Знание-сила, 2009 № 03 (981)

Об ускорителях и катастрофах

Сергей Ильин

Новый женевский ускоритель вышел из строя после первого же испытания, так и не достигнув запланированной мощности. Причиной аварии оказалась ошибка в сборке электрических цепей, которая привела к короткому замыканию, пробою оболочки электромагнитов, большой утечке жидкого гелия и к порче 24 магнитов (из 10 тысяч). И хотя 21 октября прошлого года научные представители всех стран, участвовавших в создании этого мощнейшего в мире ускорителя, собрались на его формальное открытие, сам виновник торжества вернется в строй, видимо, не раньше мая-июня года этого. Тем больше времени остается теперь для «протестантов».

Да, «протестантов», ибо введение в строй Большого адронного коллайдера в Женеве вызвало лавину протестов и даже серьезную панику во всем мире. В суды самых разных стран подаются заявления с требованием запретить эксперименты на новом ускорителе, поскольку они могут привести к общепланетарной катастрофе (юридически это выражается иначе, но суть именно такова). Пока что эти заявления судами отвергаются, но их число все более нарастает и, по некоторым сведениям, достигло уже фантастической цифры в 100 тысяч! В числе подписантов как обычные люди, так и некоторые ученые. Всех их объединяет та же тревога, которая в свое время вызвала поток аналогичных исков перед введением в строй нескольких других — в те годы самых мощных — ускорителей.

Начало этой регулярно возобновляющейся ныне панике положило создание так называемого Бевалака. Этот прежде кольцевой ускоритель ионов Беватрон постройки 1950-х годов после объединения его с другим, Линейным ускорителем предварительного разгона, вступил в строй в 1973 году, а уже в 1974 году несколько физиков высказали предположение, что соударения тяжелых ионов в нем могут, того и гляди, привести к рождению аномального — сверхтяжелого — состояния вещества. Расчеты физиков как будто бы указывали, что, раз возникнув, частица такого вещества погрузится до самого центра Земли, начнет расти там за счет обычного вещества, пока не поглотит всю планету. Поскольку предупреждение пришло от ученых, руководство ускорителя организовало его немедленное и придирчивое обсуждение «за закрытыми дверьми», и физики, взвесив все «за» и «против», пришли к единодушному выводу, что Бевалак такой опасности не представляет.

Как показало будущее, они были правы. Бевалак благополучно проработал до 1993 года, и на нем были сделаны, по меньшей мере, три выдающихся открытия (обнаружение «странных» частиц, доказательство существования антипротона и антинейтрона и выявление так называемых «резонансов», приведшее к теории кварков), — но к апокалипсису он, как мы знаем, не привел.

Следующий всплеск страхов был вызван введением в строй — в 1999 году — другого, более мощного ускорителя тяжелых ионов. На сей раз апокалиптических сценариев было целых три. Говорили, что из-за его огромной мощности в этом ускорителе могут образоваться микроскопические черные дыры, способные «втянуть в себя» всю нашу планету, что столкновение ионов может «обрушить вакуум» (по некоторым гипотезам, вакуум, в котором существует наша Вселенная, неустойчив и может спонтанно перейти в более низкое энергетическое состояние), но более всего паники было из-за новой идеи, высказанной знаменитым физиком Виттеном, который указал на теоретическую возможность существования — в глубинах нейтронных звезд — особого состояния вещества, «островков странности», образованных скоплением кварков. Возникни такой «островок странности» в ускорителе, он — при некоторых определенных условиях — вступил бы в цепную реакцию с окружающим обычным веществом. Расчеты показывали, что в этом случае он мог бы «съесть» всю Землю за каких-нибудь 50 дней. Ждать 50 дней, зная, что в глубинах планеты неостановимо набухает эта «странность»? Брр… Уж лучше в вакуум провалиться: там хоть миг — и кранты!

Газеты переполошились. Британская «Санди таймс» вышла под заголовком: «Завершающий эксперимент?» Руководство нового ускорителя тоже заволновалось: а вдруг действительно? И опять была создана комиссия физиков, на сей раз возглавленная будущим (2004 год) нобелевским лауреатом, крупнейшим знатоком ядерной физики Фрэнком Вильчеком, и комиссия эта пришла к вполне успокоительным выводам. В 2000 году научно-популярное объяснение выводов этой комиссии стало достоянием общественности. Интересующиеся могут найти его на сайте самого Вильчека, в разделе «Easy works» под номером 268.

