. Мы все говорили о том, что Хиггс был открыт, но все мы также предупреждали о том, что не очень ясно, есть ли это стандартный Хиггс, есть ли это Хиггс Стандартной модели. И этот вопрос требует серьезных разъяснений, требует времени, накопления статистики и более детального анализа данных.

Как вы знаете, две коллаборации – CMSи ATLAS– наблюдали эту частицу, но есть небольшое различие в массе этого состояния. На первый взгляд, это может показаться совершенно пустым моментом, который нет смысла обсуждать, а может оказаться и совсем не таковым.

Несмотря на то, что эксперимент необыкновенно сложный и необыкновенно точный, где вся оснастка и вся измерительная аппаратура работает на пределе современных технических возможностей, тем не менее, любое измерение всегда имеет некую ошибку, некий разброс, и может оказаться, что это просто особенность измерений. Но может оказаться совсем не так. Может оказаться, что на самом деле открыты две частицы, близкие по массе, а может быть, даже идентичные по массе. Вот тогда это будет открытие еще более ошеломляющее, чем открытие Хиггса.

Этот вопрос заставил теоретиков очень сильно напрягаться, появилось очень много всякого рода спекуляций, объяснений. Напряжение нарастает, потому что это означает, что мы можем оказаться на пороге открытия новой физики.

Второй момент состоит в том, что были открыты состояния, которых никто не видел. Это так называемые b-кварки, которые требуют более детального анализа – укладываются ли они в существующую схему или не укладываются.

Что касается вопросов, связанных с открытиями коллаборации LHCb, там тоже обнаружены некоторые распады, которые свидетельствуют о том, что, может быть, мы находимся на дороге понимания того, откуда берется частица и античастица, почему в нашем мире существует только частица и нет античастицы.

И, конечно, то, что меня больше всего волнует и беспокоит – это проблемы, связанные с так называемой кварк-глюонной плазмой. Здесь тоже было сделано очень много работ, некоторые из этих работ заставляют серьезно задуматься и может быть даже подумать об изменении парадигмы ядерной физики.

Наши идеи о том, что кварк-глюонная плазма представляет собой свободно движущиеся объекты, кажутся не совсем подходящими. Мы думали, что это будет именно так, но то, что удалось зарегистрировать, на самом деле ведет себя не как газ свободных частиц – кварков и глюонов, а как жидкость, и это напоминает теорию Ферми-жидкости. Это крайне интересно.

Были сделаны и другие работы. Поэтому время сейчас очень интересное.

-Каков график работы Большого адронного коллайдера на ближайшие месяцы? Когда он закрывается на реконструкцию?

Геннадий Зиновьев: Как вы знаете, коллайдер был спроектирован на энергию 14 ТэВ, но то, что мы имели до сих пор, было 8 ТэВ. Ясно, что его перевод на предельный режим требует серьезных усилий и дополнительной перестройки. Поэтому БАК будет остановлен в ближайшее время. В конце февраля коллайдер перестанет "светиться" и начнутся работы по его модернизации и реконструкции.

Это, скорее, не модернизация в том виде, которую мы понимаем. Это просто доведение его до состояния, когда он сможет обеспечивать всех исследователей максимальным пучком.

Этот процесс продлится порядка 20 месяцев. То есть к 2015 году коллайдер будет работать в режиме 14 ТэВ.

-Что будет происходить на протяжении этих 20 месяцев?

Геннадий Зиновьев: Будет происходить работа по апгрейду детекторных систем. Как вы знаете, коллайдер сам по себе – это просто машина, которая позволяет получить очень высокие энергии для ускоряемых частиц. Но сам по себе он не очень интересен, если не будет обеспечивать столкновения. Безусловно, весь смысл физики – это работа по изучению этих столкновений. А столкновения изучаются детекторами.

Детекторы – это огромные устройства, 4-5-этажные дома, погруженные глубоко под землю, состоящие из огромного количестве деталей, очень тонких и сложных. На сегодня многие из них ухудшили свою работу. Это связано не только со старением во времени. Это связано и с тем, что, возможно, были какие-то недочеты при их установке, при их компоновке, при их создании. Техника, технологии не стоят на месте, все меняется. Делалось это на уровне технологий конца прошлого века и конца этого века. Ясно, что за 12 лет появилось очень много новых технологичных вещей, приемов, трюков, которые было бы очень неплохо использовать в работе детекторов.

