http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=c5ad9172-7def-47ef-bd0e-35351e2f887c&print=1© 2024 Российская академия наук
<description>Новость о возможном строительстве современного коллайдера в стране, которая ещё недавно щедро «сеяла» свой интеллектуальный потенциал в виде высококлассных учёных по всем университетам и частным исследовательским компаниям Европы и США, стала для многих приятной неожиданностью. Вопрос о том, будет ли построена в России «Супер Чарм-тау фабрика» (другое название – «») стоимостью около 500 миллионов долларов, не оставил равнодушным международное научное сообщество.
Проект электрон-позитронного коллайдера в с длиной кольца 800 метров и оптимальными параметрами для рождения и изучения пар «частица-античастица» тау-лептонов и очарованных частиц (так физики называют частицы, содержащие с-кварк) стал одним из шести претендентов среди выбранных Министерством образования и науки РФ мегапроектов России для финансирования. Если установку удастся построить в течение ближайших пяти лет, она будет первой и единственной в мире «Супер Чарм-тау фабрикой». Это позволит российским и иностранным учёным проводить исследования на мировом уровне, получая новую информацию о строении и взаимодействии материи. Она дополнит результаты исследований в других ведущих лабораториях мира по физике элементарных частиц и на планируемых «Супер Б-фабриках» в Японии и Италии.
Узнав о планах финансирования «Супер Чарм-тау фабрики» в России, нобелевский лауреат Мартин Перл из Стэнфордского университета написал письмо в поддержку проекта Института ядерной физики СО РАН министру образования и науки РФ Андрею Фурсенко. В своём послании «профессору Фурсенко» он отметил, что ни одна существующая и даже планируемая установка в мире не способна произвести 100 миллиардов пар тау-лептонов и что создание такой установки открывает огромные перспективы для развития физики элементарных частиц. Причём одним из мировых лидеров в этой области станет ИЯФ СО РАН.
Последние полвека физики всего мира пытаются понять природу образования материи и в целом Вселенной после Большого взрыва, ускоряя и сталкивая между собой разные элементарные частицы – электроны, позитроны, протоны. Эти столкновения происходят на экспериментальных установках – коллайдерах. Создав оптимальные условия для рождения новых частиц, возникающих в результате этих столкновений и живущих до распада меньше триллионной доли секунды, учёные исследуют их с помощью специальных высокочувствительных детекторов. Зачем им это нужно? Общая задача одна – понять основные принципы мироздания. Например, разобраться, почему после Большого взрыва выгорело всё образовавшееся антивещество, а часть вещества осталась, хотя в первые мгновения образования Вселенной было одинаковое количество вещества и антивещества. Эксперименты, которые проводятся в последние годы в этом направлении, позволили учёным заглянуть очень далеко, и каждая новая действующая megascience-установка делает огромный шаг в сторону полного понимания природы возникновения материи во Вселенной.
Известно, что в первые моменты существования Вселенной тяжёлых частиц, таких как тау-лептоны, было очень много. Затем они распались, и сегодня их можно создавать только искусственным путём – на коллайдерах. По мнению мировой физической науки, именно эти частицы и сыграли решающую роль в организации всей возникшей в результате материи – в том числе и той, которую мы видим вокруг нас на Земле и в космосе.
Исследования фундаментальных законов природы на уровне физики элементарных частиц обещают разобраться в принципах организации всей окружающей нас материи.
Проект «Супер Чарм-тау фабрики» поддержала специальная комиссия Международного европейского комитета по будущим ускорителям (ECFA). Её представители отметили, что установка позволит получить важную дополнительную информацию о частицах, изучаемых на других коллайдерах.
Самый большой из работающих в мире коллайдеров (БАК) имеет длину тоннеля 27 километров и находится недалеко от Женевы, в Европейском центре ядерных исследований. В нём регистрируют столкновения протонов и тяжёлых ионов. В Институте ядерной физики СО РАН для женевского гиганта было изготовлено вакуумное и магнитное оборудование, а также элементы для крупнейшего из детекторов БАК – АТЛАС. Полная стоимость оборудования, которое разработал и создал для этого проекта ИЯФ СО РАН, превышает 100 миллионов долларов – другие научные учреждения России вложили в него значительно меньше. Но даже такой крупный международный проект, как БАК, не способен ответить на все вопросы. Поэтому во многих странах создают установки на другие области энергии взаимодействия частиц и с как можно большей интенсивностью (светимостью) встречных пучков.
В исследованиях по физике элементарных частиц Россия зарекомендовала себя как страна с высоким уровнем специалистов, а также как отличный производитель уникального высококлассного оборудования. Однако собственных установок передового уровня у нас давно уже не строят. Острая необходимость в них для развития науки пока, к сожалению, не вполне очевидна руководству страны, считающей себя одной из мировых держав, но почему-то играющей в мировой экономике роль поставщика сырья.
За последние 20 лет мировая наука изменилась кардинально, а в России за это время не было создано ни одной крупной установки.
Это пагубно сказалось не только на состоянии отечественной науки, но и на конкурентоспособности нашей экономики. Когда крупная держава живёт за счёт поставок природных ресурсов за рубеж, это равносильно проигранной войне, кстати, без единого выстрела. История знает яркий пример, когда государство резко теряет свои позиции в научном мире из-за неграмотных решений руководства. Адольф Гитлер надолго затормозил развитие немецкой науки, потребовав от неё одних лишь практических приложений и инноваций и оставив без финансирования фундаментальные направления. До этого Германия лидировала во многих научных областях, а языком крупных научных изданий был немецкий. От нанесённого ущерба наука не оправилась до сих пор – Германии по уровню большинства исследований уже не превзойти США, хотя пауза в развитии её науки, по сравнению с Россией, была относительно недолгой.
Известно, что возможности megascience-установок никогда не ограничиваются исследованиями в рамках одного направления – на оборудовании такого уровня во всём мире работают сотни учёных и выполняются многие десятки проектов из разных областей науки. Особую ценность представляет «побочный продукт» планируемого в Новосибирске суперколлайдера – возможность проведения исследований с использованием интенсивных пучков синхротронного излучения ещё более высокой яркости. Это излучение, создаваемое электронными и позитронными пучками высокой энергии, во всём мире, включая Россию, уже давно превратилось в эффективный инструмент для работ в области физики твёрдого тела, химии, биологии, медицины, геологии, археологии. За рубежом синхротронное излучение используют при производстве микросхем и в других хай-тек-разработках.
«Параметры электронного пучка в кольце коллайдера “Супер Чарм-тау фабрики” позволят получать синхротронное излучение с яркостью на несколько порядков выше, чем в самом мощном российском источнике СИ “Сибирь-2” в Курчатовском центре, не говоря уже о ВЭПП-3 и ВЭПП-4М в Сибирском центре СИ, – говорит заместитель директора по науке ИЯФ СО РАН, академик Геннадий Кулипанов. – Чем ярче и интенсивнее источник, тем шире его возможности. С использованием излучения из нового суперколлайдера можно создать рентгеновский микроскоп с пространственным разрешением менее десяти нанометров. Появится возможность для реализации дифрактометрии с пикосекундным временным разрешением для исследований в области спинтроники – одного из практических приложений наноэлектроники. “Супер Чарм-тау фабрика” может стать одним из важных компонентов уникальной для России высокотехнологичной базы, которая даст мощный импульс развитию фундаментальных и прикладных исследований в СО РАН, Сибирском регионе и в России. Она станет мощным центром притяжения талантливой научной молодёжи и развития академической и университетской науки».