Главный вывод физиков состоял в том, что вероятности всех трех катастроф не просто ничтожны, но даже «астрономически ничтожны». Напри мер, что касается микроскопических черных дыр и «обрушения» вакуума, то аналогичные явления вполне могли бы произойти и помимо всякого ускорителя, просто при столкновении космических лучей с веществом планет и их спутников. Таких «опасных» столкновений за время жизни Земли и Луны было, по подсчетам авторов, десять в 47-й степени, и ни один не привел к катастрофе. Это значит, что вероятность появления черной дыры или обрушения вакуума при таких соударениях — не более десяти в минус 47-й степени. А поскольку в ускорителе за всю его будущую жизнь таких же соударений должно произойти не более десяти в 11-й степени, то полная вероятность двух первых катастроф составляет десять в минус 36-й степени. Это астрономически меньше, чем вероятность закипания чайника на холодной плите. (Напомню, что время существования всей Вселенной составляет всего лишь четыре на десять в 17-й степени секунд.)

Куда больше внимания комиссия уделила «островкам странности» — возможно, потому, что это была идея очень авторитетного физика. Поскольку Вильчек и сам был специалистом в этой области, он детально проанализировал, при каких условиях такие «островки» могут возникнуть и при каких — представлять угрозу существованию нашей планеты. Отметив, что в принципе такие «микроостровки» и впрямь могут появиться при соударении тяжелых ионов в новом ускорителе, он показал, однако, что реальную угрозу они будут представлять только при выполнении сразу четырех условий касательно их заряда и механизма взаимодействия с обычным веществом. А поскольку все имеющиеся у физиков данные говорят, что выполнение каждого из этих условий — не говоря уже обо всех четырех сразу — имеет крайне малую вероятность, то и здесь нет оснований для паники. Тем более, — изящно заключал Вильчек, — что такие «островки» могли возникнуть уже в прежних ускорителях, куда меньшей мощности, — и не возникли ни разу.

Фотографии, сопровождающие тексты о Большом Адронном коллайдере, дают представление о масштабах и сложности используемых на нем установок

Та же история повторяется сейчас с женевским ускорителем. Его руководство уже в 2003 году опубликовало выводы созванной им комиссии, которая тщательно изучила угрозу образования черных дыр и тому подобных катастрофических явлений и пришла к выводу, что «эти опасения не имеют никаких оснований»; однако сам факт того, что физики все же признают серьезность опасений и считают их достойными анализа, уже поспособствовал нынешней панике. А то, что физики в конечном счете эти опасения «игнорируют», легко было объяснить их естественным желанием получить деньги на свои бездумно опасные эксперименты.

Столь же легко оказалось поставить под сомнение и успокоительные доводы комиссии. К примеру, физики говорят, что микроскопические черные дыры сами собой испарятся, потому что так предсказывает теория Хокинга, — а им предъявляют цитаты других физиков, из которых следует, что теория Хокинга принимается далеко не всеми специалистами и вообще это не более, чем гипотеза. А может, на самом деле все иначе?! Далее физики ссылаются на космические лучи и малые вероятности — а вот в их же статьях написано, что плотность пучка ионов в новом ускорителе будет невообразимо больше, чем в космических лучах, и потому никакие аналогии тут неправомочны. И так далее. Появились даже солидные ученые, на которых можно ссылаться, — например, профессор Ричард Рознер из Чикагского университета. Он, правда, профессор не тех наук, он юрист по гражданскому праву, но тоже выступает за величайшую осторожность: «Семь раз отмерь, а потом отрежь — лучше, на всякий случай, этот ускоритель отключить от питания».

Что сказать? Конечно, наука далеко не все знает (и никогда не будет все знать) о явлениях микромира и мегамира, но она знает достаточно, чтобы доверять ее выводам касательно безопасности даже самых мощных ускорителей. Однако в нынешней панике есть и элемент справедливости — это воздаяние тем ученым, которые охотно рассказывали газетам, что новый ускоритель «позволит заглянуть в другие измерения», «изучить поведение черных дыр и загадочные свойства вакуума», а главное — «создаст условия, какие существовали только в первые секунды после рождения Вселенной». Ну, как может простой человек представить себе «первые секунды после образования Вселенной»? Конец света, и все, о чем тут говорить.

