С осени прошлого года в Минобрнауки проходит серия слушаний, посвященных деятельности российских ученых в крупнейших зарубежных научных центрах. На этих мероприятиях речь в основном идет об исследованиях в области физики частиц.
Так, в 2013 году в рамках встреч в Минобрнауки прозвучали доклады об изучении фундаментальных свойств материи на Большом адронном коллайдере в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) и на Немецком электронном синхротроне (DESY), а также об изучении фундаментальных свойств частиц и симметрии и поиске новой физики в экспериментах Национальной лаборатории физики высоких энергий (KEK, Япония). На четвертом по счету слушании, которое состоялось в конце февраля, выступил научный координатор рабочей группы по сотрудничеству в области исследования фундаментальных свойств материи с научными центрами США, директор Государственного научного центра “Институт физики высоких энергий” Национального исследовательского центра “Курчатовский институт” Николай Тюрин. Речь в его докладе шла о работах по программе международного научно-технического сотрудничества Россия — Северная Америка в области изучения фундаментальных свойств материи в профильных научных центрах — в Национальной ускорительной лаборатории им. Э.Ферми (Фермилаб), Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL), Стэнфордском линейном ускорителе (SLAС).
Масштабное сотрудничество российских и американских физиков началось в 1967 году с совместного эксперимента США — ОИЯИ на крупнейшем в то время ускорителе У-70 мощностью 70 ГэВ в подмосковном Протвино. В середине 1970-х стартовали исследования на ускорителе 200 ГэВ в Фермилаб, а с 1993 года начались наиболее активные эксперименты на трех американских ускорителях — Тэватроне (Фермилаб), RHIC (Брукхейвенская национальная лаборатория) и PEP-II (Стэнфордский линейный ускоритель). Примечательно, что даже в самые сложные периоды двусторонних отношений взаимодействие ученых не прерывалось.
Сегодня, по словам Николая Тюрина, около 150 российских физиков принимают участие в 10 совместных проектах, осуществляемых на территории США. Примерно половина из них находится в завершающей стадии (анализ данных, публикация результатов). По итогам сотрудничества российскими исследователями (в составе международных групп ученых) ежегодно публикуется около 150 статей, за все годы сотрудничества вышло свыше 2000 публикаций.
Говоря о важности взаимодействия ученых в области фундаментальной физики, Николай Тюрин отметил, что проекты в США ведутся на уникальных исследовательских комплексах, которых, увы, нет сегодня в России. Актуальность направлений работ подтверждается международным характером экспериментов, востребованностью результатов со стороны мирового научного сообщества, при этом “эффективность работы российских ученых в составе международных научных объединений оценивается высоко”.
В одном из главных ускорительных центров США — Фермилаб (ежегодный бюджет лаборатории — 400 млн долларов) — сегодня работают около 2000 человек, не считая ученых-визитеров и студентов (суммарно их почти столько же). В международном коллективе ученых трудятся и 54 отечественных специалиста, откомандированных российскими институтами.
Еще недавно главной экспериментальной установкой Фермилаб считался протон-антипротонный коллайдер Тэватрон (остановлен в 2011 году), в работах на его детекторе D0 российские группы начали участвовать в 1987 году. Ученые из ИФВЭ (Протвино), НИИЯФ МГУ, ПИЯФ им. Б.П.Константинова (Гатчина), ИТЭФ внесли важный вклад как в создание D0, так и в последующие исследования на нем.
В спецвыпуске, посвященном участию российских специалистов в работах на D0 (“Поиск” №20, 2011), мы отмечали, что практически вся мюонная система и большая часть калориметрического оборудования были созданы в России при участии ИФВЭ, ОИЯИ, ПИЯФ и ИТЭФ. Систему сцинтилляционных счетчиков (около 10 тысяч штук) для D0 сделали в Протвино. ОИЯИ (Дубна) отправил в Фермилаб координатный детектор мюонов, включая электронику. Поучаствовали в создании D0 и другие группы ученых, в частности из МГУ.
Николай Тюрин уточнил, что огромный вклад в работу мюонного спектрометра SAMUS, включающего 6000 дрейфовых трубок, поглотителей из нержавеющей стали для жидкоаргоновой калориметрии, внесли специалисты ИФВЭ. 20 000 минидрейфовых трубок для мюонной системы изготовили в ПИЯФ и ОИЯИ. Микрополосковые кремниевые детекторы на 50 000 каналов — заслуга специалистов НИИЯФ МГУ.
Напомним, наиболее важные открытия Фермилаб относятся к обнаружению новых фундаментальных частиц. В 1978 году был открыт b-кварк с массой около 5 ГэВ, он стал пятой по счету частицей в ряду кварков. Особая гордость Фермилаб — top-кварк, последний из известных на сегодняшний день и обладающий самой большой массой. Открытие сделано в 1995 году. О tau-нейтрино мир узнал в 1999 году. С открытием этой частицы выяснилось, что нейтрино бывают трех типов (до этого были известны только два — электронные и мюонные). В 2012-2013 годах при анализе данных, полученных на Тэватроне, зарегистрировано образование бозона Хиггса с распадом на b и анти b-кварки.
