Визит в научные центры США

В октябре состоялся визит в США директора ОИЯИ академика В.Г.Кадышевского и начальника отдела ЛВЭ профессора Ю.А.Панебратцева. Они приняли участие в мероприятиях, связанных с 40-летним юбилеем Стэнфордского центра линейного ускорителя (SLAC), одной из крупнейших в мире лабораторий, специализирующихся в области физики высоких энергий. Во время визита состоялись встречи с советником президента США по науке и технологиям Джоном Марбургером и руководителями Министерства энергетики США. При этом были обсуждены вопросы, связанные с завершением подготовки Соглашения между правительством США и ОИЯИ. Во время посещения Брукхейвенской национальной лаборатории, одного из главных партнеров ОИЯИ в США, были рассмотрены планы дальнейшего развития сотрудничества. Редакция нашего еженедельника обратилась к В.Г.Кадышевскому и Ю.А.Панебратцеву с просьбой рассказать об их пребывании в США.

Несколько слов о SLAC и о том, почему юбилей этого центра вызвал огромный интерес в мировом физическом сообществе. В Стэнфордском университете в 50-е годы проводились исследования, связанные с проблемой ускорения электронов. Эти работы инициировали предложение о создании одного из самых больших и сложных технических сооружений 20-го века - Стэнфордского линейного ускорителя, имеющего протяженность две мили (свыше трех километров). Строительство этой машины началось в 1962 году под руководством выдающегося физика и инженера Вольфганга Панофского.

Появление Панофского на трибуне и его доклад были очень тепло встречены аудиторией: все встали и долго аплодировали этому великому человеку.

Сооружение электронного ускорителя на энергию 20 ГэВ в эпоху протонных ускорителей было смелой, если не сказать, дерзкой идеей. Но уже первые эксперименты, проведенные в SLAC в 1966 году, привели к результатам, которые изменили наши представления о микромире. Подобно опытам Резерфорда, в которых было обнаружено атомное ядро, в экспериментах Фридмана, Кендала и Тейлора в SLAC были открыты структурные составляющие протона и нейтрона - кварки. Это была первая научная победа физиков SLAC, впоследствии отмеченная Нобелевской премией

Следующий шаг - создание в 1972 году кольца SPEAR, в котором сталкивались электроны и позитроны, т.е. частицы и античастицы и антиматерия. Этот путь привел к открытию, которое в физике называют "ноябрьской революцией 1974 года". В эксперименте группы Б.Рихтера была открыта новая частица , и тем самым доказано существование очарованных кварков. Одновременно группой С.Тинга в БНЛ была открыта та же частица, которую назвали J. До сих пор есть шутка, что данная частица называется либо /J, либо J/ - в зависимости от того, на каком побережье США вы находитесь... Но если говорить серьезно, этот результат коренным образом изменил наши представления о микромире. Тинг и Рихтер разделили за это открытие Нобелевскую премию.

В 1975 году Мартин Перл нашел в результате кропотливого анализа экспериментальных данных, полученных на SPEAR, новый лептон, названный им . Этот результат позднее также был отмечен Нобелевской премией. Выводы, которые можно извлечь из этого открытия, весьма поучительны. Перл доказал, что и в наше время наиболее яркие и неожиданные результаты могут являться продуктом деятельности отдельного интеллекта, а не "коллективного сознания" коллаборации.

В торжествах по случаю годовщины SLAC приняло участие около тысячи человек из разных научных центров США и всего мира. Фактически присутствовала вся элита американского физического сообщества. Прекрасный доклад о вкладе SLAC в физику частиц сделал Хаим Харари, который много лет возглавлял Вейцмановский научный центр в Израиле. Он долгое время работал в SLAC и с большой теплотой и изысканным юмором рассказал о том времени, когда создавались основы современной физики частиц. Очевидно, что стэнфордские экспериментальные результаты, вместе с открытием в ЦЕРН нейтральных токов и промежуточных векторных бозонов, сыграли ключевую роль при построении современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели.

