«Маленький кристаллик супермотивации»: новосибирские академики о будущем фундаментальной науки

12.10.2021 14:34

«Маленький кристаллик супермотивации»: новосибирские академики о будущем фундаментальной науки

Физик и руководитель аналитического отдела Тайги.инфо Алексей Мазур поговорил с заведующим теоретическим отделом Института ядерной физики СО РАН им. Будкера Александром Мильштейном и директором этого института, академиком Павлом Логачёвым о настоящем и будущем фундаментальной науки. Зачем ученые работают над «мегасайенс» проектами, как заглянуть внутрь звезд и что такое Супер С-Тау фабрика? Можно ли из Новосибирска дойти до Нобелевской премии, и как наука влияет на супермотивацию — в большом интервью ученых Тайге.инфо.

Тайга.инфо: Сегодня много говорится о «мегасайенс» проектах. «Мегасайенс» — слово иностранное, непонятно что значит. Почему такие проекты важны для нашей науки и о них все говорят?

А.М: Если говорить об определении, то это объекты научной инфраструктуры стоимостью более 50 млрд рублей в текущих ценах. Эти проекты дают возможность заглянуть за грань известного, сделать существенный шаг к абсолютно новым знаниям, которые сегодня нам недоступны. Появятся уникальные инструменты, которых сегодня нет. Для их создания необходимо сделать много относительно небольших шагов, каждый из которых может привести к созданию новых направлений в технологиях и, в конечном итоге, к изменениям во всех сферах нашей жизни. Все предыдущие шаги по развитию фундаментальной науки именно к этому и приводили. Не было такого случая, чтобы открытия в фундаментальной науке не имели прикладного значения.

Тайга.инфо: Можно уже привести примеры таких установок?

П.Л.: Во-первых, это разнообразные коллайдеры. Сейчас в мире работают шесть коллайдеров и планируются еще, как минимум, три. Во-вторых, это установки для наблюдения гравитационных волн, которые позволяют получить информацию о нашей вселенной, о ее прошлом и будущем. В-третьих, это огромные установки для регистрации космических частиц, которые летят на Землю из далекого и не очень далекого космоса, которые тоже нам рассказывают очень многое о нашей природе. Невозможно на Земле получить такие энергии, с которыми прилетают к нам некоторые частицы.

Что еще является мегаустановкой? Это и большие комплексы, которые используются уже больше в прикладных целях, во многих науках, от физики до биологии. Для использования этих установок создается большая сложная инфраструктура.

Вот, например, источники синхротронного излучения, такие как наш СКИФ, который будет уникальным источником рентгеновского излучения в широком диапазоне энергий с очень маленьким размером луча. Фактически, речь идет о том, что мы сможем наблюдать за жизнью и превращениями квантовых объектов, таких как атомы и молекулы.

Тайга.инфо: Но ведь СКИФ не является инструментом для физики элементарных частиц?

П.Л.: Для нас — это прикладная вещь. Мы делаем его для того, чтоб другие пользовались нашим прибором. Но есть и другой смысл установок мегасайенс. Он уже социальный и, если хотите, геополитический. Дело в том, что такие установки являются не только дорогими, но и очень интересными объектами для ученых. Ученым очень хочется на них поработать и сделать свой уникальный красивый эксперимент, который станет основой их научной карьеры. Любого уровня, вплоть до Нобелевской премии. Это значит, что ведущие ученые со всего мира концентрируются в том месте, где работают такие установки. Кроме того, они привозят с собой своих учеников, общаются со своими коллегами. И весь этот «суп» будет находиться у нас, рядом, на нашей территории! В результате будет подниматься уровень возможностей нашей страны, что отразится на интеллекте, целеполагании и ценностях наших людей. Наука (настоящая наука) — это творчество, которое требует предельного напряжения сил, а для этого должна быть супермотивация. Так вот, этот маленький кристаллик супермотивации будет жить у нас и будет размножаться у нас. В результате в стране будет увеличиваться количество супермотивированных людей во всех областях деятельности, а это главный капитал, главное богатство любой страны и любого государства. Вот в чем политический, геополитический и социальный смысл не просто науки, а этих больших установок, притягивающих самый лучший интеллектуальный потенциал со всего мира.

Тайга.инфо: Я знаю, что Вы вынашиваете и продвигаете идею Супер С-Тау фабрики.

А.М.: Неправильно говорить «вынашиваете». Это проект, который «на всем ходу», уже есть идеи, есть дорожная карта. Это уже все давно выношенное. Уже есть воплощения части оборудования «в железе». Это уже другая стадия проекта. Это совсем не то, что «полет в соседнюю галактику в следующем тысячелетии». Это, как говорится: «Дайте денег — мы сделаем».

