№ 48 (4038) от 17 декабря 2010:

• Сообщения в номер
• О спиновой физике на NICA
• Дубна - Каир: 14 совместных проектов
• Четыре доклада о разном
• CMS на LHC: обсуждаются первые результаты
• Более полувека в Дубне
• Не скатиться в технологическое захолустье
• Вослед ушедшим (Б.А.Долгошеин)
• В зеркале прессы
• Концерты, вечера
• Сеанс одновременной игры
• НОВОСТИ

Версия № 48 в формате pdf

Конференции

CMS на LHC: обсуждаются первые результаты

На Большом адронном коллайдере получены и проанализированы первые экспериментальные данные. Их обсуждению была посвящена 14-я ежегодная Международная конференция коллаборации RDMS CMS в Варне, в работе которой помимо российских ученых участвовали их коллеги из США, Италии, Германии, ЦЕРН, не входящие в ее состав. Напомним: коллаборация возникла в 1994 году как союз ученых России и стран-участниц Объединенного института ядерных исследований для создания одного из двух основных детекторов церновского коллайдера - компактного мюонного соленоида (CMS). Руководит работой RDMS CMS профессор Игорь Голутвин, Совет коллаборации возглавляет академик РАН Виктор Матвеев, ученый секретарь - Анатолий Зарубин.

Открыл конференцию председатель организационного комитета профессор Иван Ванков. От имени оргкомитета Анатолий Зарубин зачитал приветствие вице-президента РАН, директора ФИАН, академика Геннадия Месяца. А профессор Игорь Голутвин отметил, что это мероприятие - особенное. На нем планируется не только обсудить первые результаты, полученные на LHC, но и познакомить участников с новым научным открытием дальних корреляций коллаборации RDMS CMS. (Газета "Поиск", 16.10.2010)

От UA1 - к CMS

Место на трибуне занимает первый докладчик Джо Инкандела (Joe Incandela, UCSB) из США, тема доклада: статус CMS. Некоторое время спустя ваш корреспондент и спецкор газеты "Поиск" Василий Янчилин, вооруженные верными диктофонами, и коллега Василия фотокор Николай Степаненков, вооруженный, в свою очередь, могучей цифровой камерой, приступают к исполнению редакционных заданий, памятуя о том, что не мешало бы осветить в первую очередь, и что важно не упустить во вторую...

- В начале работы, - отмечает американский физик, - требовалось плавное вхождение в эксперимент. В подготовку, в настройки было вовлечено много людей. Для этого потребовалось заметное время. Другими словами, решалось множество мелких проблем. Одна из них банальная - течь воды в системе охлаждения. Но и это потребовало серьезной работы, модернизации системы. Это было еще во время тестирования детекторов по космическим лучам. Действительно серьезной проблемой оказалась чрезвычайно большая загрузка частиц в детекторе. И эта проблема была решена. А когда уже проходил переход от космических событий к сбросу пучка на мишень, - во время одного оборота пучка перестраивался триггер и все работало. Это было удивительно!

- Как складывалась ваша научная карьера и почему вы оказались именно в этом проекте?

Участвовал в адронных экспериментах UA1 и UA2, в ЦЕРН, в которых как раз были открыты W-бозоны. Вошел в UA1 уже после открытия W-бозона и занимался в основном поисками топ-кварков. Это был 1987 год. Но мы не смогли обнаружить топ-кварк в ЦЕРН, не хватило экспериментальных возможностей, и я вернулся в Фермилаб, вошел в коллаборацию CDF в 1991 году. Был лидером группы по радиационно-стойким кремниевым детекторам, потому что считал: именно эти детекторы помогут найти топ-кварк. И именно в нашей группе в 1994-95 годы был обнаружен очень сильный сигнал. Потом несколько лет занимался исследованием топ-кварка, и, конечно, развитием кремниевых детекторов. И в это время ко мне обратились коллеги из CMS, которые занимались аналогичными проблемами.

Вот таким довольно типичным для современной физики частиц образом возник альянс, который показывает, насколько тесен этот специфический профессиональный мир, где, в общем-то, все друг о друге что-то знают. И все вместе очень много знают о физике. Иногда даже слишком много, хотя им так не кажется. И на этой конференции не только в зале во время заседаний, но и за обеденными столами и на необорудованном и оттого таком привычном нам, дубненцам, пляже плавно, а иногда и нервно развивалась нить размышлений, дискуссий, попыток осмыслить то, что уже существует в публикациях...