На сегодняшний момент участие российских специалистов в эксперименте D0 завершается. В ближайшие год-полтора будет закончен анализ данных и вый-дут заключительные статьи. По словам Николая Тюрина, число публикаций, написанных с участием отечественных ученых по итогам экспериментов на D0, приближается к 500.
Хотя Фермилаб свернула программу экспериментов на Тэватроне, не менее важными обещают быть исследования в области нейтринной физики. Одна из интересных перспектив — возможность передачи информации с помощью нейтрино, обоснованная в эксперименте MINERVA (Main INjector, ExpeRiment v-A). Российское участие в нем обеспечивает Институт ядерных исследований РАН. Цель эксперимента, в котором задействованы 26 научных групп из 9 стран, — измерение сечений взаимодействия нейтрино с ядрами. Набор данных начался в 2009 году, и сейчас измерено сечение рассеяния антинейтрино на углероде в области энергий 3 ГэВ. Продемонстрирована также возможность передачи информации с помощью пучка нейтрино. Число публикаций, написанных отечественными физиками по итогам этого эксперимента, выглядит скромнее — это 34 статьи.
Сотрудничеством с Фермилаб не исчерпывается участие российских ученых в экспериментах, проводимых на территории США. В 1992 году началось взаимодействие ИФВЭ, ПИЯФ и Курчатовского института с Брукхейвенской национальной лабораторией, где создавался Релятивистский коллайдер тяжелых ионов (RHIC). На установке PHENIX использовались российские электромагнитные калориметры PbSc и PbGl, разработанные в ИФВЭ и КИ, центральная дрейфовая камера “родом” из ПИЯФ. В ходе работ на установках комплекса, запущенного в 2000 году, коллективу ученых из 75 научных центров и университетов 15 стран (в том числе и нашей) удалось установить в столкновениях тяжелых ионов образование фазы кварк-глюонной плазмы со свойствами идеальной сильно взаимодействующей жидкости. В ближайшие два года здесь продолжатся исследования ядерных столкновений, а также поперечно поляризованных протонов с ядрами (p+p, p+Si, p+Cu, p+Au, 3He+Au), анализ данных и публикация результатов. Будет осуществляться и разработка детекторов (электромагнитного и адронного калориметров) для новой установки супер-PHENIX.
Еще один эксперимент RHIC, в котором принимали участие российские специалисты, — установка STAR. С 1993 года над ее созданием работали ученые ИФВЭ, МИФИ, ИТЭФ. При их непосредственном участии были изготовлены передний мезонный спектрометр, 1200 каналов счетчиков из свинцового стекла (ИФВЭ), газовая система центрального трекового детектора (МИФИ), “римские горшки” и силиконовые координатные детекторы (ИТЭФ). В ходе исследований на STAR было установлено образование кварк-глюонной плазмы со свойствами идеальной сильно взаимодействующей жидкости, впервые наблюдались ядра антигелия-4 в AuAu столкновениях с энергией √s = 200 ГэВ. По итогам экспериментов опубликовано свыше 200 статей. В настоящее время работы на этой установке продолжаются.
Еще одно место притяжения российских физиков в Америке — Стэнфордский линейный ускоритель. Здесь обращают на себя внимание два эксперимента. Первый — BaBar по исследованию нарушений CP-инвариантности в распадах B-мезонов, в нем с 1994 года принимают участие ученые ИЯФ СО РАН. Наряду с коллегами из 13 стран им удалось совершить открытие прямого нарушения CP- и Т-инвариантности в распадах B-мезонов.
Следующий эксперимент, на котором с 2001 года трудятся физики ИТЭФ, — EX0. Он ставит своей целью поиск безнейтринного двойного бета-распада Хе-136, который в случае обнаружения содержал бы намек на существование “новой физики”. По словам Николая Тюрина, по результатам работ в ходе двух экспериментов SLAС с участием российских физиков подготовлено около полусотни публикаций, в ближайшие два года работы по набору статистики и анализу результатов продолжатся.
В заключение Николай Тюрин добавил, что научное сотрудничество с США в области физики высоких энергий позволяет сохранять высокий потенциал российских исследовательских центров, способствует росту нового поколения научных кадров.
В программе слушаний в Минобрнауки, посвященных участию российских физиков в крупнейших международных проектах, осталось последнее сообщение — об исследованиях в области космических лучей и редких распадов в итальянской Национальной лаборатории Гран Сассо. Оно будет представлено в конце марта.
На нижнем фото: Одна из шести плоскостей триггерных мюонных сцинтилляционных счетчиков, Тэватрон
Светлана БЕЛЯЕВА
Снимки из презентации Н.Тюрина
Нет комментариев