Свою роль сыграла и научная (точнее, квазинаучная) фантастика, в которой люди запросто кромсают все эти загадочные вакуумы и движением ручки какого-нибудь «космометра» переходят из одной вселенной в другую. Да чего там далеко ходить — смотрите сериал «Звездные войны». Это, конечно, приятно думать о себе, что мы, Люди, можем воссоздать первые секунды после рождения Вселенной, но все же следовало бы добавить, например, что это будет в таком ультра-микро-микро-микромасштабе, что и говорить стыдно, — просто это важно для нашего (физиков) лучшего понимания, что в этом масштабе происходит, потому что из этого понимания может вырасти потом то-то и то-то полезное для Человека. Ну, например (недавно было опубликовано), можно будет (в далеком будущем, конечно) вмешаться в пульсации переменных звезд-цефеид и навязать им ультра-микро-микро-малые пульсации в соответствии с азбукой Морзе, чтобы во всей Вселенной знали, что мы, Человек Разумный, вот они, тута.

Скажем напоследок, что апокалиптические сценарии — это вообще древняя людская забава, просто в наш «научный век» они возникают также и на почве науки. Даже среди самих ученых перед испытанием первой атомной бомбы кое-кто из ее создателей не исключал возможность, что цепная реакция охватит всю планету. Вот так-то.

Зачем нам (и вам) нужен БАК?

Вадим Бедняков, Николай Русакович

_{В. Бедняков — доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ); Н. Русакович — доктор физико-математических наук, главный ученый секретарь ОИЯИ.}

_{Развитие этой темы вы найдете в конце номера, в статье «Изреченная мысль».}

Уже стало традицией со стороны средств массовой информации по поводу и без повода пугать население* Большим Адронным Коллайдером (БАК по-русски, или LHC в английской аббревиатуре). Что же это за пугало? Что за притча во языцех? Откуда оно взялось на нашу голову, сколько действительно стоит, кому и зачем оно нужно и какая от всего этого польза людям? А также, почему вокруг этого БАКа возник такой нездоровый ажиотаж?

Если ответ на последний вопрос требует почти философского вторжения в культурно-образовательную среду современного общества, то на остальные вопросы можно попытаться дать простые и ясные ответы. Для этого надо сначала немного отвлечься от конкретности данного уникального, самого большого и, пожалуй, самого сложного в мире рукотворного сооружения и обратиться к вопросу о пользе фундаментальной науки в целом и современной физики элементарных частиц в частности. Такое обсуждение разбивается естественным образом на несколько простых вопросов — что такое наука, почему она существует; что такое (практическая) польза от науки; кто и когда действительно пользуется плодами (фундаментальной) науки; чем мы уже сегодня обязаны физике элементарных частиц?

Итак, что же такое наука? Это — специфическая область человеческой деятельности, главной отличительной чертой которой является поиск и исследование Нового, то есть того, что было ранее абсолютно неизвестно.

Отсюда ясно, что если у Человечества есть стремление узнавать, открывать и использовать что-то новое (например, электричество или рентгеновские лучи), то ему, Человечеству, необходимо выделить большую часть людей, которые будут профессионально заниматься поиском Нового. Эти люди и есть ученые, их сфера деятельности — наука. Им делегировано, им доверено право заниматься наукой в интересах Всего общества. Очевидно, что ученые, физики в том числе, такие же равноправные члены общества, как, скажем, бизнесмены, нефтяники, сталевары и так далее. Поэтому и интересы, которые они выражают в своей области деятельности, — это интересы Всего общества, просто в области физики — ученые-физики лучше всех знают, что надо делать. Плохо или хорошо они работают — это уже вопрос «не физический».

Далее, поскольку само Новое (в виде знания, умения, прибора, устройства, сервиса или даже мировоззрения в целом) — это свойство отнюдь не настоящего (иначе оно НЕ было бы новым), а исключительно Будущего, то очевидно, что наука — это именно та сфера деятельности человека, прерогативой которой является зондирование, прогнозирование, создание и обеспечение будущего всего Человечества. Заметим в этой связи, что задача прогнозирования будущего не является чем-то уникальным, мы этим занимаемся практически ежедневно, только на обыденном уровне, например, когда планируем, на что, как и когда потратить нашу зарплату. Понятно, что такого типа деятельность необходима для любого нормально развивающегося социального организма (семьи, общества, страны). Понятно также, что не все планы сбываются.