П.Л.: Понятен сетевой график производства, создания и ввода в эксплуатацию оборудования. Понятен бюджет, понятно кто и что будет делать. Все уже настроено, и международная кооперация, и кооперация внутри России. Строительство СКИФа является важным и для реализации проекта Супер С-Тау фабрики. В процессе его создания будут опробованы те технологии, которые будет использоваться и при строительстве Супер С-Тау фабрики.

Тайга.инфо: Можно ли как-то просто объяснить, что такое Супер С-Тау фабрика и почему она может дать новое знание? Ведь очень долго физика элементарных частиц шла по пути создания все более и более крупных коллайдеров — разгоняли частицы и сталкивали их со все большими скоростями.

А.М.: Физика элементарных частиц изучает взаимодействие между частицами, то есть влияние одних на другие. Это влияние зависит от того, на каких расстояниях частицы находятся друг от друга. Для того, чтобы изучить взаимодействие на очень малых расстояниях, надо создавать очень большие установки, такие как Большой адронный коллайдер в Европейском центре ядерных исследований. Для создания таких установок необходимо очень много денег и времени. Влияние сил, являющихся большими на очень маленьких расстояниях, проявляется и на больших расстояниях, только это влияние очень мало. Поэтому другой подход к исследованию новых взаимодействий состоит в измерении с очень высокой точностью влияния частиц друг на друга на сравнительно больших расстояниях. Такой подход позволит понять, как устроены процессы внутри «черного ящика» по проявлению этих процессов снаружи «ящика».

Тайга.инфо: То есть, вместо того, чтобы приблизиться к объекту исследования, вы улучшаете оптику, через которую на него смотрите?

А.М.: Конечно! Мы не можем полететь в соседнюю галактику и посмотреть там на месте, что происходит. Но у нас есть астрономические приборы, имеющие очень высокую точность. И мы анализируем результаты наблюдений, пытаясь понять, что происходит внутри Солнца, в черной дыре, в нейтронной звезде и так далее.

Тайга.инфо: Хорошо. Можете объяснить все три составляющие названия: «супер», С («цэ») и «тау»? Что это?

П.Л.: С («Цэ») — это название одного из шести кварков, которые по нашим представлениям определяют свойства адронной материи, существующей вокруг нас.

Тайга.инфо: Кварки — это то, из чего состоят атомы?

А.М.: Есть известное стихотворение «Дом, который построил Джек». Перефразируя это стихотворение, можно сказать так: есть атомы — они состоят из электронов и ядер. Есть ядра — они состоят из протонов и нейтронов. А есть кварки — из которых состоят эти самые протоны и нейтроны, и не только они. А из чего состоят кварки — мы пока еще не знаем, но нельзя исключать, что будут какие-то появления внутренней структуры кварков в каких-то экспериментах. Вот именно поэтому необходимо улучшать точность измерений, используя новые детекторы, новые методики измерений, все новое. Даже если окажется, что при нашей жизни забраться «внутрь» кварка не удастся, с этими новыми детекторами наверняка можно будет сделать огромное количество всяких важных открытий, и каждый «получит свою конфету».

Возвращаясь к вопросу о том, «кто из кого состоит». Возьмем, например, электрон. Мы знаем его массу, знаем его заряд, и с большого расстояния воспринимаем его как точку. А с очень маленького расстояния (меньше чем десять в минус одиннадцатой степени сантиметра) увидим, что этот электрон окружен целым облаком фотонов и электрон-позитронные пар, и кварков с антикварками, все есть, только разные частицы можно наблюдать с разной вероятностью. Так вот, Супер С-тау фабрика будет в основном изучать с-кварк и так называемый тау-лептон. Тау-лептон — это частица, похожая по своим свойствам на электрон, только в 3350 раз тяжелее! Есть еще одна частица, похожая на электрон — это мюон, он в 200 раз тяжелее электрона. Можно сказать, что мюон и тау-лептон — это родственники электрона, только живут мало, особенно тау-лептон. Поэтому тау-лептон тяжело изучать, и Супер С-Тау фабрика предоставляет для исследования тау-лептона и с-кварка наилучшие возможности.

Тайга.инфо: Эта машина тоже коллайдер?

А.М.: Тоже коллайдер. Этот коллайдер будет отличаться от других производительностью или, как говорят физики, «светимостью». Поэтому даже редкие события удастся проанализировать. Но, кроме этой производительности, надо еще иметь инструменты, которые позволят все очень внимательно изучить.

