Григорий Трубников: НИКА позволит в "лаборатории" все ближе подобраться к мигу творения Вселенной

Об этом уникальном проекте, а также о ситуации в российской науке корреспондент "РГ" беседует с директором Объединенного института ядерных исследований в Дубне академиком Григорием Трубниковым.

Григорий Владимирович, этот год знаковый и для вас, и всей нашей науки. В вашем институте намечен пуск коллайдера НИКА. Его уже называют "машиной времени", главным событием Десятилетия науки, говорят, что подобных проектов у нас не было более 40 лет. Кто-то уже предрекает Нобелевскую премию. Про Большой адронный коллайдер, который поймал знаменитый бозон Хиггса, слышали, наверное, все. А что поймает НИКА?

Григорий Трубников: Если совсем кратко, то коллайдер должен пролить свет на загадку - как после Большого взрыва возникла ядерная материя, из которой состоят все объекты в видимой Вселенной. Сегодня мы уже многое знаем - например, как возникли первые легкие ядра (водород, гелий) и как формировались следующие химические элементы, а далее из них - звезды, планеты и галактики. Но самое интригующее, конечно, - первые моменты рождения Вселенной. Мощные коллайдеры частиц позволяют в "лабораторных" условиях все ближе подбираться к этому мигу творения.

Сейчас физики от него всего в 20 микросекундах. Известно, что к этому времени Вселенная уже обзавелась протонами и нейтронами, то есть образовалось ядерное вещество, из которого состоим и мы с вами. Но остается главная загадка - а как же это произошло и что дальше? Это сегодня в физике один из самых фундаментальных вопросов. Для ответа надо еще ближе приблизиться к моменту Большого взрыва, понять, как развивались процессы в первые микросекунды после него.

ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ТРОЙКИ

Теоретики на него ответили. В учебниках написано, что протоны и нейтроны "построены" из элементарных частиц - кварков и глюонов.

Григорий Трубников: Да, эти частицы появились в момент Большого взрыва и образовали своеобразный бульон - кварк-глюонную плазму. Она имела гигантские температуру и плотность. А дальше, по мере расширения этого сгустка, свободные кварки стали группироваться. Причем почему-то строго определенным образом - в двойки и тройки, "склеенные" глюонами. Двойки оказались нестабильными и быстро распадались. А вот тройки очень стабильными, они-то и стали протонами и нейтронами - ядерным веществом. Все это произошло, как мы сейчас полагаем, примерно через 5-10 микросекунд после Большого взрыва.

Несмотря на санкции ни НИКА, ни другие проекты мегасайенс не остановлены, они остаются для России абсолютно приоритетными

Теория предсказала, а теперь НИКА должна показать, как это произошло 14 миллиардов лет назад. Но, чтобы увидеть рождение вещества, вам нужны свободные кварки и глюоны. Где вы их возьмете?

Григорий Трубников: Суть эксперимента проста. Раз кварки и глюоны заперты в протонах и нейтронах атомного ядра, их оттуда надо извлечь. Для чего необходимо в ускорителе так разогнать частицы, чтобы при их столкновении развалить протоны и на мгновения "освободить кварки из тюрьмы". А дальше "кино" пойдет в обратную сторону. И мы надеемся увидеть, как кварки опять сгруппируются в пары и в тройки. Рождается ядерное вещество.

Вообще-то странно. Ведь одна из главных задач Большого адронного коллайдера - тоже получить кварк-глюонную плазму... Нет здесь дублирования?

Григорий Трубников: Дублирования нет. Почему? Как я сказал, мы хотим увидеть так называемый фазовый переход - превращение кварк-глюонной материи в ядерное вещество. А прежде всего - процесс объединения кварков в тройки. Так вот на БАК это не удается. Здесь сложная физика, поэтому попробую пояснить на самом простом примере. Если поставить чайник на плиту и моментально нагреть его до 1000 градусов, то вода сразу превратится в пар. Аналогом такой "плиты" как раз и является Большой адронный коллайдер. В нем настолько огромные энергии, что все процессы происходят мгновенно, вы просто не увидите никаких переходов.

Если же воду в чайнике нагревать при определенном давлении и температуре, то можно наблюдать переход жидкости в пар. Такой принцип постепенного набора температуры и давления реализован в НИКЕ. Что позволит наблюдать фазовые переходы материи из одного агрегатного состояния в другое.