Поскольку речь идет главным образом о фундаментальной науке, сразу следует определить и понятие прикладной науки. Она имеет дело с конкретными, весьма практическими задачами, то есть теми задачами и проблемами, которые ставит практическая жизнь человека, общества, государства. Фундаментальная наука открывает новые законы и явления Природы, а прикладная наука получает практически важные результаты на основе этих, уже ставших известными законов. Поскольку практика — это критерий истины, то очевидно, что только то решение правильно, истинно, которое решает проблемы практики. Даже если кто-то очень авторитетный будет настаивать на другом решении, практика все равно рано или поздно продиктует «свое» решение. С фундаментальной наукой дело сложнее. Для прояснения этого вопроса зайдем несколько с другой стороны.

Ни у кого не возникает сомнения в том, что обороноспособность страны требует значительных государственных затрат — финансовых, материальных, интеллектуальных. Совершенно очевидно, что армию надо содержать, кормить, учить, модернизировать вооружение и т. д., и т. п. При этом всем ясно, что никакой непосредственной, сиюминутной отдачи, возврата (хорошо бы с прибылью) затраченных средств не будет. Более того, очень желательно, чтобы никакого «возврата средств» вообще не было, так как возврат затраченных средств армией (ее прямая задача) — это уничтожение живой силы и техники противника на территории нашей страны в условиях войны. Понятно, что никто в здравом уме такого «воз врата средств» своей стране не пожелает.

Как это парадоксально ни выглядит, но современная фундаментальная наука напоминает армию, правда, армию в мирное время, когда последняя не занята своим прямым делом. Наука и армия представляют собой довольно специальные и на первый взгляд весьма обременительные для государства формы человеческой деятельности. В чем же сходство между фундаментальной наукой и армией?

Из уже сказанного ясно, что армия и наука работают на будущее в широком смысле этого слова. Далее на науку, как и на армию, Государство (если оно озабочено своей защитой) должно тратить (постоянно из года в год) средства БЕЗ ожидания непосредственной и сиюминутной отдачи — армия должна «тренироваться», а наука должна быть «в курсе». Отдача эта когда-нибудь обязательно наступит, но в случае с армией лучше бы до этого не доходило.

Наука — своего рода армия, только ведущая защиту Родины в особой сфере высокого интеллекта, на передовой границе неизведанного. Не надо особого ума, чтобы понять, что победу в войне одерживают не только интеллект и знания полководцев, но и интеллект и знания ученых и инженеров, способных создать (или обезвредить) новое оружие, которое вполне может свести на нет все усилия талантливого полководца. Есть и другие параллели между наукой и армией. Например, обе эти формы человеческой деятельности, решая свои исключительно внутренние задачи (например, лазерное оружие или управление удаленными приборами), исключительно эффективно «напрягают» инженерную мысль, сферу технологии и промышленное производство, что приводит к непосредственным практическим «побочным» результатам общего пользования (IP-телефония, Интернет и т. п.). Однако есть и одно важнейшее отличие науки в этом плане от армии: наука без армии может обойтись, а вот армия без науки — никак.

Это свойство «напрягать» особенно присуще фундаментальной науке. Действительно, решая свои внутренние задачи (поиск истины, новых явлений и законов Природы), скажем, физика элементарных частиц генерирует, производит побочные продукты. Именно они оказываются очень востребованными обществом и людьми, именно эти «продукты» изменяют качество жизни.

Уместно здесь, наверно, задаться вопросом: зачем вообще государству нужна физика или другая фундаментальная наука?

Современная наука, и физика в том числе, позволяет Национальному государству быть в курсе того, что происходит вокруг, в том числе и в области еще непознанного (откуда возможны неприятные сюрпризы для безопасности). Поэтому высокий уровень развития фундаментальной науки (физики, химии, биологии) позволяет вовремя принимать правильные — упреждающие — решения. Самые опасные угрозы идут из области «чужой» науки — ядерное, химическое, биологическое оружие, новая броня и неуязвимые танки, зажигательные снаряды и т. п. Данные разведки тоже надо уметь понять. Наука престижна для Государства и Страны

— «Мы первые открыли то-то.», «Мы первые вышли в космос» и так далее. Под такое открытие Государство денег не пожалеет. Все это говорит о силе Государства, а значит, опять повышает безопасность, упреждая, останавливая потенциального агрессора.

Конечно, возможно предположить, что не надо Стране иметь своих национальных ученых. Действительно, богатое правительство может нанять (для выполнения определенной научно-технической работы) высококвалифицированных иностранных специалистов. Однако иностранные специалисты — подданные другой страны, и вполне возможно, что ее интересы они ставят выше интересов страны-наемницы. Тогда, не будучи способным разобраться в правильности (или ложности) полученного «иностранцами» результата — в силу отсутствия своих квалифицированных кадров, — правительство постоянно будет находиться под угрозой быть обманутым.

