Фізик: в ЦЕРНі готують відкриття, яке затьмарить бозон Хіггса

У Великому адронному колайдері вчені підтверджують високий інтелектуальний стан нашої цивілізації.

Відео дня

Наприкінці лютого Великий адронний коллайдер пішов на "long shutdown" - тривалі канікули, під час яких БАК піддасться серйозному апгрейду, насамперед, у плані подвоєння енергії - з 8ТеВ до 14ТеВ.

Позаду - сенсаційне і очікуване відкриття бозона Хіггса, світове визнання, безліч нагород. І все ж: чи виконали фізики ЦЕРНу свою головну місію? Які експерименти проводитимуть у ВАКу після апгрейда? Чи будуть вивчатися такі традиційно популярні в середовищі обивателів питання, як подорож у часі, антиматерія і темна матерія? І, нарешті, не знищить чи модернізований БАК все людство?

На ці питання в ході прес-конференції в "Обозревателе" відповів завідувач відділом фізики високих густин енергії Інституту теоретичної фізики ім.Боголюбова НАН України, представник України в ЦЕРНі Геннадій Зінов'єв .

-Найбільш очікуваним була відповідь на питання про існування бозона Хіггса. За останні місяці в ЦЕРНі звучали заяви про те, що фізики майже впевнені в існуванні цієї частки. Проте, стовідсоткової гарантії не давав ніхто. Чи можна зараз стверджувати, що існування бозона Хіггса підтверджено на всі 100%?

-ЦЕРН був обережний - і зрозуміло, чому . Але сьогодні ЦЕРН сміє стверджувати, що частка, яка відкрита - з імовірністю 98-99% бозон Хіггса Стандартної моделі. Сьогодні можна стверджувати, що це і є той самий бозон Хіггса, який був передбачений трьома групами дослідників.

Але чому це зайнято досить багато часу? Тому що одна справа - виміряти масу, набрати статистику, а інша справа - перевірити також і властивості цієї частинки, її взаємодія з іншими частками, а це досить складна штука. Стандартна модель настільки чудова, настільки завершена і настільки прекрасна, що вона всі ці речі дозволяє обчислювати.

-Тобто з імовірністю 98-99% підтверджена Стандартна модель?

-Це правда.

-Але залишається 1-2% ...

-Вони завжди є. Це пов'язано з помилками вимірювання.

-На попередній прес-конференції ви говорили про те, що збільшення потужності коллайдера до 14ТеВ ніяк не позначиться на експериментах по бозона Хіггса.

-Я в цьому майже впевнений. І я думаю, що фахівці, які працюють у цих колаборації, навряд чи скажуть щось інше.

-Чи означає це, що після апгрейда коллайдера експерименти, пов'язані з бозоном Хіггса, просто припиняться?

-Це складне питання. Це відкриття, якого чекали і яке мало підтвердити виключне високий інтелектуальний стан нашої цивілізації ( сміється ). І в принципі так і виявилося. Пророцтва такого сорту виглядають передбаченнями на межі людських можливостей.

Фізики працювали і свого домоглися, але що далі - не дуже зрозуміло. Але я пригадую вислів, зроблений Вільямом Томпсоном в районі 1900 про те, що у фізиці ніякого відкриття зробити вже не можна - єдине, що можливо, це зробити все більш і більш точні вимірювання.

Якщо ми згадаємо великі відкриття, які отримали Нобелівські премії - це дійсно революційні відкриття. Але якщо вдуматися, то виявиться, що вони дійсно були зроблені тільки через те, що ми збільшували точність вимірювань. Тому очікувати, що все це закінчиться, не варто.

-Хто наступний на "черги" за відкриттями?

-В ВАКу є 4 великих колаборації - LHCb, CMS, ATLAS, ALICE. Перші три свою місію виконали - вони зробили велике відкриття, вони досягли успіху і навіть отримали премії. Але колаборація ALICE, в якій я працюю, відкриття, яке всі чекали - кварк-глюонна плазма - ще не зробила.