Вспоминая о "Серпуховском эффекте"

На первом, кажется, завтраке оказался я за столом в замечательной компании: Алексей Воробьев и Виктор Ким (ПИЯФ), Владимир Гаврилов (ИТЭФ, интервью с ним будет записано позже), - и так ни слова и не вставил в их незатухающую дискуссию. От одного собеседника к другому часто перепасовывалось магическое слово "апгрейд" (уже идущая и еще более грядущая модернизация установки). Констатировалось ослабление интереса физического сообщества к результатам, полученным американцами (там много и наших) на установке D0. Выражался умеренный оптимизм по поводу того, что далеко не все результаты и не так уж тщательно проанализированы. И как-то стыдно мне стало за мое непрофессиональное молчание, но за чашкой кофе успокоился: все-таки как-то надо оправдывать фамилию...

Подводя итоги конференции, директор отделения ПИЯФ член-корреспондент РАН Алексей Воробьев напомнил, что 16 лет назад, когда создавалась RDMS, многие сомневались в актуальности такого объединения. Однако теперь всем ясно, что "вольный" союз, включающий как крупные, так и небольшие научные группы, способен к решению широкого спектра инженерно-технических и научно-исследовательских задач.

Роман Рютин, старший научный сотрудник ИФВЭ, кандидат физико-математических наук, работает в Протвино с двумя коллегами - теоретиками, принадлежащими к разным поколениям, основной инструмент для извлечения информации, поставляемой детекторами LHC, - хорошо известные методы Монте-Карло. Сегодня перед этой группой стоит очень важная задача оптимизировать экспериментальные возможности комплекса CMS, тщательно откалибровать детекторы.

- Мой доклад был посвящен пион-протонному и пион-пионному рассеянию в первых результатах протон-протонных столкновений на LHC. В мире собрано огромное количество данных по изучению этих процессов. Существует множество моделей, описывающих адрон-адронные столкновения. Меня и моих коллег в первую очередь интересуют дифракционные теории, которые укладываются в рамки Стандартной модели. В основном физики изучают лобовые столкновения адронов, в которых должны рождаться частицы типа бозона Хиггса. Однако для более полного понимания физики частиц чрезвычайно важно исследовать такие процессы, в которых адроны лишь вскользь задевают друг друга, возмущая вакуум на малых расстояниях.

В 1973 году в исследованиях на пучках протвинского синхротрона был обнаружен так называемый "Серпуховский эффект" (возрастание полных сечений адронных взаимодействий - величин, определяющих ход реакции двух сталкивающихся частиц - Е.М.). За прошедшие годы серьезного продвижения в теории таких взаимодействий не произошло. Однако исследования на Тэватроне кое-что добавили к уже известной картине. Анализ данных при энергии 900 ГэВ, полученных с помощью di Grie детектора вблизи пучка, несмотря на проблемы c калибровкой детектора, выделил первые события, которые оживленно обсуждаются в физическом сообществе. К концу года могут быть опубликованы первые результаты.

Очень конкретные планы

Ольга Кодолова, Виктор Ким. Сначала мы должны зафиксировать новую динамику и более точно настроить параметры Стандартной модели, - резюмирует будущие исследования ведущий научный сотрудник Петербургского института ядерной физики имени Б.П.Константинова РАН доктор физико-математических наук Виктор Ким, - а затем будем смотреть, нет ли сверх этого новой физики.

Ольга Леонидовна Кодолова, ведущий научный сотрудник НИИЯФ МГУ, кандидат физико-математических наук, посвятила свой доклад исследованию столкновения ядер, физике тяжелых ионов высоких энергий. Первые столкновения тяжелых ионов на LHC были осуществлены в ноябре прошлого года. Основная тема исследований Ольги и ее молодых коллег - конфайнмент (невылетание кварков и глюонов в свободном состоянии). И здесь важно знать, как будет вести себя кварк-глюонная плазма. Первые данные по этой тематике были получены на коллайдере RHIC при энергии 200 ТэВ, сейчас исследуются эффекты при энергиях 2,7 ТэВ, то есть более чем на порядок выше. Теперь перед физиками стоит задача подтвердить в эксперименте теоретические идеи, постулируемые КХД.