Получается, что БАК слишком мощный для этой задачи? С его энергией можно поймать Хиггса, но она не позволит наблюдать за появлением ядерного вещества?

Григорий Трубников: Можно и так сказать. А вот в Германии, в Дармштадте, и в американской Брукхейвенской лаборатории занимаются такой же задачей, что и мы. В США специальный коллайдер построили в 2000 году, тоже сталкивают тяжелые ядра, но пока мало что видят. Там, похоже, "промахнулись" по энергии. Частицы настолько быстро разогнали, что они не успевают "станцевать" друг с другом. А НИКА создавалась уже с учетом этого фактора. И американцы сейчас модернизируют свой коллайдер, чтобы опуститься по энергии в 100 раз, но эта перестройка лет на десять.

ЛИТР "ГЕЛЯ" ВЕСИТ 700 МИЛЛИАРДОВ ТОНН

С появлением НИКИ связана научная интрига?

Григорий Трубников: И у НИКИ довольно давняя история - она началась в середине прошлого века. Тогда физики стали предлагать модели возможных состояний ядерной материи. А чуть позже астрофизики обнаружили в космосе нейтронные звезды. Кстати, одним из первых их существование еще в 30-е годы предсказывал наш великий Ландау. Они состоят как раз из этакого нейтронного "геля" с плотностью в несколько раз больше, чем у обычного ядерного вещества. Литровая банка такого "геля" весит 700 миллиардов тонн. Это и есть кварк-глюонная материя. И тогда же родилась идея попробовать экспериментально получить такое состояние вещества в лаборатории. Было несколько "заходов" в ЦЕРНе и в других европейских и американских лабораториях.

А к середине 2000-х годов теоретики, в том числе и наши дубнинские, на базе опыта предыдущих 30 лет экспериментов и с помощью суперкомпьютеров определили для будущего коллайдера оптимальный диапазон энергий. Дальше понадобилось еще несколько лет, чтобы убедить мировое научное сообщество, что Дубна - наиболее подходящее место для его сооружения. Что именно у нас есть передовые технологии сверхпроводящих магнитов, сильная научная школа, первоклассные детекторщики и инженеры. В итоге в ОИЯИ к 2016 году был подготовлен технический проект, и мы начали строить коллайдер НИКА.

Так что скорее это не интрига, а дозревший плод на терпеливо возделываемом нашими учеными участке. Кстати, примерно такой же путь длиною в несколько десятилетий ОИЯИ прошел и в физике сверхтяжелых элементов. Это сейчас Дубна признанный мировой лидер, а лет 30 она "бежала в группе лидеров" - с США, Германией, Японией. Академики Флеров и Оганесян нашли революционные решения, которые позволили вырваться именно Дубне далеко вперед. Из 26 рукотворных химических элементов, которые пополнили таблицу Менделеева, 11 открыты в Дубне. А один назван в честь живущего ныне нашего выдающегося соотечественника Юрия Цолаковича Оганесяна - оганесон.

Сколько стран участвуют в проекте НИКА? Насколько больно по нему ударили санкции? Успели получить от партнеров необходимое оборудование?

Григорий Трубников: В этом международном проекте участвуют 15 стран. Пуск был намечен на конец 2023 года. Первый удар по этим планам в 2021 году нанес COVID-19. Тогда из-за карантина закрывались на долгие месяцы предприятия, которые создавали для нас оборудование. Общая задержка по поставкам накопилась больше чем в год. А в середине 2022 года геополитические сложности и санкции против России перекрыли платежи по многим зарубежным контрактам, командировки специалистов обеих сторон и сами поставки. Нескольких трейлеров с уникальным оборудованием, полностью оплаченным и принятым на склады наших европейских поставщиков, так там и остаются с середины 2022 года, потому что правительства этих стран запрещают вывозить грузы в международный центр в Дубне.

КАК ДВА ГОДА ПРЕВРАТИТЬ В ГОД

Но, по-моему, арифметика не сходится. Год задержки дал ковид, еще год - санкции. Но тогда вы должны уйти при самом удачном варианте к концу 2025 года, а технологический запуск НИКИ сейчас намечен на 2024-й...