В общечеловеческом плане фундаментальная наука непосредственно имеет дело с Научной истиной, с установлением законов Природы, она создает современное (прогрессивное) «мировоззрение, она позволяет понять место человека в Мире, правильно воспитывать этого человека как труженика, как гражданина и тому подобное.

Как отмечал академик Бруно Понтекорво в своей напечатанной более сорока лет назад статье «Физика элементарных частиц — дорогая вещь! Нужна ли она?»: «Интерес физики элементарных частиц особый. Она имеет дело со структурой материи, и в этом смысле она продолжает традицию самой передовой физики в прошлом. Физика элементарных частиц ищет такие знания, без которых нельзя и думать о дальнейшем взаимодействии человека с природой. При этом исследуется не только структура материи, но и структура пространства и времени».

Физика элементарных частиц — это наука о самых фундаментальных законах природы; исследуя внутри атомные частицы и связывающие эти частицы силы, она дает нам ключ к пониманию законов, которые управляют нашей Вселенной. В той или иной степени она входит в основания почти всех наук о Природе. Еще в 1965 году Б.Понтекорво заметил, что «физика элементарных частиц нужна потому, что она недалека от других разделов физики и от других наук (таких, как биология, медицина, геология, астрономия, астрофизика, физика твердого тела, химия). Несмотря на некоторые скептические утверждения, открытия в области физики элементарных частиц обязаны влиять на другие науки. Это видно уже сейчас, особенно для физики космоса (включая физику космических лучей). Я сказал бы, что самая характерная особенность прогресса науки в настоящее время состоит в том, что наряду с увеличением специализации ученых, требуемой экспоненциальным ростом количества научных сведений, замечается невиданное расширение фронта исследований и увеличение числа «гибридных наук» (биофизика, биохимия, ядерная астрофизика, радиационная химия, космическая медицина, мюонная химия, ядерная археология и т. д.)». Как видим, уже более 40 лет назад физика в силу своей фундаментальности входила практически во все из них главным действующим лицом.

Далее Б. Понтекорво отметил, что «малоправдоподобно, что путь, приводящий к практическим применениям физики элементарных частиц и высоких энергий, можно предсказать на основании наших сегодняшних знаний. Дело в том, что главное в физике элементарных частиц — ее фундаментальность. Здесь не может не быть неожиданных открытий. Поэтому вопрос о практическом применении в народном хозяйстве результатов исследований, скажем, на данном ускорителе высокой энергии — почти незаконный вопрос. Можно сказать, что если бы мы знали что-нибудь определенное по этому поводу, мы знали бы ответы на научные вопросы, которые мы задаем, и тогда незачем проводить исследования, создавать ускорители и т. д.».

Итак, говорит Б. Понтекорво, физика элементарных частиц и высоких энергий нам нужна потому, что она действительно фундаментальна, и долг науки — исследовать и познавать самые неизвестные области природы. Дело не только в том, что речь идет о крайне интересной проблеме. Дело не только в том, что человеческая любознательность безгранична, и вопрос о спине Q-частицы — не менее законный, чем вопрос о расшифровке языка майя или о том, действительно ли был отравлен Наполеон, или о природе «сверхзвезд» (для выяснения последнего вопроса, между прочим, требуются огромные средства).

Сама физика элементарных частиц, будучи ядром современной науки о Природе, находится сегодня на уникальном рубеже, рубеже великих преобразований и новых неожиданных и многообещающих открытий. За прошедшее десятилетие было осознано, что такая привычная и «старая знакомая» нам Вселенная, про которую, как нам казалось, мы знаем почти все, с ее кварками и лептонами, с известными фундаментальными силами между ними, представляет собой лишь крошечную часть того, что существует помимо этого. Девяносто пять процентов Вселенной составляют так называемые темная материя и темная энергия совершенно неизвестной и непонятной, мистической природы.

Все это создает совершенно уникальные, беспрецедентные возможности для физиков работать и открывать новые частицы и новые силы Природы, которые на самом деле управляют всей Вселенной. В известном смысле мы в настоящее время действительно принимаем участие в научной революции, и не только в физике элементарных частиц, но и в понимании того, как Человечество будет видеть нашу Вселенную. Каждый день, в том числе и каждый день работы LHC, приближает нас к наиболее удивительным открытиям. Надо только быть готовым их не пропустить. Замечательно то, что современный уровень развития технологий дает нам реальную возможность эти открытия сделать. В том числе и с помощью коллайдера LHC и работающих на нем уникальных детекторов.