Безусловно, очень серьезному улучшению будут подвергнуты и вычислительные ресурсы. По сути дела, успех ЦЕРНа в значительной степени связан не только с тем, что у них такая уникальная машина, но и с тем, что они придумали систему обработки данных – как можно работать с таким количеством быстро накапливающегося материала. Была создана система Грид – это один из успешных элементов участия Украины в ЦЕРНе.

-Чем будут заняты ученые на протяжении этого периода?

Геннадий Зиновьев: Конечно, люди не будут в отпуске на протяжении всех 20 месяцев. Все, что связано с работой коллайдера и детекторов, когда были накоплены материалы и сделаны измерения – это все анализируется частично онлайн, а частично накапливается и должно быть проанализировано только после того, как все будет остановлено.

Поэтому люди будут заниматься анализом данных так же активно, как они делали это прежде. Работы у них очень много, материал накоплен большой. Даже в вопросе о природе бозона Хиггса и о том, на самом ли деле мы нашли частицу Стандартной модели, которая ответственная за то, что у лептонов и кварков есть масса – нужно, чтобы все было проанализировано.

Есть огромное количество вопросов, которые должны быть решены. Люди должны понимать, что они сделали, люди должны понять, куда им двигаться, они должны понять, в каком виде должны быть модернизирован существующие детекторы и каковы планы работы на будущее.

-То есть для того чтобы определиться с бозоном Хиггса, статистики уже достаточно? Нужно лишь просто проанализировать то, что сделано?

Геннадий Зиновьев: Безусловно. Почему выбрали именно это время для модернизации? Потому что сделано некое открытие, которое человечество ждало. Но что это за частица? Это можно будет определить на уровне материала, который собран.

Ясно, что каналы, по которым восстанавливается эта частица, будут изучаться и при более высоких энергиях, тогда и статистики будет больше.

-Какие перспективы откроет выведение БАКа на максимальную мощность?

Геннадий Зиновьев: Перспективы самые разнообразные. Одна из них – выяснение свойств нейтрино. Был такой гениальный итальянский физик Майорана, когда-то от высказал идею в развитие идеи Пауля, который предположил существование нейтрино, - о том, что нейтрино может быть само своей античастицей. Если это так, то это позволит решить очень серьезные и важные проблемы. Например, может оказаться, что возможно существование так называемого безнейтринного двойного бета-распада, время жизни которого огромно, на несколько порядков больше, чем время существования Вселенной. Тогда мы очень многое поймем о том, как образовалась Вселенная. Этот вопрос может быть поставлен на новом уровне энергии.

Конечно, будут решать много вопросов в отношении того, что уже сделано сейчас, выяснения, что это за частицы. Сейчас ситуация суперсимметричных партнеров выглядит пессимистично, но при энергиях 14 ТэВ это может быть совсем не так.

Есть очень много вещей, которые могут открыть целую новую эпоху в физике высоких энергий.

-Как повышение энергия скажется на работе коллаборации ALICE?

Геннадий Зиновьев: Есть вещи, в отношении которых всем кажется – если у нас будут большие энергии, мы поймем не только тенденции поведения отдельных характеристик и взаимодействий, но и получим доказательства. Но в АЛИСе по-прежнему стоит проблема того, что теоретики должны очень серьезно думать.

До того, как начал работать коллайдер, всем казалось, что теоретики – настолько умные люди, что они все осознали, все понимают, все предсказали. Осталось только подтвердить, а для этого нужно построить коллайдер. Коллайдер построили, и мы видим, что на самом деле теоретики в очень большом долгу перед экспериментаторами.

-Как долго проработает БАК на энергиях 14 ТэВ?

Геннадий Зиновьев: Это зависит от того, как все будет продвигаться в плане результатов. Насколько все будет экспериментально осязаемо, насколько можно будет делать серьезные выводы и заключения.

Но я понимаю, что ваш вопрос – не без подвоха. Очевидно, люди задумываются над тем, нужно ли строить новый коллайдер, и это вопрос не праздный. Европейский комитет по стратегии физики высоких энергий, который заседает регулярно, обсуждает, какие вопросы физики должны быть решены. Прошлогоднее заседание комитета было посвящено не физике, а тому, нужно ли строить коллайдер. Оказалось, что большинство специалистов сошлись на том, что его строить нужно.