Тому, коли в ЦЕРНі і в Євросоюзі обговорювалося питання - що ж далі, як далі розвивати фундаментальні дослідження - виявилося, що європейські чиновники настільки перейнялися ідеєю важливості фундаментальних досліджень, що вирішили підтримати, насамперед, ALICE, тому що там ситуація поки повністю не ясна .

-В чому полягатиме допомога Євросоюзу?

-Насамперед, у створенні програм, які б дозволили багатьом країнам брати участь у роботі в ЦЕРНі на найпрогресивніших, самих передових експериментальних установках. Грубо кажучи, йдеться про фінансування програм, щоб тим самим інтенсифікувати креативну складову діяльності всіх учених.

-Чи допоможе подвоєння потужності ВАКу в експериментах в ALICE ?

-Підвищення потужності до 14ТеВ вплине на експерименти, але ми поки не знаємо, яким чином. Стадія, поява якої ми очікували на цьому рівні, вже пройдена, і ніяких серйозних змін в тих характеристиках, які ми вміємо міряти, ми не отримали. Тому, можливо, ми дійсно досягли якогось порогу, коли підвищення енергії може призвести до стрибкоподібним змінам станів об'єкта, який ми отримуємо - тоді це буде архіінтересно.

Але проблема кварк-глюонної плазми - це не тільки проблема створення нового стану речовини. Це ще й проблема того, що таке фізичний вакуум. Це основа всієї фундаментальної фізики, і розібратися в тому, що це таке - незвичайно важливо.

-Чи можна очікувати, що відкриття, яке буде зроблено в колаборації ALICE , перекриє відкриття, зроблені за весь час існування ВАКу?

-Безумовно, я б хотів, щоб це було так ( сміється ). І в цьому сенсі моя відповідь позитивний - можна.

-В чому полягає поточний апгрейд ВАКу?

-Все надпровідні магніти будуть піддані інспекції, щоб було зрозуміло, наскільки добре вони працюють, який їхній запас надійності до чергового long shutdown, який планується провести в 2017-2018 роках.

Але насправді це не проблема прискорювача. Прискорювач і його стан потрясло всіх. Якість робіт, яке було досягнуто - неймовірно. Були досягнуті параметри по світності, яких ніхто не очікував, стійкість роботи була такою, що ніхто цього не очікував на найближчі роки. Тому ніхто не очікує великих проблем з прискорювачем. Думаю, все людство має бути вдячне інженерам, в тому числі і нашим українським, які працюють в ЦЕРНі - те, що вони робили в технологічній частині, дуже суттєво.

Але є проблеми з детекторами, які вимірюють результати зіткнень. Це не проблеми, пов'язані з тим, що вони погані. Йдеться про їх природному старінні, оскільки багато з поддетекторов працюють в зоні максимального випромінювання. Ясно, що є серйозні радіаційні пошкодження, якісь частини не працюють.

Апгрейд детекторів складатиметься не просто у видаленні і заміні цих частин, а в тому, що буде змінена конструкція цих частин. Тому що те, що ми робили тоді, було на рівні технологій кінця 1990-х років, а сьогодні ми повинні поставити об'єкти на рівні технологій, як мінімум, 2010 року. Це реальне поліпшення.

-Тобто в ці дні фактично будується новий коллайдер?

-Щоб будувати новий коллайдер, потрібно імплементувати нові принципи прискорення. Зараз же ми досягаємо того, що було спроектовано на самому початку. Тому сказати, що це новий коллайдер, не можна. Це старий коллайдер, який доводиться до граничних показників.

Але що стосується детекторів, в якомусь сенсі це будуть дійсно нові системи.

-Як щодо граничних показників світності пучка?