Как уже отмечалось, фундаментальные науки, решая свои внутренние проблемы, позволяют нам улучшить качество нашей жизни и увеличить возможности нашей экономики. Побочные продукты физики высоких энергий систематически приводят к технологическим прорывам, например таким, как создание новых средств медицинской и не только медицинской диагностики, источников синхротронного излучения для нужд прикладных исследований и производства, а также уникальные пучки адронов для лечения различных заболеваний, в том числе онкологических. Действительно, пучки частиц, первоначально задуманные и созданные для исследования глубин Вселенной и ее законов, сегодня способны достигать и лечить недостижимые другими путями глубоко расположенные опухоли. Детекторы, нацеленные изначально на поиск и открытие крошечных субатомных составляющих, начинают систематически применяться в медицине для исследования, например, процессов метаболизма человека.

Фундаментальная наука питает квалифицированными кадрами промышленность, сферы высоких технологий и образования, постоянно создает новые рабочие места. Она систематически открывает совершенно новые, неведомые ранее области прикладной науки и технологии, она обогащает их новыми идеями, новыми средствами и методами исследования и т. п. В настоящее время практически вся повседневная жизнь в развитых странах — транспорт, коммуникации, сельское хозяйство, образование, медицина, обороноспособность, сфера занятости населения и т. п. — это результат своевременного инвестирования средств в различного рода исследования и обучение ученых и инженеров.

Весь человеческий опыт убеждает нас в том, что широта фундаментальных исследований является именно тем источником открытий, который изменяет как наше понимание окружающей действительности, так и саму эту действительность. Сегодня мы живем в таких условиях, которые были созданы благодаря кардинальным изменениям в технике, технологии, экономике и обществе. Причем эти изменения напрямую связаны с результатами фундаментальных исследований. Стремительное развитие физики позволило нам понять и научиться использовать электричество и магнетизм, радиоволны, звук и свет, структуру и свойства атомов. Рост нашего знания о Природе воплотился в такие необходимые уже повседневно «побочные продукты», как радио, телевидение, рентгеновские лучи, транзисторы, радары, лазеры, генераторы электрического тока, компьютеры, да и вообще любые электрические приборы.

Возвращаясь к вопросу о значении для того или иного государства фундаментальной науки и физики элементарных частиц в том числе, заметим в качестве поучительного примера, что прагматичная Америка является именно той страной, которая внесла самый большой вклад (людской, интеллектуальный и финансовый) в создание LHC и соответствующих детектирующих и вычислительных систем. В свое время США упустили лидерство в этой области, когда конгресс отверг создание аналогичного типа коллайдера в Америке, теперь они наверстывают (и вообще говоря, наверстали) упущенное в Европе, на LHC. В США считается, что сильные позиции в области физики частиц совершенно необходимы, если Америка стремится удержать свое лидирующее положение в науке и технологиях на долгие годы. Американцы полагают, что удержание и усиление этих позиций, увеличение финансовой поддержки национальных работ в этой области фундаментальных исследований с большой вероятностью трансформируются в те новые идеи, которые питают экономику, обеспечивают безопасность и существенно улучшают качество жизни.

По поводу временного масштаба в вопросе о пользе науки отметим, что не надо думать только о сиюминутной пользе для себя, народ — это не только мы сейчас, но это и наши дети завтра и наши пра-(пра)-вну(ч)ки после и после-послезавтра. Поэтому если нет прямой выгоды-пользы сегодня, то это не повод считать, что пользы не будет никогда. Опыт истории как раз говорит об обратном — наука зародилась очень давно, и коль скоро она не была уничтожена на протяжении долгих и трудных веков, коль скоро наука все еще существует, то это просто значит, что наука нужна людям.

Бруно Понтекорво в упомянутой уже статье писал, что «физика элементарных частиц нужна потому, что с большой вероятностью она принесет практическую пользу. Уже сейчас видна связь физики элементарных частиц с другими науками, а это предвещает появление практического применения».