Григорий Трубников: С конца 2022 года и весь этот год мы делали все возможное и невозможное, чтобы найти альтернативных производителей. Но когда вы заменяете оборудование, меняются многие габариты и нагрузки. Значит, многое надо перепроектировать в техническом проекте, который был одобрен Главгосэкспертизой под изначальные инженерные системы и электронику. Получается, мы находим другого производителя, переделываем проект и раздел за разделом заново все согласовываем. И одновременно на самом объекте вместе со строителями и инженерами эти изменения воплощаем в жизнь в бетоне и в железе. Это тяжелейшая работа, 24 часа в сутки, но, похоже, два года задержки нам удается превратить в один.

Но вот на что особо хотел бы обратить внимание. В 2022 году Россия оказалась под экстремальным давлением. Понятно, что в такой ситуации руководство страны справедливо требует прежде всего поддерживать прикладные задачи, получать конкретную продукцию. Казалось бы, тут не до фундаментальных исследований. И тем не менее наш грандиозный проект не остановлен, он остается для России абсолютно приоритетным.

Более того, в стране продолжаются и другие крупнейшие проекты мегасайенс - создается беспрецедентный парк ядерно-физических установок для фундаментальной и прикладной науки. Это реактор ПИК в Гатчине, который будет самым мощным источником нейтронов в мире, и Токамак - искусственное солнце в Курчатовском институте, и уникальный гелиогеофизический комплекс в Сибири по изучению Солнца, и синхротрон нового поколения в Новосибирске. Все это - самая передовая наука, это реноме нашей страны, без сомнения ведущей научной мировой державы.

Итак, пуск НИКИ намечен на конец года. И мы узнаем ответ на задачу тысячелетия: как образовалось ядерная материя?

Григорий Трубников: Да, соберем коллайдер к концу года, но придется набраться терпения. Дело в том, что мы имеем дело с одной из самых сложных технических систем, которые сегодня есть на планете. После команды "пуск" нам предстоит настроить и синхронизировать работу около 12 тысяч разных подсистем. А когда все отладим, то начнется набор данных. Их анализ и позволит судить о результате. По самым оптимистическим оценкам, на это потребуется 1,5-2 года.

Напомню, что прежде чем на БАКе был открыт бозон Хиггса, четыре года заняла настройка работы коллайдера и детекторов, а потом еще около трех лет набирали данные. Кстати, опыт работы этого коллайдера показывает, что на пути к цели физики получают много самых неожиданных результатов. Думаю, и у нас их будет не меньше. Ведь в эксперименте получить неожиданные эффекты и открытия еще более интересно, чем подтвердить теорию.

В принципе НИКА должна стать центром притяжения для многих ученых, кто хочет решать самые амбициозные задачи современной науки. В Дубну наблюдается "притечка мозгов"? Появился такой тренд?

Григорий Трубников: Да, несомненно. НИКА уже совершила для ОИЯИ в определенном смысле фазовый переход. У нас на экспериментах, даже на фабрике сверхтяжелых элементов, не было больших коллабораций. Зато мы всегда активно участвовали в экспериментах - в ЦЕРН, в Японии, в США, в Германии. Там коллаборации включают 1-3 тысячи человек, среди которых от нескольких десятков до нескольких сотен - специалисты из ОИЯИ. Так вот с проектом НИКА и у нас сформировались четыре большие международные коллаборации. В общей сложности на данный момент это уже около 1500 ученых из полутора десятков стран. Разве не это главный аргумент, почему нужны мегапроекты, и не яркий индикатор, как прирастает интеллектуальным капиталом страна, где такой проект реализуется?

УЧЕНЫЙ ДОЛЖЕН ИМЕТЬ ПРАВО НА РИСК

Нобелевский лауреат Жорес Алферов почти на каждом Общем собрании РАН повторял: главная проблема российской науки в том, что на нее нет спроса. Санкции все кардинально изменили. Наука должна обеспечить нам технологический суверенитет. А для этого работать с максимальным КПД. Готова ли она к такому вызову?

Григорий Трубников: Эффективность науки зависит от нескольких факторов, в том числе и от того, как построена ее система управления. На мой взгляд, сегодня эта конструкция у нас оптимальна. Во главе - президентский совет, а значит, наука постоянно в фокусе у главы государства. Это принципиально важно. Последние годы и президент, и руководители на всех уровнях подчеркивают критическую роль науки для полноценного суверенитета и глобального лидерства. Не припомню, когда науке уделялось бы такое внимание. Меня очень обнадеживает, что пониманием первостепенной роли науки постепенно проникается все наше общество. И, конечно, наука должна быть международной, неизолированной, быть над политикой. Уж фундаментальная - так точно.

