Версия для печати
Вернуться к списку

ОЧАРОВАННЫЕ КВАРКАМИ И МЕЗОНАМИ

Цепочка Лаврентьева в действии

В феврале Фёдор Игнатов и Корнелий Тодышев побывали в Екатерининском зале Кремля, на торжественной церемонии вручения премии президента в области науки и инноваций. Момент признания личного вклада новосибирских учёных в науку совпал с моментом признания самой науки как важнейшего вектора развития страны — наряду с экономикой и освоением природных ресурсов, считает академик Российской академии наук, председатель СО РАН Александр Асеев. И цитирует слова президента Владимира Путина: «Необходимо вернуть российской науке роль одного из ведущих институтов развития общества и экономики. Мы должны обеспечить все возможности для достойной самореализации специалистов, работающих в научной сфере, чтобы они чувствовали свою востребованность, испытывали профессиональную гордость, видели, что общество и государство по достоинству оценивают их труд. Нам нужны, безусловно, проекты, сопоставимые с теми, которые уже были в нашей истории: это и завоевание космоса, и освоение атомной энергии — проекты, которые в своё время дали импульс практически всем научным дисциплинам и технологиям».

Новосибирские лауреаты президентской премии работают как раз в той области, которая при должной поддержке со стороны государства может сформировать ряд масштабных, дорогостоящих и наукоёмких проектов с общемировым значением. Но для начала попробуем разобраться, какую цепочку шагов нужно пройти, чтобы стать признанным учёным в 35 лет.

Фёдор Игнатов родом из Тюмени, Корнелий Тодышев — из села Аскиз, что в Хакасии. В ИЯФе они работают на разных ускорительных установках и измеряют параметры разных элементарных частиц. Фёдор Владимирович, например, с лучшей в мире точностью измерил вероятность рождения адронов при энергиях до 2ГэВ в системе центра масс, принимал активное участие в международном проекте по измерению аномального магнитного момента мюона, а в настоящее время является участником швейцарского эксперимента по поиску редких распадов этой элементарной частицы. Корнелий Юрьевич в физике высоких энергий имеет свои пристрастия: он внёс существенный вклад в измерения основных параметров семейства очарованных мезонов и участвует в международной коллаборации по изучению физики B-мезонов. Но при всём несходстве героев их жизненные пути во многом похожи. Карьера и того, и другого началась с побед в олимпиадах и зачисления в ФМШ при НГУ. Затем — поступление на физфак и ранний приход в науку: уже на втором курсе они влились в работу исследовательских лабораторий, так что можно сказать, что в их образовании принимали участие равно Новосибирский государственный университет и Институт ядерной физики. Не правда ли, хорошая иллюстрация к знаменитой лаврентьевской цепочке, которую проходит учёный на пути к успеху?

Новая картина микромира

Чтобы доступно объяснить, чем занимаются молодые учёные ИЯФа, заведующему лабораторией института Владимиру Блинову приходится сознательно избегать сложной терминологии. «Физика — наука экспериментальная. И цель её — нарисовать картину мира, начиная от самых малых и кончая самыми большими расстояниями, — рассказывает он. — Самыми большими расстояниями: Вселенной, Галактикой — занимаются астрофизики. А самыми малыми — физики-ядерщики. Кирпичики, из которых состоит этот мир, — элементарные частицы, например, кварки. Задача исследователя выяснить, посредством каких взаимодействий и какие структуры они образуют. Картину мира мы пытаемся сложить в виде мозаики. В последние сто лет человечество в этом преуспело, как на самых больших расстояниях, так и в области физики элементарных частиц. Физики-экспериментаторы на этом уровне измеряют формы, цвета, стороны элементов мозаики, а теоретики перекладывают открытые элементы и из них пытаются сложить фрагмент картины мира. И фрагмент складывается. Но чем ценны точные эксперименты, за что, собственно, нашим учёным и была дана высокая награда? Эксперименты часто приводят к тому, что какой-то элемент мозаики при более точном измерении его параметров выпадает из этой мозаичной картины. И теоретикам приходится всё это ломать и пытаться по-новому сложить картину мира…»

Картина мира, о которой образно говорит Владимир Евгеньевич, это так называемая Стандартная модель физики элементарных частиц — теоретическая конструкция, с предсказаниями которой стали расходиться результаты некоторых экспериментов начала 2000-х. А значит, встал вопрос о «новой физике».

