Совещания

Стратегия развития экспериментов на LHC

Физика элементарных частиц
снова становится экспериментальной наукой

С 28 по 31 мая на базе пансионата "Дубна" в Алуште проходило выездное совещание коллаборации CMS. Совещание посвящено разработке стратегии развития экспериментов на LHC и установки CMS на ближайшие десятилетия. Это уже третье совещание по этому поводу. Предыдущие проходили по инициативе ОИЯИ в Дубне и Алуште в прошлом году, в них принимали участие руководители коллаборации и участники сотрудничества RDMS CMS. Этим летом на южном берегу Крыма собрались представители не только всей коллаборации CMS, приехали специалисты LHC, выдающиеся теоретики из многих научных центров мира. Обсуждались два основных вопроса: зачем нужна очень высокая светимость и что требуется сделать с установкой CMS, чтобы работать на этой светимости.

"Проекту CMS уже 20 лет, его разработка началась в 1992 году, - рассказывает руководитель RDMS CMS профессор И.А.Голутвин. - За это время физики много узнали о предмете, который изучают. Физика высоких энергий - быстроразвивающаяся наука. Некоторые из нас начинали тогда, когда в таком понимании ее еще не существовало. Рекордсменом по энергии в то время был наш ляповский синхроциклотрон, потом синхрофазотрон ЛВЭ, и эта наука стремительно развивалась, знания увеличивались - поэтому эксперимент нуждается в модификации. Вторая причина в том, что такие эксперименты, как CMS, основаны на современных достижениях техники, инженерных достижениях, на прогрессе человечества. В первую очередь это детекторы и электроника. Современная электроника существенно меняется каждые три года. Наша установка разработана 20 лет тому назад и до сих пор эффективна благодаря тому, что в нее были заложены перспективные направления. Сейчас пришло время обновить ее, и появилась возможность одновременно улучшить сам ускорительный комплекс, на котором все это делается.

Дело в том, что до сих пор Большой адронный коллайдер еще не достиг тех параметров, на которые был рассчитан. Изначально коллайдер задумывался как машина открытий. Идеология его основана на том, чтобы выбрать максимально возможную энергию, которую можно обеспечить в туннеле длиной 27 км, и максимально возможную светимость, чтобы как можно больше физических процессов было доступно для исследований. С такими возможностями можно делать открытия. В первые два года работы LHC была достигнута энергия 3,5 ТэВ каждого из сталкивающихся пучков протонов, что в два раза меньше запланированной, и вместо 200 обратных фемтобарнов набраны только пять, то есть в 40 раз меньше желаемого. Поэтому программа перевода машины на более высокий уровень и обеспечит достижение первоначальных целей. Первый этап уже начат, но пока до конца года набирается статистика уже при энергии пучков 4 ТэВ. Затем будет остановка на двадцать месяцев, после этого начнется набор данных при той же светимости, но энергия станет расчетной до 7 ТэВ. Этот период мы считаем техническим, и мы знаем, что надо делать. В этом году увеличим суммарное число событий в 4-5 раз, потом увеличим эту статистику раз в десять. Но физика развивается. Появляется масса новых идей, и возникает вопрос о стратегии развития физики на коллайдере LHC на дальнейший период - это и явилось предметом совещания в Алуште".

Первый день совещания специалисты LHC рассказывали о результатах, полученных за время работы CMS, о статусе проекта в целом. Во второй день выступали теоретики, известнейшие ученые в этой области физики. Они рассказывали о том, какие физические задачи можно решать в перспективе на CMS. Третий день можно было назвать техническим. Обсуждалось, какими требованиями должны обладать предложения, конкретные методические решения по всем направлениям. Много времени было отведено для дискуссий.

"Было несколько очень хороших докладов, - комментирует И.А.Голутвин. - Один из них сделал крупнейший теоретик в этой области из США Джозеф Ликен. Этот прекрасный доклад он назвал "Физика при аттобарнах", и показал, что при таких светимостях можно проводить очень интересные исследования. Со вторым интересным докладом выступил академик В.А.Рубаков, он показал, что очень важно иметь большую светимость и аттобарны - очень хорошая область, где надо искать что-то новое. Вообще в его докладе мне понравилось два тезиса. Первое - что теория сейчас находится в большом смущении. И второе - что сегодня физика элементарных частиц опять становится экспериментальной наукой. Это утверждает ведущий теоретик, наиболее авторитетный ученый. Доклад Луиджи Роланди был посвящен тому, что мы узнали за 2 года работы коллайдера из уже набранной статистики, пяти обратных фемтобарн. Должен сказать, что в год CMS публикует более 100 статей в самых авторитетных научных журналах. Второй доклад на эту же тему сделал Грег Ландсберг, он рассказывал о том, что мы предполагаем узнать до конца этого года, когда увеличим статистику в четыре раза. И главный тезис его доклада - будет ли открыт или закрыт бозон Хиггса в исследуемой области масс. Трудно сказать, какой результат для физики будет важнее.

Кроме того, я бы отметил два доклада из Дубны, их можно назвать новаторскими. Один из них представил профессор Н.Б.Скачков (ЛЯП) с молодыми коллегами. Авторы предложили использовать методы исследования так называемых димюонов для изучения структурных функций партонов. Второе предложение из Дубны - А.И.Малахов, С.В.Афанасьев, В.А.Смирнов сделали доклад о том, как существенно, на порядок, повысить радиационную стойкость адронного калориметра. Это очень важное предложение, потому что при увеличении интенсивности оно становится особенно актуальным, к тому же авторы предложили простой способ решения. И тот и другой доклады были с интересом восприняты научной общественностью".

На сегодняшний день уже имеется план модернизации установки. Предполагается усовершенствовать и заменить детекторы, этим будут заниматься специалисты ОИЯИ. В Дубне также будет разрабатываться электроника, в частности электроника для мюонного детектора, через который проходят самые интенсивные потоки частиц. Предстоит также модификация компьютерного центра, в частности в Лаборатории информационных технологий создается Tier-1, крупнейший элемент системы, в которой обрабатываются все данные CMS. Доклад об этом представил заместитель директора ЛИТ В.В.Кореньков.

Оргкомитет ОИЯИ, принимающей стороны, возглавил директор ОИЯИ академик В.А.Матвеев. Организационные вопросы успешно решались В.В.Катрасевым, Г.А.Козловым и директором пансионата К.В.Костенко. Руководство совещанием осуществлял международный управляющий комитет под председательством руководителя эксперимента CMS профессора Дж. Инкандела и профессора И.А.Голутвина. Значительную роль в разработке научной программы, организации и проведении совещания сыграл ученый секретарь А.В.Зарубин при участии С.В.Шматова; им же редакция выражает благодарность за помощь в подготовке этого материала.

Обзор физической программы обсуждаемой стратегии будет сделан профессором Д.С.Горбуновым (ИЯИ РАН) на объединенном семинаре сотрудничества RDMS CMS в ближайшее время.

Галина МЯЛКОВСКАЯ, фото Николая Степаненкова