"Существуют некоторые предсказания Стандартной модели: бозон Хиггса, кварк-глюонная плазма и т.п., которые мы должны обнаружить при этом, - цитируется в "Поиске" Ольга Кодолова. - Если этого не произойдет, то, значит, мы не понимаем каких-то важных вещей". Продолжение цитаты - в моем диктофоне:

- Стандартная модель описывает структуру частиц с разных точек зрения и параметров. Чтобы углубиться в область "иксов", надо повышать энергию сталкивающихся частиц. То есть обеспечить проход как бы в меньшие "иксы", ... так называемый ридж-эффект... (20 января 2011 года в рамках постоянно действующего семинара "Физика на LHC" будет организован круглый стол, специально посвященный обсуждению ридж-эффекта, наблюдавшегося на CMS в столкновении протонов - Е.М.). Совещание - это единственный раз в году, когда мы собираемся все вместе. Появляются какие-то новые результаты, видим новые лица, обмениваемся мнениями, обсуждаем планы на следующий год, очень конкретные планы...

"Детектор-то хороший! Это событие плохое!"

Владимир Борисович Гаврилов, начальник лаборатории экспериментальной ядерной физики высоких энергий, доктор физико-математических наук, руководитель группы CMS от ИТЭФ (Москва) сделал доклад о характеристиках адронного калориметра (HCAL) установки.

- Первое, что хочу сказать. Наш прибор уже в первых сеансах на пучке показал самую высокую надежность - 99,9 процента. Это очень хороший показатель. Нормальный в ЦЕРН - 99 процентов. Второе - это настройки. Настройки по времени, синхронизация были проведены еще до пуска коллайдера, по космическим лучам. Первоначальная (первичная) калибровка была сделана на пучке кобальта-66. И есть третья, очень важная часть - это наличие так называемых аномальных сигналов. Любой прибор всегда дает какие-то специфические шумы, характерные для данного вида детекторов. Если это не учитывать, то мы можем принять такие сигналы за неизвестное физическое явление. И с этим надо хорошо разобраться. Аномальные сигналы бывают двух типов. Первый - самопроизвольный разряд детектора. Второй - прямое попадание частиц в детектор. Сейчас мы уже 99 процентов таких сигналов можем выделять. Детектор-то хороший! Это событие плохое. И мы такое событие должны "поймать" и удалить.

Теперь несколько слов о том, чем наша группа из ИТЭФ занимается. Часть сотрудников заняты как раз калибровкой адронного калориметра, это можно не повторять. И основной наш вклад - разработка математического обеспечения для отбора событий, необходимых для калибровки. Оно уже используется и подстраивается с учетом набранной статистики по ходу дела. Чтобы калибровать адронный калориметр, нужно иметь частицу с известной энергией. И мы меряем эту одиноко летящую частицу, она попадает в калориметр, мы смотрим сигнал. Или, иными словами, происходит выделение изолированной частицы, свободной от фона других частиц.

Другая часть программы - это анализ событий в области квантовой хромодинамики и адронных струй. Чем больше энергия струи, тем больше в ней вторичных частиц. Оказывается, что струи, которые порождаются кварками и глюонами, имеют разные характеристики, и мы занимаемся их изучением и измерением. В частности, в докладе Ирины Шрейбер это обсуждалось.

Владимир Гаврилов, Николай Шумейко, Леонид Левчук, Владимир Кореньков.
ЦЕРН сделал новый шаг в развитии Всемирной паутины, разработав грид-технологии, поясняет один из основателей перспективного направления в России, заместитель директора Лаборатории информационных технологий ОИЯИ, профессор Владимир Кореньков.

Дубна-Варна: шесть лет спустя

- Если помните, мы с вами в Дубне беседовали о физике на CMS в 2004 году на таком же совещании коллаборации. Наиболее яркие события, на ваш взгляд, за прошедшие шесть лет? Может быть, в первую очередь, в человеческом плане?