-В какой перспективе?

Геннадий Зиновьев: Это вопрос непростой. Мы уже говорили о линейном коллайдере. До конца не решено, где он будет построен, но, скорее всего, этот проект получит Япония. Он будет строиться сначала на 500 ГэВ, в дальнейшем его мощность будет увеличена до 1 ТэВ. Это все, думаю, будет завершено к 2020-м годам.

Но есть проекты новые, в частности, SuperLHC. Это машина, которая будет уже не 27 километров в окружности, как БАК, а 80 километров. Это очень серьезно. Ясно, что технически и технологически это непростая задача.

Но, честно говоря, здесь вопрос идет не столько о том, чтобы строить монстры все больше и больше. Нужно также развивать и новые способы ускорения, новые методы ускорения, которые бы позволили на тех же размерах и с теми же энергозатратами получать более эффективные ускоряющие свойства.

Одним из таких проектов, которые прорабатываются в ЦЕРНе и в котором Украина принимает активное участие, является проект КЛИК. Здесь работают экспериментаторы из института в Сумах. У них есть люди, которые обеспечивают экспертизу по принципиальным вещам для разработчиков КЛИКа. Если все это будет поддержано государством, то Украина очень плотно и серьезно войдет туда.

Есть еще один проект мюонного коллайдера. Это тоже очень интересная вещь, которая позволит решить очень много задач. Скорее всего, это будут проблемы, связанные с космологической физикой, то есть проблемами происхождения Вселенной, темной материи и т.д. Думаю, в первой половине этого столетия многие из этих проектов будут реализованы.

-Человечество пережило страшную дату "конца света" - 21 декабря. Увы, коллайдер в этом событии не принял никакого участия. Какой может быть роль коллайдера в приближении "конца света" при выведении его на энергии 14 ТэВ?

Геннадий Зиновьев: Думаю, все как было, так и останется, ничего не произойдет. Хотя я могу сказать, что вопросы, связанные с изучением кварк-глюонной плазмы, касаются проблемы черных дыр. Может оказаться, что природа этого состояния к этому может быть приближена и как-то связана.

Но, вместе с тем, 14 ТэВ – это не есть та энергия, которая приведет к каким-то катастрофическим вещам. Я уверен, что ничего не произойдет.

-А как насчет безопасности БАКа как такового? Существуют какие-то техногенные вещи, природные, человеческий фактор, которые просто невозможно спрогнозировать. Насколько сегодня уязвим БАК?

Геннадий Зиновьев: Это правильно. Безусловно, говорить о том, что здесь все сделано так, что ничего не может произойти в будущем, наверное, несправедливо. Когда вы работаете на уровне переднего фронта научных исследований, когда иногда возникают явления и эффекты, которые не понятны, когда мы не очень осознаем, что за этим может последовать. Такое бывает.

Но одно могу сказать: в ЦЕРНе вопрос безопасности является вопросом главным. Любая система, любая технологическая новинка, любые развития технические и технологические в ЦЕРНе обеспечиваются, прежде всего, возможностью того, чтобы можно было нажать кнопку и все остановить.

Безусловно, есть какие-то вещи, требующие определенного промежутка времени для того, чтобы остановить весь процесс, но люди, влезая в какие-то неведомые вещи, тем не менее, всегда понимают, что нужно дать возможность человечеству увидеть дорогу назад для того, чтобы все остановить. Руководство ЦЕРНа и ученые, которые там работают, всегда это понимают и всегда об этом думают.

Читайте новости по итогам пресс-конференции:

Коллайдер будут выводить на максимальную мощность

Неизвестный украинский физик помог коллайдеру

"Частиц Бога" может оказаться две – физик

Эксперт оценил перспективы членства Украины в ЦЕРНе

Физик рассказал о роли коллайдера в приближении следующего "конца света"

Физик рассказал о будущих коллайдерах-"монстрах"

Смотрите видеосюжеты:

Физик о безопасности коллайдера

Украинцы в ЦЕРНе

Физик о строительстве новых коллайдеров

Коллайдер остановят