Стоит ли напоминать, продолжает Б. Понтекорво, «что на заре своего развития физика элементарных частиц, установив с теоретической точки зрения, казалось бы, второстепенный факт, что при делении урана испускается более двух нейтронов, породила современную ядерную энергетику? Главное — то, что практика, по-видимому, возникает совсем неожиданным образом из познания новых физических законов».

Заметим, что сам Бруно Максимович Понтекорво был первым в истории физики элементарных частиц человеком, кто в 1940 году (всего лишь спустя 9 лет после открытия нейтрона) нашел практическое применение нейтронов — он предложил метод нейтронного каротажа, который с тех пор широко распространен в нефтяной промышленности всего мира и имеет большое экономическое значение.

Последний и, пожалуй, самый впечатляющий для нашего современника пример — это всем уже повсеместно необходимый Интернет (или Всемирная паутина). А ведь он возник в середине 80-х годов ХХ века благодаря усилиям Американского научного фонда и ЦЕРНа главным образом для нужд физики частиц высоких энергий. Вряд ли стоит искать более яркий и «более быстрый» пример практической пользы фундаментальной науки, физики элементарных частиц.

Возвращаясь, для полноты картины к вопросу об ажиотаже вокруг пуска БАКа, заметим следующее. Во-первых, (в предположении, что это не специально продуманная акция «устрашения») «наезд» на БАК — свидетельство низкого уровня образования в обществе, когда люди в основной своей массе потеряли способность критически осмысливать то, что «падает» на них из телевизора, газет или Интернета. Это свидетельство хорошо посеянного и вскормленного недоверия к науке и физике, в том числе это пример зомбированности населения СМИ. По сути, показано, «кто в доме хозяин» (шоу-бизнес), чем престижно заниматься, а чем нет.

Во-вторых, немного подумав, станет очевидно, что если кто-то и виноват в трате денег на создание БАКа, то это точно не физики (у них таких денег нет), а те, кто физикам дал эти деньги, то есть конкретное правительство. Отсюда ясно, что если нет прямого «отката», то есть сговора науки и правительства с целью поделить деньги, то это значит, что наука действительно нужна и сегодня.

И в-третьих, если присмотреться к тону и стилю некоторых (например, http://life.ru/video/6050) публикаций, то нетрудно понять, что сами СМИ уверены в том, что ничего такого ужасного не произойдет. Иначе бы они вели себя по-другому, не упражнялись бы в остроумии и красноречии, а начали бы действительно «бить в набат». Было бы не до юмора и сарказма по поводу физиков и их детища — Большого Адронного Коллайдера.

Итак, Большой Адронный Коллайдер (совместно с уникальными детектирующими системами) — это естественный и необходимый этап поступательного развития современной физики элементарных частиц. БАК — это самый крупный и самый мощный ускоритель, когда-либо созданный человеческими руками и человеческим разумом. Область достигаемых на нем энергий особенно интересна для физиков, именно она наконец даст нам ответы на животрепещущие вопросы о бозонах Хиггса, Суперсимметрии, Темной материи и многие другие, она также обещает нам новые неожиданные открытия. Типичное столкновение протонов происходит на уровне кварков и глюонов, из которых, как известно, состоят протоны. В результате таких столкновений образуется огромное число вторичных частиц (пионов, протонов, мюонов и т. п.). Именно эти частицы будут наблюдаться и регистрироваться детекторами, а эксперименты ежедневно будут «запоминать» и обрабатывать примерно 1000 Гигабайт различной информации. Для решения такой беспрецедентной коммуникационно-вычислительной задачи совместными усилиями физиков и компьютерных специалистов всего мира была разработана новая так называемая ГРИД-технология. Она связывает тысячи компьютеров, разбросанных по всей Земле, в одну общую глобальную компьютерную структуру для распределенного хранения и обработки огромного потока данных с ускорителя.

Само сооружение БАКа потребовало, к примеру, совершенно новых решений в области криогенной техники, их дальнейшее практическое применение — вопрос времени. Участие России в создании коллайдера и соответствующих детекторов ATLAS, CMS, ALICE, LHCb, в разработке распределенных систем сбора и обработки данных с этих установок, в системах их удаленного контроля — все это позволило не только сохранить в стране квалифицированные кадры, научить работать молодых, передать им уникальные знания. Это также позволило стране быть причастной, то есть иметь реальный доступ к современным новейшим технологиям в различных сферах, а также к грядущим уникальным открытиям, которые не за горами.