- Мы прекрасно понимаем, что переживаем не самые простые времена. И, тем не менее, есть приток молодежи. Часть людей, которые с нами работают сегодня, тогда были еще студентами. Вот та же Ирина, которая живет с мужем во Франции, недавно защитила кандидатскую диссертацию по американским данным на CDF, а сейчас полностью переключилась на CMS. Ну, есть еще и другие молодые люди, которые пока не защитили диссертации, но защищают дипломные работы в своих институтах.

Чем хорош еще CMS? У нас в России небольшие возможности заниматься физикой частиц. Когда я защищал диссертацию, мы работали на нашем ускорителе 7 ГэВ в ИТЭФ, и была надежная аппаратура. Сейчас с этим все гораздо сложнее. Тем не менее, мы активно привлекаем молодежь, и она благодаря гриду сразу начинает заниматься анализом детекторов, и для этого не обязательно даже выезжать из своей страны. Многое можно сделать прямо в Москве. Грид продвинулся очень далеко, и фактически данные из ЦЕРН ничуть не лучше чем из Москвы и Дубны. Когда мы с вами говорили об этом в Дубне, грид только начинался, большинству институтов он был недоступен, а теперь есть канал связи, налажены свои фермы, и это большой прогресс, и с этим связан активный приток молодежи.

У грида есть еще и важная политическая составляющая. Многие страны участвуют в ЦЕРН, но не многие могут платить деньги, чтобы наращивать церновские компьютерные мощности. Но они с удовольствием вкладываются в свои собственные мощности. Это не только к России относится, но и к Америке. И это существенно. Мы сейчас лимитированы в анализе и обработке данных уже не тем, как мы накапливаем, но и как обрабатываем. И все это идет во многих центрах мира. И для нас это тоже очень важно.

По поводу человеческого фактора. Мы, конечно, немножко заскучали, когда создавался детектор, когда строился и запускался ускоритель. Вы знаете, были и аварии, и авралы... Но сейчас, конечно, есть большой подъем, значительно повысилось настроение, и главное, есть данные и мы понимаем, как их анализировать. Конечно, к этому долго готовились - моделировали, проверяли, настраивали, поэтому и ускоритель и детектор работают очень хорошо. Так что есть моральный эффект, а не только физические...

Если бы не было RDMS, или Доказательство от противного

В своем докладе заведующий лабораторией ННЦ "Харьковский физикотехнический институт" Леонид Левчук проанализировал результаты проведенных экспериментов, в том числе прецизионных измерений масс промежуточных бозонов и топ-кварка, и пришел к выводу: вероятность обнаружить легкий хиггс достаточно мала... И здесь открываются широкие перспективы: ведь LHC станет в ближайшее время самой настоящей фабрикой по производству топ-кварков, промежуточных бозонов и других недостаточно хорошо изученных частиц. По мнению многих физиков, именно в этом "неэкзотическом" направлении следует ожидать наиболее интересных открытий.

Но вернемся к интервью Леонида Кравчука, который несколько призадумался над моим вопросом, так что же такое RDMS? Конечно, хорошо, что эта коллаборация существует, иначе мы все не собрались бы в бархатный сезон в благословенной Варне...

- В CMS все институты России и стран-участниц Дубны присутствуют одной командой. То же самое делают американцы, кстати. В CMS входит целая масса американских университетов. У них есть организация, которая называется US CMS. Это похожая структура, и их участие организовано примерно так же. Это очень удобно. Во-первых, с точки зрения управления большим экспериментом. Огромная масса людей, тысяча, и если эту тысячу разбить по институтам, то получится разрозненный конгломерат, по два-три специалиста. А здесь надо объединить людей для решения общей задачи. И тогда получаются впечатляющие результаты.

Одно из "побочных" явлений такого объединения - конференция, на которой мы с вами присутствуем. Не было бы RDMS - не было бы этих конференций. Не знаю, заметили вы или нет, но на этой конференции уже заявлен один кандидат на открытие. Некая корреляция, сродни кварк-глюонной плазме. То есть нечто новое. Неделю назад было сделано первое заявление, и сейчас оно оживленно обсуждается.