Вообще считаю, что между государством и научным сектором должен быть своего рода Общественный договор, основанный на выполнении взаимных обязательств. Тогда и доверия будет больше. А оно необходимо во всем. Ученые должны иметь достойные условия для работы в своей стране: инфраструктура и финансирование. А государство должно видеть высокую производительность труда, и готовность науки формулировать актуальные задачи и их решения. Ну и баланс, разумный баланс во всем, например, наука должна иметь в фундаментальных исследованиях право на риск.

Что вы имеете в виду?

Григорий Трубников: Давайте представим такую гипотетическую ситуацию. Вы планируете открыть новую частицу и получили от государства на проект определенную сумму. Но вместо этой частицы открыли новую, но другую. Не менее важную и интересную. И соответствующие надзорные службы предъявят вам претензии, что задание не выполнено, и последует наказание. Подход однозначный: раз заявлено в проекте - выдай. А вот в Китае и других ведущих странах право на риск в фундаментальных исследованиях прописано в законе. Наказание наступает только для недобросовестных.

Не менее больной вопрос - зарплата ученого. Сегодня у нас это очень сложная комбинация со всяческими совместительствами, доплатами и добавками. Грантами, которые порой являются большей частью дохода, а не добавкой за принципиально новое качество. Должен быть принцип: если вы задачу доверили определенному коллективу, то дайте достойную зарплату, чтобы они не отвлекались на поиски доходов и громадье отчетов.

Возглавлявший академию наук Владимир Евгеньевич Фортов говорил, что для настоящего ученого прежде всего нужны более-менее нормальные условия для жизни и работы, и он будет пахать 24 часа в сутки семь дней в неделю. Потому что пришел в науку самореализоваться, хотя мог куда проще добиться успеха совсем в других сферах.

Григорий Трубников: Согласен. Для ученого нет ничего важнее, чем стать первооткрывателем. Когда ты понимаешь, что вот этого никто в мире до тебя не знал. Никто не делал! Это невероятное чувство! Чтобы его достичь, ученый готов много и упорно трудиться, преодолевать любые трудности. Любознательность, жажда разобраться в первопричинах и научиться понимать будущее - заложено в природе человека.

МНЕ ПОВЕЗЛО РОДИТЬСЯ В ЭТОЙ СТРАНЕ

Григорий Владимирович, вы счастливый человек?

Григорий Трубников: Однозначно - да! Счастливый по многим причинам. Как бы пафосно не звучало, мне повезло родиться в этой стране, я горжусь, что именно здесь живу и работаю. У меня замечательная семья и родители. Они строили Братскую ГЭС, отец был одним из руководителей генплана этого уникального объекта, и еще альпинистом - чемпион Союза. Очень повезло с учителями в лицее и в университете. Я удачлив, что всегда попадал в самые хорошие руки. Мне указали дорогу и помогли по ней уверенно зашагать. Моя первая специальность в Липецком Политехе - инженер-системотехник. На старших курсах учился параллельно еще и в МГУ, и вторая специальность - физика элементарных частиц. Красный диплом. Моим научным руководителем в Дубне был первоклассный ученый и фантастический наставник, академик Игорь Мешков. Тоже, кстати, "Снежный барс", альпинист.

Уже 25 лет - с небольшим перерывом на работу министерстве - я работаю в одном из лучших научных центров мира, окружен фантастическими людьми и атмосферой. Неимоверно счастлив, что занимаюсь грандиозным проектом НИКА. Считаю, что возможности для самореализации безграничны, и смею думать - у меня все еще впереди.

Визитная карточка

Григорий Владимирович Трубников родился 17 апреля 1976 года в г. Братске Иркутской области. Окончил Липецкий государственный технический университет, а затем - физфак МГУ. Еще студентом начал работать стажером в ОИЯИ, затем поступил в аспирантуру, вырос от младшего научного сотрудника до вице-директора института. Он один из руководителей мегасайенс-проекта НИКА.

С 2017 по 2020 гг. работал первым заместителем министра Минобрнауки России. Затем вернулся в Дубну, решением полномочных представителей стран-участниц избран директором ОИЯИ. Сфера его научных интересов - физика ускорителей, коллайдеров и накопителей пучков заряженных частиц. Он автор и соавтор более 200 научных работ. В 2016 году избран действительным членом РАН. Женат, у него четверо детей.