В настоящее время экспериментальная программа SLAC сконцентрирована на физике B-кварков. Одним из важных результатов здесь является наблюдение СР-нарушения в cистеме нейтральных В-мезонов. Кстати, прямое нарушение СР в процессах распада нейтральных каонов обнаружено и изучается в эксперименте NA48 в ЦЕРН, где вклад физиков ОИЯИ чрезвычайно весом. Согласно А.Д.Сахарову, нарушение СР-симметрии позволяет понять, почему в нашей Вселенной материя доминирует над антиматерией.

На юбилейном заседании обсуждались и общие тенденции развития физики высоких энергий. Прекрасный и очень глубокий доклад на эту тему сделал Джон Марбургер. Основная его мысль - это существование глубокой связи между микромиром и макромиром. Астрофизика и физика частиц должны быть объединены в рамках одной полевой теории. В то же время эра ускорителей на сверхвысокие энергии, являющихся основным инструментом исследования в физике частиц, к середине ХХI века подойдет к концу. Сейчас в ЦЕРН сооружается ускоритель LHC - "Большой адронный коллайдер". Главной задачей, стоящей перед LHC, является открытие бозона Хиггса. Это позволит обосновать механизм возникновения массы у элементарных частиц, принятый в Стандартной модели. Впоследствии ресурсов всего человечества, в принципе, может хватить для создания еще одного ускорителя, скорее всего, линейного коллайдера в тэвной области энергий. Это должен быть международный проект технически развитых стран, с равноценным финансированием со стороны всех участников. Данный ускоритель позволит ответить на вопросы, связанные с поиском частиц вне рамок Стандартной модели и существованием дополнительных пространственных измерений.

Однако, как полагает Джон Марбургер, синтез физики высоких энергий и астрофизики - осповная перспектива развития в этой области науки.

В докладе директора SLAC Джонатана Дорфана обсуждались планы развития этого научного центра. Он выделил четыре главных направления:

1. Модернизация ускорительного комплекса SPEAR и прецизионные измерения в физике тяжелых кварков и лептонов. В принципе, не исключено, что такие измерения могут дать информацию о явлениях, выходящих за рамки Стандартной модели.

2. Еще в 1973 году в SLAC была создана Лаборатория синхротронного излучения (СИ). В настоящее время использование СИ - одна из главных перспектив в развитии SLAC. Более того, создание в этом центре лазера на свободных электронах обеспечит переход на качественно новый уровень исследований в молекулярной биологии, химии, материаловедении.

3. SLAC с полным правом может претендовать на лидирующие позиции в сооружении нового линейного коллайдера, о котором говорили ранее, если будет принято соответствующее решение.

4. Сооружение в SLAC -телескопа (Gamma - ray Large Area Space Telescope), который предполагается запустить на околоземную орбиту в 2007 году. Это направление напрямую связано с последними революционными результатами в астрофизике и может рассматриваться как выход физики высоких энергий в космос.

После SLAC мы посетили Брукхейвенскую национальную лабораторию - BNL, которая, подобно ОИЯИ, является мультидисциплинарным научным центром. Это во многом определяет характер нашего сотрудничества. Во время визита обсуждались планы совместных экспериментов на новом коллайдере ядер и поляризованных протонов RHIC, связанные с поиском кварк-глюонной плазмы. Это состояние материи существовало во Вселенной в первые мгновения после ее рождения. Шла речь и о фундаментальных исследованиях спиновых характеристик частиц. RHIC - это машина, которая предоставляет уникальные возможности для таких исследований. Обсуждалось также сотрудничество в других областях.

В настоящее время успешно реализуется наш совместный учебно-образовательный проект "Online Science Classroom", который дает возможность познакомить школьников с тем, что делают ученые БНЛ и ОИЯИ в физике, молекулярной биологии, экологии, химии и других естественных науках. Директор БНЛ и директор ОИЯИ подписали соглашение о намерении преобразовать этот проект в Международный Интернет-журнал для школьников по естественным наукам.

В заключение еще раз подчеркнем: есть все основания ожидать, что после подписания Соглашения между правительством США и ОИЯИ наше сотрудничество станет еще более интенсивным и плодотворным, в чем заинтересованы обе стороны.