Для Дубны, с ее "руководящей и направляющей ролью", это важно особенно. Как-то все, о чем мы говорим, взаимосвязано. Предположим, не будь RDMS, мы что, провалили бы свое участие? Да, пожалуй, нет. Не провалили бы. Но столкнулись бы с определенными трудностями. Какими? Во-первых, я не уверен, что суммарный вклад наших институтов в разработку, создание детектора был бы таким весомым. Большие дела делаются большими коллективами. Если бы не было RDMS, институты были бы представлены маленькими изолированными группками людей, а работа не может вестись без привлечения молодых сил, студентов, аспирантов. Этих людей вы не привлечете, если не дадите им возможность какого-то минимального роста, хотя бы какой-то возможности себя проявить. К примеру, выступить с докладом на конференции. Не в ЦЕРН же? Ну, нет RDMS... Тогда нет и такой международной представительной конференции, на которой мы видим множество молодежи, выступающей с докладами. Вот, сегодня с докладом выступал молодой аспирант Николай Максимов. Он и себя показал, и результаты, которые, на самом деле, очень высокого уровня.

Геннадий Козлов, Роберто Тенчини, Игорь Дремин.
Когда физики работают с небольшими энергиями, то все в порядке. Но с ростом скоростей появляются расходимости. "Поэтому и возникают неопределенности в расчетах при энергии выше 1 триллиона электрон-вольт", - признается профессор Брауновского университета Грэг Ландсберг. До создания Большого адронного коллайдера эти расчеты никого сильно не волновали, так как их все равно нельзя было проверить. Но сейчас проблема расходимостей встала особенно остро.

Профессор Игорь Михайлович Дремин относительно незадолго до конференции был приглашен к участию в блиц-опросе "60 секунд: авторы УФН о науке, о себе и о жизни". Думаю, нашим читателям не надо расшифровывать название этого журнала. Согласно результатам опроса, в науку его привели интерес к физике и "советы дяди", - это сначала, а потом влияние И.Я.Померанчука - первого научного руководителя. Одна из его статей в УФН (1994) - о КХД, широко цитируется (приводятся данные SLAC). В ней описаны предложенные автором новые эффективные методы анализа экспериментальных распределений частиц, рожденных в адронных процессах при очень высоких энергиях. Работает над собственной идеей (1979) о черенковских глюонах в КХД, которая только недавно (2005) была сильно поддержана данными экспериментов на ускорителях. В этой связи предложил уравнения КХД в среде (связанные с уравнениями КХД в вакууме подобно тому, как уравнения Максвелла в среде соотносятся с обычными уравнениями КЭД). Следующий большой прорыв в своей области связывает с экспериментальными данными с LHC и их теоретическим описанием. И хотя наша беседа длилась значительно более 60 секунд, Игорь Михайлович был столь же лаконичен.

- Лично я впервые участвую в такой конференции. Очень большое впечатление произвело количество и качество докладов - с широким спектром затронутых проблем, от чисто технических до глубоко теоретических. Совещание состоялось, что называется, в нужное время и в нужном месте. Оно проходит под знаком первых результатов, полученных на LHC.

Игорь Михайлович обратил внимание на то, что по мере повышения энергии пучков коллайдера результаты будут уточняться, точность экспериментов - повышаться. Ряд наблюдаемых явлений в значительной степени коррелируют с результатами, полученными на коллайдере RHIC в Брукхейвене, возникают аналогии и с исследованиями космических лучей (коллаборация ПАМИР и другие). Но в итоге: LHC работает, CMS - это очень успешная установка, и на него как теоретика огромное впечатление произвели эти экспериментальные достижения.

Один из вечеров участники провели в открытом ресторанчике, завороженно следя за вестинарскими танцами на раскаленных углях.

* * *

Все эти дни, до предела заполненные обсуждением первых экспериментальных результатов, надолго запомнятся участникам конференции. Здесь, в уже хорошо знакомом ветеранам RDMS Доме отдыха "Энергетик", всех окружала атмосфера теплого гостеприимства, забота локального оргкомитета во главе с профессором Иваном Ванковым. Он и его коллеги: Т.Ангелова, С.Атанасов, Л.Димитров, М.Димитрова, Г.Митев, И.Петров, Х.Шуков, а также присоединившиеся к ним профессор Л.Литов и другие болгарские участники совещания, - как принимающая сторона были открыты на все стороны и откликались на малейшие пожелания коллег, слетевшихся в Варну с нескольких континентов...

Евгений МОЛЧАНОВ, Варна - Дубна, фото автора.