«Представим, что некто дал вам некий объект и предложил вам измерить его длину, заявляя, что она равна одному метру. Объект, который нам предъявили, — это элементарная частица, а то, что мы назвали длиной объекта, — это некая специальная характеристика, которая называется аномальным магнитным моментом. А вот данная “длина” в один метр — это то, что мы сегодня знаем о природе, — в научно-популярном стиле излагает теорию заведующий лабораторией Института ядерной физики Борис Хазин. — Смысл состоит в том, чтобы проверить: так ли это на самом деле или нет. Чтобы сделать это, мы должны этот метр разделить на 100 частей, каждый сантиметр — на десять частей, а каждый полученный миллиметрик — ещё на пять тысяч частей. И эту одну пятитысячную от миллиметра мы должны, по идее, увидеть в своих экспериментах. Само измерение было проделано совместными усилиями сотрудников нашего института и учёных из других лабораторий. Теперь надо сопоставить этот результат с той линейкой, которую мы сегодня имеем. Чтобы это сделать, нужно включить все знания, что мы сегодня имеем о природе. Для этого были привлечены учёные со всего света. Часть этой работы была проделана здесь, в нашем институте, усилиями Фёдора Игнатова и его коллег, которые проводят эксперименты на установке ВЭПП-2М. Когда мы сравнили выданную природой линейку с тем измерением, которое мы получили, оказалось, что длина отличается на три маленьких “кусочка”. Три “кусочка” разницы — это не слишком много. Но такой результат оказался чрезвычайно важен. Чтобы убедится, что это отличие действительно существует, а не является результатом чистой случайности, сейчас предпринимаются следующие шаги. В двух больших мировых центрах ядерной физики в США и Японии планируются новые эксперименты по измерению аномального магнитного момента, в которых точность измерения будет увеличена в пять раз. Нам в Новосибирске тоже придётся поднять точность своих экспериментов в несколько раз. Именно это сейчас и происходит. Для проведения экспериментов был построен новый электрон-позитронный коллайдер — ВЭПП-2000 и создан новый детектор КМД-3. Сегодня две трети экспериментальной программы проделано. И этот год будет успешным для сбора информации, на основе которой мы сможем определить интригующую всех величину. Это то, что называется фундаментальной наукой. Но из таких измерений потом и появляется возможность работы для Снежинска».

О чарм-тау фабрике замолвили слово

К слову о Снежинске. На встрече с журналистами председатель СО РАН Александр Асеев сообщил, что Институт ядерной физики имени Г. И. Будкера построит ускоритель нового класса для Российского федерального ядерного центра в Снежинске Челябинской области: «Это масштабная и дорогостоящая работа. И она закладывает хорошую базу для развития института». Строительство коллайдера, стоимость которого не уточняется, займёт более пяти лет, а ускоритель не будет иметь аналогов в мире, добавил директор ИЯФа Александр Скринский. Замдиректора Института ядерной физики по научной работе Юрий Тихонов пояснил значимость такого проекта: «Поскольку ядерные испытания запрещены, требуется более совершенный научный инструментарий: чтобы совершенствовать оружие, но не взрывать. И эта работа очень тонкая и наукоёмкая. Это один из инструментов для повышения обороноспособности страны». К слову, в масштабе 1:10 такой ускоритель уже построен и используется в Снежинске.

А на очереди — ещё один большой проект, надеются сотрудники Института ядерной физики. Сейчас на государственном уровне идёт рассмотрение строительства так называемой Супер чарм-тау фабрики — коллайдера, в котором будут сталкиваться электроны и позитроны с энергией от 2 до 5 ГэВ и рождаться частицы, содержащие очарованные кварки и тау-лептоны. Данная установка общей стоимостью 16 миллиардов рублей вошла в число шести российских научных мегапроектов. «Супер чарм-тау фабрика — это коллайдер, который мы в своих мечтах развиваем очень давно, больше 20 лет», — прокомментировал Александр Скринский. Впрочем, помимо «мечтаний» Институт ядерной физики вкладывает в строительство фабрики собственные средства — 2,5 миллиарда рублей, заработанные на других заказах. «Это важный аргумент в решении по финансированию этого проекта со стороны государства», — уверен директор Института ядерной физики.

Возвращаясь к встрече наших героев с президентом РФ на торжественной церемонии в Екатерининском зале Кремля, отметим, что словечко за Супер чарм-тау фабрику было замолвлено лауреатами. Фёдор Игнатов выразил надежду, что в будущем он, его коллеги по лаборатории и другие сотрудники ИЯФа будут проводить новые первоклассные эксперименты, которые в институте связывают со строительством нового коллайдера, не имеющего аналогов в мире. А Корнелий Тодышев к словам коллеги добавил, что результаты экспериментов в области физики элементарных частиц, которые внедряются в технологии, эффективно используются в промышленности, медицине, системах обеспечения безопасности страны.