Поиск - новости науки и техники

Исправлять с ускорением. Изменить ситуацию в российской науке помогут компактные лазеры.

С директором британского Института ускорительной физики им. Дж.Адамса профессором Андреем Серым мы познакомились больше двух лет назад на лекции, посвященной проекту Международного линейного коллайдера (“Поиск” №44, 2010). Выступления ученого и его российских коллег о перспективах грандиозного замысла проходили в Посольстве Великобритании в Москве и завершились на приятной ноте: по словам специалистов, Россия имела неплохие шансы на реализацию проекта ILC (International Linear Collider). И хотя сегодня понятно, что возможности не реализовались, в обстоятельном разговоре с Андреем Серым “о физике и о себе” мы все равно коснулись прежней темы.

– Идея строительства линейного коллайдера в России не получила совсем никакого продолжения?
– К сожалению, нет. Но в мире она по-прежнему живет. Сегодня существуют две основные версии проекта линейного коллайдера, выбранные Международным техническим комитетом, – собственно ILC и CLIC (Compact Linear Collider), отличающиеся достижимой энергией столкновений. Они развиваются, но пока решение о строительстве не принято. Есть вероятность, что Япония выступит с инициативой и разместит ускоритель ILC на своей территории. У них есть идея создать научный пояс городов, построить там коллайдер, чтобы подстегнуть и научное и экономическое развитие страны, тем самым преодолев последствия недавнего разрушительного цунами.
– Не везет этому проекту. Идея существует давно, а воплотить не получается…
– Дорого это, все время условия “не созревают”. Но сейчас они наиболее благоприятны, потому что наконец понятно, на какую энергию нужно строить машину, чтобы изу-чать свойства частиц.
– Это связано с результатами, которые уже получены в ЦЕРН?
– Да, поскольку объявлено, что найден кандидат на бозон Хиггса с массой 125-126 ГэВ и теперь необходимо его очень детально исследовать. Линейный коллайдер уже в первый месяц работы смог бы сделать то, на что Большому адронному коллайдеру потребуется 10 лет. Однако мировая экономика сейчас в сложной ситуации, поэтому неизвестно, воплотятся ли эти планы в жизнь. Жаль, если не воплотятся, ведь проект практически готов к реализации.
– Расскажите, каким образом вы оказались к нему причастны?
– После окончания Новосибирского университета я продолжительное время работал в Институте ядерной физики в Новосибирске и его филиале в Протвино, изучал проблему фокусировки пучков частиц до размеров нанометров. До 1989 года была надежда, что Россия начнет строить линейный коллайдер, предполагалось это сделать в Протвино, где создавался в то время грандиозный по замыслу УНК (Ускорительно-накопительный комплекс). Параллельно трудился в той же области во Франции и в США. Позже, уже в Стэнфордском центре линейных ускорителей (SLAC National Laboratory), руководил распределенной международной группой по проектированию ILC численностью 100 человек, занимался вопросами фокусировки, снижения влияния вибраций Земли на работу коллайдера. Дело в том, что в линейном коллайдере пучки нужно фокусировать гораздо сильнее, чем в кольцевом: в кольце они сталкиваются много раз, а здесь – всего один, дальше гибнут. Чтобы достичь требуемой эффективности взаимодействия, фокусировка должна быть в тысячи раз сильнее.
– Вы эту задачу решили?
– Да, технология готова, проверена экспериментально – в Стэнфорде на SLAC и в Японии, где построена установка поменьше. Сейчас мы учимся уменьшать размеры пучков и стабилизировать их положение. Этим занимаются ученые примерно из 20 институтов мира.
– Над чем еще вы работали в Стэнфорде?
– В течение нескольких лет я изучал там новые – плазменные – методы ускорения. Суть метода – в ускорении электронного пучка с помощью плазменной волны, созданной, например, сверхсильным лазерным излучением. Распространяясь в разреженном газе, лазерный импульс производит ионизацию газа, в результате чего создается плазма, выталкиваются электроны и возбуждается лазерная волна, которую можно использовать для ускорения частиц. Градиент ускорения при этом будет в тысячи раз больше, чем в стандартном ускорителе, что позволяет в таких же пропорциях уменьшить его размеры.
– Для решения каких задач нужны такие ускорители?
– С новыми методами ускорения связаны определенные надежды. Мы, например, хотим на основе плазменного ускорения сделать компактный рентгеновский лазер.
– Расшифруйте, пожалуйста, местоимение “мы”.
– Это Институт ускорительной физики им. Дж.Адамса в Англии (JAI), работой которого я руковожу, плюс коллаборация иностранных партнеров, в числе которых есть и российские.
– Про ваш институт (он достаточно молодой) мало что известно. Расскажите, как он создавался и чем занимается?
– В 2004 году инициативные люди в Англии решили, что пора оживить в университетах ускорительную науку. Ведь был период, когда она развивалась в стране очень успешно. Достаточно вспомнить имена нобелевских лауреатов Эрнста Уолтона и Джона Кокрофта, которые еще в 1951 году получили награду за “трансмутацию атомных ядер с помощью искусственно ускоренных атомных частиц”. Первые большие электростатические ускорители были построены в Англии. Но после того, как в 1954 году образовался ЦЕРН, туда в течение нескольких десятилетий происходил очень большой отток ученых-физиков. К началу 2000-х в Великобритании почти никого из специалистов в этой области не осталось. Поэтому и решили восстанавливать соответствующее образование, возобновлять исследования.