-Вона була досягнута. Це було неймовірно - значення 10 в 33 ступені було досягнуто наприкінці минулого року. Не думали, що на цій машині можна такого досягти. На новій машині значення буде більшим. Такий показник, як світність, сильно прискорює отримання нових результатів, тому що події, які цікавлять експериментаторів, - рідкісні події. Щоб зробити хорошу статистику, їх потрібно мати багато, а зробити це можна тільки на прискорювачі, у якого дуже хороша світність.

-Що очікують від ВАКу на енергіях 14ТеВ?

-Точні виміри в деяких випадках можна зробити і на пучках не настільки високої енергії. У той же час пошук суперсиметричних партнерів, на відміну від пошуку бозона Хіггса, був неуспішним, і він буде продовжуватися.

Але що це може дати з точки зору фундаментальних відкриттів? Безумовно, це проблема темної матерії. Це одна з проблем, які сьогодні все більше і більше збуджують фахівців.

-Ще одна тема, яка збуджує - антиматерія.

-Це річ, яка, безумовно, буде досліджуватися в ЦЕРНі в найрізноманітніших експериментах і в найрізноманітніших конфігураціях. По-перше, з точки зору перевірки глобальних симетрій: чому сталося так, що ми живемо в світі, де є частки, але немає античастинок. Коли, на якій стадії виникнення Всесвіту сталося це поділ?

Як ви знаєте, головна проблема антиматерії не в тому, щоб її створити, а в тому, щоб її утримати. Антиматерію можна згенерувати в достатній кількості, але як її утримати? Ні контейнерів, "тари" немає. Звичайна "тара" просто саннігілірует з антиматерією, і в результаті може бути погано. Але ЦЕРН, безумовно, націлений на це дуже серйозно і продовжуватиме цим займатися.

На це налаштовані дві великі колаборації та колаборація, яка спеціально цьому присвячена - LHCb. Є можливості подібного гатунку і у ALICE - вона теж буде займатися перевіркою глобальних симетрій.

-Популярна тема у письменників-фантастів - подорожі в часі. Чи вивчають цю тему в ЦЕРНі?

-Теоретичні схеми існують. Навіть з урахуванням того, що все ясно з Хігсом. Якби Хіггса не було, тоді отримала б достатньо серйозні підстави ідея того, що фізика лежить за межами Стандартної теорії і вона, можливо, пов'язана з існуванням додаткових вимірів. Це нітрохи не знято з порядку денного. Ця тема буде продовжувати розвиватися зусилля не письменників-фантастів, а реальних фізиків-теоретиків і експериментаторів.

-Хотілося б поговорити про Україну в ЦЕРНі. На сьогоднішній день Україна не є членом ЦЕРНу.

-Так, ми як і раніше перебуваємо на дорозі асоційованого членства. Рішення про асоційоване членство України в ЦЕРНі було прийнято ще в минулому році. Але я можу твердо сказати одне: все це знаходиться під чітким контролем директора ЦЕРНу Рольфа Хойера. Я часто зустрічаю його в церновской їдальні, він підходить до мене, поплескує по плечу і питає: "Ну як?"

Я все-таки сподіваюся, що наприкінці року всі документи будуть створені. Хоча, звичайно, процес цей в Україні виявився більш довгограючим, ніж очікувалося.

-Що таке асоційоване членство? Що це за формат взаємодії з Церном?

-Формально це дає дуже багато Україні в плані доступу до експериментальних установок, в плані участі в експериментах. Це дає нам доступ до всіх освітнім і науковим програмам, і найголовніше - дає можливість українській індустрії на рівних правах із західними країнами брати участь у створенні установок.

Нам належить апгрейд, і Україна в змозі робити багато речей, зокрема, по внутрішній трекової системі, на більш високому рівні, вона може виступити зі своїми пропозиціями, і вони повинні бути розглянуті.