Тайга.инфо: Поэтому называется «фабрика»?

А.М.: «Фабрика» — потому, что производительность большая.

П.Л.: А «супер» — это значит супербольшая производительность. Если необходимо попасть в мишень площадью 10 в минус 37 степени сантиметра один раз в секунду, то для этого нужна «светимость» «фабрик». Такая светимость уже достигнута в Японии, в США (в Стэнфорде). А в случае Супер С-Тау фабрики площадь мишени еще на два порядка меньше! Это означает, что процессы, в которых две частицы подходят на расстояние 10 в минус 18 степени сантиметра, происходят один раз в секунду.

А.М.: Кроме того, даже если будет достигнута необходимая производительность установок, даже если физики научатся делать приборы, которые будут измерять события с высокой точностью, необходимо будет проанализировать гигантское количество информации. А для этого нужен качественный скачок в компьютерных технологиях. В обработках того, что называется «биг-дата». Чтобы все это реализовать, необходимо много людей. И не просто «людей с лопатами», а людей с соответствующим образованием, соответствующей культурой и соответствующей креативностью. А для этого нам нужна школа, в особенности — наша физмат-школа. Это — важнейший элемент здания, которое построено для подготовки научных кадров. Нам необходимо правильное и интенсивное образование в университете. Поэтому, любой «кирпич», который вывалится из этого здания, приведет к тому, что все здание рухнет.

Тайга.инфо: Почему «фабрика» является на ваш взгляд необходимым кирпичом в этом здании? В принципе жили же без нее.

П.Л.: Действительно, во многих странах живут без фундаментальной науки. Весь вопрос в том, насколько развито общество, насколько развита страна. И мы опять приходим к нашим замечательным политикам и говорим: «Ребята, если вы хотите быть в первых рядах, то фундаментальная наука стране необходима и мощные национальные проекты необходимы. Потому, что иначе не будет интеллекта, не будет технологий, не будет должного качества населения, и в результате у страны исчезнет позитивная перспектива на долгое время».

Тайга.инфо: За какой срок может быть построена Супер С-Тау, если вдруг выдадут деньги?

А.М.: Никаких денег «вдруг» не дают. Если дают, то осознанно. Поэтому, если осознанно дадут деньги, то этот проект можно будет реализовать за вполне ограниченное время, надеюсь я застану момент, когда Супер С-Тау заработает.

П.Л.: Хочу сказать так. Что бы там ни говорили, мы сейчас идем впереди не только по техническим параметрам уникального синхротрона СКИФ. Мы впервые в мире идем по супержестким и коротким срокам его создания. Ни одна аналогичная установка в мире за такие сроки не делалась. Мы за два с половиной года делаем то, что люди обычно делают за шесть лет! Вот что сейчас делается!

СКИФ является идеальным трамплином перед Супер С-тау фабрикой. Потому, что оптика (электронная оптика) СКИФа и оптика Супер С-тау очень близки. На СКИФе мы сейчас проверяем те идеи, которые точно пойдут в «фабрику» и без которых получить необходимую суперпроизводительность не получится. В этом смысле, с точки зрения производства, кольцо СКИФа практически не будет отличаться от кольца Супер С-Тау. Ну, кольцо С-Тау будет посложнее, конечно, но не принципиально. То есть, я хочу сказать, что 5 лет — это вполне нормальный срок. Если есть нормальное финансирование и если не будут мешать работать ученым.

Тайга.инфо: У каждой установки есть срок актуальной работоспособности. Какой срок будет у Супер С-Тау фабрики?

П.Л.: Для таких установок это обычно 30−40 лет. Я почему так говорю? Когда вы делаете «шаг в неизвестное» и технологически, и по физике, то вы после первого этапа экспериментов начинаете осознавать это неизвестное. И у вас возникает потребность ещё дополнительных экспериментов, чтобы это неизвестное изучить. Так вот, талант физиков и проектировщиков, которые эту машину делают, заключается в том, чтобы все последующие шаги по изучению того неизвестного, которое мы сейчас даже предугадать не можем, были возможны в рамках созданной инфраструктуры. То есть, за счёт её разумного обновления.

Источник

Следующая новость
Предыдущая новость

Валерий Лобановский вошел в список лучших тренеров в истории футбола Необычные причины почему может быть звон в ушах Вениамин Яковлев: причина смерти Что нужно знать, выбирая хороший холодильник Строительство бассейнов с дальнейшим обслуживанием компанией vashbas.com

ЦИТАТА "Подтверждение долгосрочных РДЭ отражает неизменное мнение Fitch о перспективах поддержки банков."
© Fitch Ratings
Лента публикаций