Было организовано два института ускорительной физики – JAI, находящийся недалеко от Лондона и основанный первоначально на Royal Holloway University of London и Oxford University (сейчас в него входит и группа из Imperial College London), и Институт Кокрофта (Cockcroft Institute of Accelerator Science and Technology) – на севере страны, объединяющий группы ученых из University of Manchester, Liverpool University, Lancaster University. Если говорить о нашем институте, то он небольшой – примерно 80 человек, среди которых и ученые, и аспиранты, и постдоки. Но в год мы готовим от 6 до 10 специалистов по ускорительной технике. Это, кстати, гораздо больше, чем американские Фермилаб или SLAC.
– Какова их специализация – “железо”?
– В идеале – это люди, которым по силам придумать и построить ускоритель. Они должны не только генерировать идею, но и суметь “просчитать” ее, а потом, работая с инженерами, воплотить в “железо”, сделать так, чтобы все работало. Но для того чтобы дорасти до уровня руководства группой, они должны пройти еще через несколько этапов постдоков.
– Ускорители, в которых используются упоминавшиеся вами плазменные методы, – это основной профиль института?
– Диапазон проектов у нас очень большой (их число практически равно числу аспирантов). Это может быть и повышение светимости Большого адронного коллайдера в ЦЕРН, и проектирование нового медицинского ускорителя. Но лазерно-плазменное ускорение – традиционно сильное направление деятельности, одно из основных в JAI, а также в Оксфорде и Имперском колледже. Здесь получено немало значимых результатов, которые нашли отражение в публикациях в Nature и Science.
– Что вас объединило с российскими коллегами, в частности из “Сколково”?
– Видимо, моя энергия. Я работаю в Англии не так давно, всего два с половиной года. Зародыши идеи проекта компактного рентгеновского лазера появились еще до того, как я туда прибыл в качестве директора. В августе 2010-го, когда я только взял бразды правления в свои руки, мне позвонили из Royal Society и предложили устроить выставку совместно с британским посольством во время московского Фестиваля науки. Там я и встретил людей, которые впоследствии стали работать в “Сколково”. Они загорелись этой идеей, а параллельно у нас появились партнеры из Новосибирска, Нижнего Новгорода – мы поняли, кто что может делать, и, я думаю, в скором времени начнем строить компактный лазерный ускоритель в Нижнем Новгороде на базе Института прикладной физики. В общем-то это обычное дело: идея разработана в одной стране, а реализуется в другой. Необычно то, что местом, где она будет воплощаться, станет Россия.
– В какой стадии находится проект?
– Площадка выбрана, сейчас идет рассмотрение в грантовом комитете “Сколково”. Надеюсь, что решение о выделении денег будет принято в ближайшее время.
И хотя в “Сколково” выполняются проекты, которые предполагают быструю коммерциализацию, в нашем случае эти условия сняты – большее значение придается исследовательской компоненте. Возможно, мы создадим коммерческий компактный прототип лазера, который будет, образно выражаясь, “карманного размера”. Можно рассмотреть аналогию с лазерами видимого света – первые лазеры были громоздкими, тогда как современные аналогичные лазеры настолько компактны, что ими можно пользоваться, как указкой. По большому счету, наша задача – сделать лазер с длиной волны в один нанометр, что позволит ему просвечивать различные структуры с нанометровым разрешением. Таких лазеров в мире всего два. Один – в Стэнфорде, другой – в Японии, они имеют длину
2 км и стоят полмиллиарда долларов каждый. Наша установка будет длиной метров пять. Конечно, в карман ее не положишь, но можно будет установить в любом университете для исследований чего угодно – материалов, биологических объектов…
– А вас не смущает, что в последние десятилетия России как-то очень не везет с ускорителями?
– К сожалению, не только с ускорителями. Одна из целей нашей деятельности – сделать так, чтобы подстегнуть развитие науки в России. Компактный лазер – это действительно хороший проект, и в Великобритании мы его могли бы сделать сами (вместе с немецкими партнерами, американскими или какими-то еще), даже быстрее получилось бы. Но я же русский человек, мне не все равно, что будет в России. Сегодня у меня есть определенное влияние и возможности, чтобы помочь своей Родине. При этом на карту я ставлю свое профессиональное реноме, неизбежно и осознанно.
– Зачем вам это нужно? Вы давно уехали за рубеж, занимаетесь любимым делом, вам доверен целый институт в стране, куда стремятся так много ученых, да и не только они… Зачем вы все время пытаетесь кого-то из своих бывших российских коллег шевелить, консолидировать? То подписываете неоднозначно воспринятое сообществом открытое письмо президенту о катастрофическом состоянии российской фундаментальной науки, то собираете форум русскоговорящих ученых в Кембридже, то организуете Ассоциацию RuSciTech, объединяющую русскоязычных специалистов в области науки и технологий …
– Даже не знаю, как в двух словах, без высокопарных фраз на это ответить. У меня есть глубокое убеждение, что то положение, которое существует сейчас в российской науке, и то место, которое Россия занимает сегодня в науке мировой, – несправедливые. Это надо исправить. Я хочу сделать так, чтобы ситуация в России кардинально улучшилась. А еще … В России живут мои родители, родственники и знакомые, среди которых я рос, в городе Кемерово. Эти люди – моя маленькая родина, и мне небезразлично, что они обо мне думают.

Беседовала Светлана Беляева
Фото из архива Андрея Серого

Нет комментариев