Раніше для того щоб брати участь, нам потрібно було доводити унікальність нашої технології, а це була адова робота. Ви не можете собі уявити, що це таке - не маючи грошей, возити людей по Європі, по всіх монстрам військової індустрії Франції, показувати, як це працює і доводити, що це можна зробити. Але зараз цього не потрібно буде робити. Зараз українські підприємства матимуть право і дозвіл брати участь у створенні відповідних виробництв. Це дуже серйозна перевага за ті платежі, які Україна робитиме на правах асоційованого членства.

За асоційоване членство потрібно платити фіксовану суму на рік, набагато меншу, ніж у випадку повноправного членства, коли сума щорічного внеску обчислюється виходячи з ВВП країни. Тому лінія, яку зайняло керівництво Агентства з інновацій та розвитку, правильна: немає сенсу поспішати з тим, щоб ставати повноправним членом, тому що можливість доступу до експериментальних установок у нас буде, але при цьому нам не доведеться платити дуже великі гроші.

До повноправного членства ми ще не готові у багатьох відношеннях. Потрібно налагодити систему, структуру, з тим, щоб вона працювала. Насамперед, ми повинні дбати про те, щоб зібрати групу молоді, фахівців високого класу, які будуть в змозі працювати на цих установках.

Але Україна - на правильному шляху.

- Long Shutdown -2 відбудеться в 2017-2018 роках. Чому він буде присвячений?

-Він буде присвячений не стільки заміні, скільки постановці нових вузлів в детектори - будуть зроблені нові поддетектори. Це серйозна робота, в якій Україна може себе серйозно проявити в черговий раз. Необхідно буде зробити кристали, які вміють робити на Україні. Це питання, швидше, технічний, який просуне науку, бо вимірювання можна буде робити з більшою точністю.

Хоча, звичайно, є й інша дорога, яка пов'язана з тим, що фізики повинні розвивати нові принципи прискорення, і вони це роблять. Нові принципи прискорення дозволять отримати дуже високі енергії, але на машинах більш компактних і з більш інтенсивними пучками. Ще одна дорога - будувати машини, які будуть прискорювати інші об'єкти, наприклад, мюони. І, звичайно, є проект будівництва нового коллайдера, який в окружності буде 80 кілометрів (окружність ВАКу - 27 кілометрів - Т.Г.). Але це поки паперові проекти, які не пророблялися до кінця, але вони обговорюються.

-Традиційний питання, що стосується безпеки коллайдера. Дуже багато обивателі бояться, що ВАК може спровокувати, як мінімум, неприємності, як максимум, привести до загибелі людства. Чи варто побоюватися?

-Відразу ж скажу: не варто. Ми до цього питання зверталися не раз . Якщо чорні дірки і народжуватимуться , то вони будуть маленькими і дуже швидко будуть розпадатися. Все, що пов'язано з виникненням некерованих процесів, безумовно, блокуватиметься самою системою безпеки, яка існує в ЦЕРНі.

-Але все-таки енергія зросте в два рази ...

-Так. Але ми ж робимо це не наосліп. Теоретичні оцінки того, що відбуватиметься при цих енергіях, зроблені. Ми приблизно знаємо, які маси народжуватимуться, які процеси будуть йти, з якою швидкістю. Нічого такого, що становило б якусь небезпеку при наступному ривку Адронного коллайдера до висот своїх запроектованих енергій, ми не очікуємо.

Те, що ми сьогодні розуміємо, гарантує нам, що нічого такого не буде.

Читайте новини за підсумками прес-конференції:

Після апгрейда коллайдер займеться пошуком "тари" для антиматерії - фізик

БАК займеться подорожами в часі і чорними дірами - фізик

У ЦЕРНі чекають відкриття, яке затьмарить бозон Хіггса

У 2017-му ЦЕРН обзаведеться новим коллайдером

Росія обігнала Україну в інтеграції з Церном

Дивіться відеосюжети:

Коллайдер: відкриття в Аліс можуть затьмарити бозон Хіггса

Фізики на 99% впевнені в бозон Хіггса

Після апгрейда коллайдер займеться темною матерією

Дивіться повну версію відеозапису прес-конференції