Академик РАН, вице-директор Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) Борис Шарков поделился информацией о текущей деятельности «российского ЦЕРН», перспективах развития физики частиц и проблемах, с которыми сталкиваются глобальные мегасайенс-проекты.
— Каковы текущие направления деятельности Объединенного института ядерных исследований? Какие задачи являются для вас приоритетными?
— ОИЯИ — это международная межправительственная организация, обладающая значительным потенциалом как в теоретических, так и в экспериментальных исследованиях. Международный характер деятельности оказывает существенное влияние на работу организации. Научная программа формируется совместными усилиями 18 стран-участниц, шести стран-партнеров и нас, при этом мы принимаем во внимание их потребности в создании новых установок и проведении экспериментов и фундаментальных исследований.
В настоящее время в ОИЯИ реализуется проект NICA, представляющий собой наиболее развитый меганаучный проект в России. В конце 2022 года планируется начало работы с пучками тяжелых ионов. Строительство коллайдера NICA является для нас приоритетной задачей.
В ОИЯИ, помимо выполнения масштабной задачи, реализуется обширная научная программа, включающая классическую ядерную физику, физику конденсированных сред и физику частиц. Здесь функционирует несколько циклотронов, предназначенных для решения ключевых задач синтеза сверхтяжелых элементов, благодаря чему Дубна известна во всем мире. Недавно был введен в эксплуатацию новый циклотрон DC-280, служащий основой для производства сверхтяжелых элементов.
В Институте ядерных исследований функционирует уникальный исследовательский реактор ИБР-2 (импульсный быстрый реактор), являющийся европейским международным центром коллективного пользования. Радиобиология в последнее время привлекает значительное внимание, поскольку это перспективное направление находит применение в ядерной медицине и пользуется большим спросом со стороны наших партнеров. Именно эта масштабная научная программа определяет наши приоритеты.
В долгосрочной перспективе мы видим дальнейшее развитие ОИЯИ и активно разрабатываем Стратегию развития Института. Мы осознаем необходимость планирования перспектив после запуска коллайдера NICA и понимаем, что формирование инфраструктуры для будущих исследований и подготовка кадров должны начаться уже сейчас.
— Какие международные проекты в области физики частиц стоит отметить?
— Безусловно, речь идет о Большом адронном коллайдере (LHC) и о планах его модернизации в коллайдер с супервысокой светимостью – High Luminosity LHC. Это впечатляющий международный проект, в котором ОИЯИ и российское сообщество физики высоких энергий принимают активное участие, включая ученых из Института ядерной физики имени Г. И. Будкера.
Проект DUNE, реализуемый в Фермилабе, представляется мне крайне перспективным в плане научных исследований нейтрино. Физика частиц демонстрирует значительный прогресс в Японии и Китае. Китай, в частности, планирует строительство адронного коллайдера нового поколения с туннелем протяженностью в сто километров. В этой стране наблюдается стремительное развитие физики высоких энергий.
В России предлагается весьма перспективный проект электрон-позитронного коллайдера, получивший название Супер С-тау фабрика, разработанный Институтом ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН. Я надеюсь на скорое начало его реализации, поскольку это проект, обладающий значительным научным потенциалом.
Прикладные проекты также реализуются, в частности, источники синхротронного излучения ИССИ-4 в Протвино и ЦКП «СКИФ» в Новосибирске. Они способствуют прогрессу как фундаментальных, так и прикладных исследований в области биологии, медицины и материаловедения.
В астрофизике я бы особо отметил развитие нейтринного телескопа «Байкал» (Проект (GVD-Baikal) реализуется при участии ОИЯИ. Это масштабная инициатива, и я уверен, что она даст результаты, которые в сочетании с наблюдениями гравитационных волн и других космических излучений позволят сформировать единую картину процессов, происходящих в астрофизических объектах, что является частью так называемого multimessenger подхода.
— Когда можно будет увидеть подобные результаты?
— «Байкал» включает восемь кластеров, пять из которых уже установлены на дне озера и приступили к измерению космических частиц, обладающих колоссальной энергией – свыше 100 ТэВ.
— Развитие мегасайенс имеет ключевое значение для каждой страны?
— Основываясь на моем опыте работы над проектом FAIR (Центр по изучению ионов и антипротонов, Германия), каждый проект в области мегасайенс привлекает значительное число талантливых специалистов и исследователей. Он становится центром притяжения для аспирантов, многие из которых впоследствии остаются в научной сфере. В то же время, мегасайенс-проекты предъявляют самые передовые требования к технологиям, что делает их катализаторами развития страны.
Физики с выдающимися способностями обычно выбирают места, где можно решать сложные задачи. Европейский союз учредил ЦЕРН, который сегодня является ведущей мировой лабораторией по физике частиц. Многие стремятся работать именно там! Я полагаю, важно соблюдать равновесие между работой за границей и в родной стране. Если на данном этапе в стране отсутствуют перспективные установки, необходимо участвовать в зарубежных проектах для поддержания профессиональной квалификации. Однако, я хотел бы, чтобы наши ученые не выполняли вспомогательные функции, а занимали ведущие роли в конкретных экспериментах и международных коллаборациях.
Китайское правительство реализует весьма активную, даже агрессивную научную политику. Для привлечения талантливых ученых из других стран они возводят значительное число крупных научно-исследовательских комплексов.