Более того, примечательно, что внутренние задачи физики частиц даже еще не начали решаться (столкновения протонов еще не произошло), а создание коллайдера и всех необходимых детектирующих, диагностирующих и управляющих установок уже дает практические результаты. Например, «младший ребенок» физики частиц высоких энергий, порожденный необходимостью обработки беспрецедентных потоков информации с БАК — ГРИД, — уже напрямую влияет на нашу жизнь. Так, 2000 компьютеров из 11 британских лабораторий, соединенные в рамках ГРИД-проекта, позволили недавно смоделировать 300 тысяч сложных молекулярных объектов и тщательным образом проанализировать их свойства на предмет возможности использования их в борьбе с вирусом птичьего гриппа H5N1. Эта задача загрузила бы самый передовой современный компьютер непрерывными вычислениями на сотни лет вперед. Трудно переоценить такой результат и стоящие за ним возможности.

— Прошедший год был для персонала ЦЕРН и всех физиков, объединенных подготовкой исследований на Большом Адронном Коллайдере, очень важным. Многочисленные тесты самого ускорителя и чрезвычайно сложных детекторов, предназначенных для исследований на нем, показали, что основные параметры, характеристики оборудования соответствуют проектным значениям. Вы знаете, конечно, что 10 сентября пучок протонов был проведен по кольцу коллайдера. Затем работы по подготовке LHC к пуску были продолжены, но 19 сентября в результате аварии, приведшей к механическим повреждениям внутри сверхпроводящих электромагнитов, произошел выброс значительного объема гелия в туннель LHC. Конечно, этот инцидент нарушил наши планы и оказал существенное влияние на ход подготовки к пуску коллайдера. Начало физических исследований отодвинулось…

— Какие надежды вы возлагаете на 2009 год?

— Сейчас идут работы по ремонту поврежденного участка коллайдера, совершенствуются все системы защиты, они будут продолжены и в наступившем году, чтобы запустить все оборудование летом. Команда специалистов, занятая этим, работает очень тщательно. А физики не менее тщательно готовятся к получению первой информации.

— В конце ноября в ЦЕРН одно за другим прошли три совещания, которые имели прямое отношение к развитию сотрудничества ЦЕРН — Россия, ЦЕРН-ОИЯИ как в области исследований на LHC, так и в сфере проектирования будущих ускорителей. Поделитесь, пожалуйста, своими впечатлениями.

— Мое личное впечатление состоит в том, что ОИЯИ и ЦЕРН, имея большой опыт совместных работ, вступили в такую фазу сотрудничества, когда необходимо четко определять долгосрочные перспективы развития основных направлений партнерства. И в этом плане предложенная учеными Дубны на заседании совместного Координационного комитета ЦЕРН — ОИЯИ программа обоюдного сотрудничества заслушивает внимания и глубокого обсуждения.

Во-первых, это участие физиков Дубны и российских институтов в исследованиях на LHC — за годы подготовки к экспериментам, выработки исследовательских программ они внесли большой интеллектуальный вклад, еще раз продемонстрировав высокую научную школу. С точки зрения проектов, рассчитанных на долгосрочную перспективу, безусловно, важно для нас участие дубненских коллег в программе CLIC (этот новый церновский ускорительный проект обеспечивает преемственность развития ускорительной базы следом за LHC. — Е.М.).

Во-вторых, ученые и специалисты ОИЯИ примут участие в «апгрейде» — модернизации, обновлении ускорительного комплекса Большого Адронного Коллайдера, в работах по повышению светимости пучков адронов. В связи с эксплуатацией детектирующего оборудования, систем сбора информации в условиях высоких радиационных нагрузок предстоит также существенно улучшить соответствующие характеристики детекторов на LHC. Как известно, развитие и модернизация как коллайдера LHC, так и общей стратегии работ в ЦЕРН рассчитаны как минимум на десятилетнюю перспективу. И участие в этих работах высококвалифицированных ученых и специалистов ОИЯИ для нас очень важно.

В-третьих, программа сотрудничества включает и участие специалистов ЦЕРН в дубнинских проектах, в частности, создание на базе нуклотрона ОИЯИ исследовательского комплекса NICA[2], нацеленного на изучение так называемой «смешанной фазы состояния ядерной материи». Как сообщили директор ОИЯИ А.Н.Сисакян и председатель Европейского комитета по ускорителям будущего профессор К. Мейер, заседание этого комитета, планируемое в Москве и Дубне в октябре 2009 года, ставит своей целью обсуждение исследовательских программ России и ОИЯИ, а также вопросов сотрудничества ученых.