Институт день за днем

О мировых экспериментах по физике высоких энергий

12 ноября в Доме ученых состоялся 100-й семинар Объединения молодых ученых и специалистов ОИЯИ. Три с половиной года назад члены совета ОМУС организовали в Объединенном институте формат еженедельных популярных лекций, которые читают друг для друга сотрудники различных подразделений Института, чтобы ознакомить коллег со сферой своих профессиональных интересов. На юбилейном семинаре выступил директор Института академик РАН Григорий Трубников с докладом "Будущие эксперименты в области физики высоких энергий".

В первую очередь лектор озвучил вопросы современной физики, на которые не отвечает Стандартная модель элементарных частиц (СМ) и которые подлежат проверке в экспериментах на ускорителях. Он выделил четыре основных вектора развития физики высоких энергий. Первый - прецизионные эксперименты с максимально высокими энергиями для проверки параметров Стандартной модели, а также поиск редких или запрещенных распадов и переходов. Второе направление - исследования в рамках СМ, например изучение CP-нарушения, проверка предсказаний КХД, изучение внутренней структуры нуклона и так далее. Третий вектор развития - это эксперименты по исследованию поведения ядерной материи при экстремальных давлениях и температурах (такие условия имеют место, например, в ядрах нейтронных звезд). Четвертое направление - поиск новой физики за пределами СМ.

Директор ОИЯИ представил обзор мировых ускорителей и лабораторий, которые занимаются физикой высоких энергий и физикой частиц в Швейцарии, США, Китае, России, Японии и других странах. По заявленным и строящимся установкам на первое место в мире сейчас выходит Китай. В 2040-х годах самым большим ускорителем в мире периметром 100 км должен стать FCC (ЦЕРН) или CEPC (Китай). Главным вызовом при создании такой машины Григорий Трубников назвал создание международной коллаборации из 10-20 тысяч физиков и инженеров.

Григорий Трубников рассказал о разных типах ускорителей, в том числе коллайдерах, об их основных характеристиках и технических особенностях, о самых важных параметрах - интенсивности и светимости, о современных системах фокусировки пучков. Отдельное внимание лектор уделил флэйворным фабрикам (уже работающим BES-III, Belle-II и планируемым STCF и Belle-II Upgrade) и электронно-ионным коллайдерам LHC, RHIC, FAIR, HIAF.

Особое место в физике высоких энергий занимает физика нейтрино - она изучается не только с помощью ускорителей, но и в нейтринных обсерваториях, на атомных электростанциях, в крупных экспериментах по осцилляциям нейтрино (ОИЯИ представлен в проектах NOvA и DUNE - эти эксперименты недавно получили значимые результаты). Лучшей точностью и самым быстрым набором статистики обладает JUNO - подземная обсерватория, которая была построена в Китае при активном участии ученых, инженеров и программистов ОИЯИ и недавно вышла на первый физический эксперимент.

В конце научно-популярной лекции докладчик рассказал об ускорительном комплексе NICA и отметил роль флагманских установок ОИЯИ на всемирном ландшафте. "В ОИЯИ сбалансированная программа в области физики высоких энергий, и мы остаемся игроками в международных экспериментах. В скором времени заработает NICA, и вместе с Baikal-GVD и Фабрикой сверхтяжелых элементов у нас будут действовать три крупных установки, каждая из которых будет занимать одно из 3-5 первых мест в мире в своем классе", - подчеркнул Григорий Трубников.

В заключение семинара директор Института назвал несколько пока не разрешенных теоретических вопросов. Подтвердится ли существование реликтовых гравитационных волн, что позволило бы ученым убедиться в доминирующей сейчас теории инфляционного расширения Вселенной? Работает ли гравитация на микромасштабах и может ли быть создана теория Великого объединения, в которой, помимо трех взаимодействий, будет учтена еще и гравитация? Почему время как измерение не симметрично, а имеет выделенное направление?

Пресс-центр ОИЯИ