— И это работает?
— Институт в Ланчжоу, где создан ускоритель тяжелых ионов, уже демонстрирует лидерство в отдельных областях технологий. Всего за 15 лет китайские ученые добились значительного прогресса в разработке ускорителей. В Китае можно найти множество подобных примеров.
— При управлении масштабными исследовательскими инициативами администраторам могут встретиться разнообразные трудности?
— Все сталкиваются с похожими проблемами. В первую очередь, это бюрократические барьеры. Во-вторых, изначально недооценивается фактическая стоимость необходимой инфраструктуры, которая, как правило, увеличивается в процессе реализации проекта. Это связано с тем, что меганаучные проекты носят уникальный характер, и не существует готовых шаблонов для точного планирования. В результате, проектирование и строительство обычно затягиваются и превышают запланированный бюджет.
Эта проблема характерна для всех проектов, включая даже образцовые, такие как LHC и XFEL. Однако все сложности всегда успешно разрешаются. Ключевым является осознание того, что инвестиции в науку – это наиболее эффективные и выгодные вложения для общества и государства. Финансирование научных проектов значительно экономичнее, чем, скажем, расходы на оборону. Один авианосец обходится в десятки раз дороже, чем сложная физическая установка, даже если она очень крупная.
— Почему молодые люди выбирают карьеру в сфере науки?
— Основная причина заключается в том, что жизнь ученого насыщена, полна творческого вдохновения и вызывает восторг, а те, кто испытал это, считают себя счастливыми. Профессия ученого предоставляет возможность общаться и взаимодействовать с выдающимися деятелями современности, и это, безусловно, бесценно. К тому же, наша работа часто сопряжена с поездками, что позволяет заводить друзей по всему миру. Когда я сделал предложение своей жене, я сразу предупредил, что она не станет богатой, но ее жизнь будет интересной, и, насколько я знаю, она не пожалела.
— Для чего науке нужна приставка «мега»? Возможно ли проведение исследований учеными на компактных установках?
— Заданный вопрос вполне уместен. На мой взгляд, в стране необходимо обеспечить сопоставимое развитие обоих направлений. В качестве примера можно привести немецкое Общество Макса Планка, объединяющее небольшие институты, сосредоточенные на фундаментальных исследованиях с использованием несложного оборудования, что, тем не менее, позволяет им добиваться значительных успехов и получать Нобелевские премии.
В Германии также действует Ассоциация Гельмгольца, объединяющая ведущие национальные исследовательские центры. Эти центры разрабатывают и эксплуатируют крупные объекты – исследовательские реакторы, суда для арктических исследований, мощные ускорители. Безусловно, это инфраструктура, относящаяся к меганауке.
В Германии оба направления развития науки существуют в равновесии, их финансирование примерно одинаково и достигает нескольких миллиардов евро в год. Министерство науки Германии также поддерживает университеты, которые могут претендовать на гранты для проведения исследований в крупных национальных исследовательских центрах. Данная система эффективно работает, обеспечивая постоянный приток молодых специалистов в мегасайенс. Таким образом, я бы сказал, что мегасайенс и небольшие научные группы – это две стороны одной и той же медали.
— А у нас какие особенности?
— В нашей стране функционирует Академия наук, в составе которой находятся небольшие, но эффективные научные учреждения, такие как Физический институт имени П. Н. Лебедева (ФИАН). Несмотря на отсутствие собственных масштабных установок, институт обладает значительным научным потенциалом и является родиной для многих нобелевских лауреатов. По моему мнению, объединение нескольких институтов РАН по своим задачам представляет собой аналог Института Макса Планка.
— Какое событие в области физики высоких энергий, на ваш взгляд, стало наиболее значимым в последнее время?
— Обнаружение бозона Хиггса, частицы Бога, является значительным достижением современной физики, представляющим собой яркое и знаковое событие, поскольку оно завершает Стандартную модель. Однако, открытие гравитационных волн, которое совпало с наблюдением слияния нейтронных звезд по электромагнитному излучению, по-настоящему поражает мое воображение и захватывает дух – это стало мультимессенджерным, комплексным научным событием.
Впечатляет, что физики могут выявлять и интерпретировать события, происходящие на огромных расстояниях от нас, даже определяя характеристики вещества, образующегося при слиянии нейтронных звезд и черных дыр. Я надеюсь, что специалисты, работающие над нейтринным телескопом на озере Байкал, смогут внести свой вклад в этот мультимессенджер.
— Какие вопросы предстоит решить физику высоких энергий в будущем?
— Несмотря на значительный прогресс, остается множество неизученных явлений, для исследования которых разрабатываются перспективные проекты, такие как, например, Hight Luminosity LHC, о котором я упоминал, и активно обсуждаемый будущий коллайдер FCC. В настоящее время на LHC ежегодно регистрируется лишь несколько бозонов Хиггса. Создание на базе FCC фабрики хиггсовских бозонов позволит совершить значительный прорыв в физике и выйти за рамки Стандартной модели.
Благодаря большей энергии и интенсивности нового коллайдера, появится возможность заглянуть в ранее недоступные области, точнее определить строение Вселенной и выяснить природу темной материи. Впереди нас ждет решение множества важных научных вопросов.
Интервью подготовлено Аллой Сковородиной, руководителем пресс-службы Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН