Вице-директор Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ), академик РАН Борис Шарков рассказал, чем сейчас живет «российский ЦЕРН», что ждет физику частиц в будущем и с какими проблемами сталкиваются все мегасайенс-проекты мира.
— Чем сейчас живет Объединенный институт ядерных исследований? Какие у вас приоритеты?
— ОИЯИ — это международная межправительственная организация с очень мощной теоретической и экспериментальной базой. Международный статус накладывает большой отпечаток на всю деятельность организации. 18 стран-участниц и шесть стран-партнеров вместе с нами формируют научную программу, мы учитываем их запросы на создание тех или иных установок и проведение экспериментов и фундаментальных исследований.
Всем известно, что сейчас в ОИЯИ реализуется проект NICA, это наиболее продвинутый в своем развитии мегасайенс-проект в России – в конце 2022 года мы планируем начать работу с пучками тяжелых ионов. Строительство коллайдера NICA для нас приоритет номер один.
Помимо этой амбициозной задачи, в ОИЯИ реализуется широкая научная программа, которая охватывает классическую ядерную физику, физику конденсированных сред, физику частиц. Также в ОИЯИ действует целый ряд циклотронов, которые решают фундаментальные задачи синтеза сверхтяжелых элементов, и этим Дубна славится на весь мир. Совсем недавно был запущен новый циклотрон DC-280, который является основой Фабрики сверхтяжелых элементов.
В ОИЯИ работает уникальный исследовательский реактор ИБР-2 (импульсный быстрый реактор), который является европейским международным центром коллективного пользования. В последнее время большое внимание уделяется радиобиологии, это мощное направление имеет приложения в ядерной медицине и очень востребовано у наших партнеров. Эта обширная научная программа и определяет наши приоритеты.
Мы также планируем будущее ОИЯИ в долгосрочной перспективе и активно работаем над созданием Стратегии развития Института. Мы понимаем, что должны думать о том, что будет после запуска коллайдера NICA, и что необходимо готовить инфраструктуру для будущих исследований и кадры уже сейчас.
— Какие мировые проекты в физике частиц заслуживают внимания?
— Безусловно, это LHC, а также планы его развития в коллайдер с супервысокой светимостью – High Luminosity LHC. Это потрясающий международный проект, в котором очень активно участвует ОИЯИ и все сообщество физики высоких энергий России, в том числе и ученые из Института ядерной физики имени Г. И. Будкера.
Очень большой научный потенциал, на мой взгляд, имеет проект Фермилаб по изучению нейтрино – DUNE. Замечательно развивается физика частиц в Японии и Китае. Последний даже претендует на реализацию проекта адронного коллайдера нового поколения со стокилометровым туннелем. В этой стране фантастически динамично развивается направление физики высоких энергий.
В России я бы назвал очень интересный проект электрон-позитронного коллайдера Супер С-тау фабрика, который предложен Институтом ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН, и я очень надеюсь, что скоро начнется его реализация, потому что это проект с большим научным потенциалом.
Есть и прикладные проекты, например источники синхротронного излучения ИССИ-4 в Протвино и ЦКП «СКИФ» в Новосибирске. Они дадут развитие не только фундаментальным, но и прикладным исследованиям по биологии, медицине, материаловедению.
В астрофизике я бы особо отметил развитие нейтринного телескопа «Байкал» (GVD-Baikal), в реализации которого принимает участие ОИЯИ. Это крупный проект, и я уверен, что он даст результаты, которые вместе с наблюдением гравитационных волн и других космических излучений станут частями так называемого multimessenger, то есть составят единую картину процессов в объектах астрофизики.
— В какие сроки можно ожидать подобных результатов?
— «Байкал» состоит из восьми кластеров, пять из них уже смонтированы в озере, и начинают измерять космические частицы с фантастическими энергиями – более 100 ТэВ.
— Почему важно развивать мегасайенс на территории своего государства?
— По моему опыту работы в проекте FAIR (Центр по изучению ионов и антипротонов, Германия), каждый проект масштаба мегасайенс — это магнит, который притягивает огромное количество талантов и пытливых умов. Это точка притяжения для огромного количества аспирантов, многие из которых остаются в науке. Но главное — в мегасайенс-проектах выдвигаются самые пограничные требования к высоким технологиям, поэтому они неизбежно становятся локомотивами развития своей страны.
Талантливые физики концентрируются там, где есть интересные задачи. Европейский союз организовал ЦЕРН, и сейчас – это лидирующая лаборатория физики частиц в мире. Все хотят там работать! Я считаю, необходим баланс в работе за рубежом и в своей стране. Если дома пока нет интересных установок, необходимо участвовать в зарубежных проектах, чтобы сохранить квалификацию. Но хочется, чтобы наши ученые были не на подхвате, а занимали лидирующие позиции в конкретных экспериментах и международных коллаборациях.
Кстати, китайское правительство проводит очень активную и, я бы даже сказал, агрессивную политику в области науки. Они строят большое количество крупных установок в расчете, что к ним приедут талантливые ученые из других стран.
— И это работает?
— Да, начинает работать. Институт в Ланчжоу, в котором построен ускоритель тяжелых ионов, в настоящее время выбился в мировые лидеры по отдельным технологиям. За какие-то 15 лет они сильно продвинули технологию ускорителей. Подобных примеров в Китае немало.
— С какими сложностями можно столкнуться, администрируя крупный научный проект?
— Трудности у всех одинаковые. Во-первых, это бюрократия. Во-вторых, недооценка на начальном этапе реальной стоимости инфраструктуры, которая в ходе реализации проекта неизбежно растет. Это происходит потому, что мегасайенс проекты уникальные, и нет готового шаблона, по которому можно точно все просчитать. Поэтому проектирование и строительство, как правило, не укладывается в сроки и отпущенный бюджет.
Это болезнь всех без исключения проектов, даже таких эталонных, как LHC и XFEL. Тем не менее, все эти трудности всегда преодолеваются. Главное – понимать, что вложения в науку – это самые разумные и полезные инвестиции для общества и страны. Затраты на научные проекты гораздо дешевле, чем, например, на оборону. Любой авианосец стоит в десятки раз дороже, чем физическая установка даже такого большого масштаба.
— Какие есть причины у молодых людей связать свою жизнь с наукой?
— Самая главная причина – жизнь ученого очень интересная, динамичная и связанна с эйфорией творчества, и те, кто ее испытал, могут назвать себя счастливыми. Работа ученого дает возможность обмена мнениями, контактов с выдающимися умами современности. Все вместе это бесценно. Кроме того, наша профессия предполагает много путешествий, а значит, и друзей во всех странах. Когда я сделал предложение своей жене, я ей сразу сказал, что богатой она не будет, но жизнь у нее будет интересная, и она, по-моему, не пожалела.
— Зачем науке приставка «мега»? Могут ли ученые проводить исследования на маленьких установках?
— Очень правильный вопрос. Я считаю, в стране должны равноправно развиваться оба направления. В Германии, например, существует Общество Макса Планка, в котором состоят небольшие институты, занимающиеся фундаментальной наукой на небольших установках, что не мешает им получать большое количество нобелевских премий.
При этом в Германии существуют также Объединение Гельмгольца, в которое входят крупные национальные лаборатории. Они создают и развивают масштабные установки – исследовательские реакторы, суда для изучения Арктики, крупные ускорители. Это действительно инфраструктура класса мегасайенс.
Таким образом, в Германии гармонично сосуществуют оба направления, их финансирование сопоставимо и составляет несколько миллиардов евро в год. При этом Министерство науки Германии поддерживает также университеты, которые имеют возможность получить гранты на проведение исследований в крупных национальных центрах. Эта система хорошо функционирует и обеспечивает непрерывную подкачку талантливой молодежи 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?
— У нас действует Академия наук, где есть сравнительно небольшие, но сильные научные институты, например, Физический институт имени П. Н. Лебедева (ФИАН). В нем нет своих крупных установок, но при этом там сосредоточен выдающийся научный потенциал, и ФИАН подарил нам много нобелевских лауреатов. На мой взгляд, совокупность ряда институтов РАН по своему функционалу, как раз и является аналогом Института Макса Планка.
— Какое событие в физики высоких энергий последнего времени вам кажется самым ярким?
— Открытие частицы Бога, бозона Хиггса — действительно выдающееся достижение современной физики, очень яркое и знаковое, поскольку это последний камешек Стандартной модели. А событие, которое по-настоящему поражает мое воображение и захватывает дух — это открытие гравитационных волн, которое совпало с наблюдением слияния нейтронных звезд по электромагнитному излучению, то есть, опять же стало так называемым мультимессенжером, комплексным научным событием.
Удивительно, что физики способны идентифицировать и понять настолько далекие от нас события, вплоть до точного измерения параметров вещества, которое возникает при слиянии нейтронных звезд и черных дыр. Мне очень хочется, чтобы наши коллеги, которые работают над нейтринным телескопом на озере Байкал, внесли свой вклад в этот мультимессенждер.
— Какие задачи ждут физику высоких энергий в будущем?
— На данный момент остались не открытыми многие интересные явления, для обнаружения которых существует несколько амбициозных проектов, например, Hight Luminosity LHC, о котором я говорил, и активно обсуждаемый будущий коллайдер FCC. Сейчас на LHC рождается несколько бозонов Хиггса в год. Если же на базе FСС будет создана фабрика хиггсовских бозонов, это позволит сделать прорыв в физике и выйти за пределы Стандартной модели.
Более высокая энергия и интенсивность нового коллайдера дадут возможность шагнуть в неизведанный мир, и еще точнее понять устройство Вселенной, а также установить, что такое темная материя. Так что у нас впереди еще много фундаментальных задач.