Физики Росатома готовятся к работе на LHC

Суббота, 15 Января 2005 г. 16:46 + в цитатник

Большой Европейский проект обсудили на Большой Ордынке

Незадолго до Нового года в известном примечательном здании на Большой Ордынке состоялось заседание Научно-технического совета №3 Росатома России «Ядерная физика, ускорители, физика частиц и конденсированные среды». Слушался чрезвычайно интересный и важный вопрос, выходящий далеко за рамки собственно Росатома – о состоянии работ по реальному участию России в крупнейшем международном научном проекте начала 21-го века, осуществляемом в данное время в Западной Европе...

В 27-километровом кольцевом подземном тоннеле протоны будут разгоняться «на встречных курсах» до немыслимых прежде в земных условиях энергий, а картины происходящих соударений и взаимодействий будут изучаться в четырёх экспериментальных зонах тоннеля, где уже идёт размещение оборудования 4-х многоуровневых детекторов вторичных частиц. Эти детекторы называют по их английской аббревиатуре: ATLAS, CMS, ALICE, LHCb, и каждый из них нацелен на свою (в зависимости от типа устанавливаемого как раз в данное время научного оборудования) экспериментальную программу.Вначале – небольшое предисловие. Фундаментальная физика сегодня отличается от иных фундаментальных наук тем, что исследования ведутся на беспрецедентно сложной аппаратуре, масштабы которой вполне соответствуют уровню решаемых задач. Такие исследования на современном уровне практически непосильны в одиночку даже самим развитым в экономическом отношении странам, а посему ведутся при широчайшем международном сотрудничестве. Лучший пример тому – опыт создания в ЦЕРНе (Европейской организации по ядерным исследованиям, Женева, Швейцария) грандиозного суперускорителя на встречных кольцах – так называемого Большого адронного коллайдера (БАК, LHC в английской транскрипции).

Намеченные исследования обещают физикам-экспериментаторам получение огромного количества новых физических данных. В том числе - по вопросам, разрешения которых с нетерпением ждут теоретики.

Дело в том, что существующие сегодня теоретические модели глубинных свойств материи требуют экспериментального подтверждения некоторых основополагающих гипотез. К примеру, физики до сих пор не смогли подняться до требуемых энергий и обнаружить свидетельства существования так называемого «бозона Хиггса» - частицы, на которую возлагается миссия обеспечить наличие массы у всех иных наблюдаемых представителей микромира. Эксперименты на БАК могут дать этот долгожданный результат. И это - только часть намеченной научной программы. Начнётся она сразу же по окончанию создания коллайдера и экспериментальных установок, ожидаемого в 2007 году.
Российские учёные и специалисты участвуют в этих работах практически с самого начала, то есть уже около 10 лет. Соответственно - есть что обсуждать, о чем отчитываться и что планировать. Но перейдем собственно к заседанию.

Председатель НТС-3, член-корреспондент РАН М.В. Данилов представил первое слово директору ГНЦ «Институт физики высоких энергий» (г. Протвино) профессору Н.Е. Тюрину, который сделал сообщение о работах российских институтов по созданию уникального оборудования ускорителя БАК. Докладчик начал с того, что напомнил об основных документах, подписание которых в середине 90-х годов открыло путь к широкому вовлечению российских научных центров, организаций и предприятий в процесс проектирования и создания БАК, и затем перешёл к обзору хода совместных работ по конкретным соисполнителям и видам поставляемой высокотехнологичной продукции. Предварительно он заметил, что суммарно по состоянию на конец текущего года ЦЕРН выполнил свои финансовые обязательства на 77%, а российская сторона – на 64 %. Такая ситуация делает особенно уместным компетентный и глубокий анализ именно в рамках заседания НТС.

Далее докладчик представил конкретные, хорошо проиллюстрированные данные по основным российским соисполнителям ускорительной части проекта БАК, а именно: ИЯФ (Новосибирск), ГНЦ ИФВЭ (Протвино), РНЦ «Курчатовский институт» (Москва), при участии НИИЭФА им. Ефремова и предприятия «Ижорские заводы» (Санкт-Петербург).
В качестве рецензента-содокладчика выступил член-корреспондент РАН И.Н. Мешков, который подчеркнул огромную важность участия ведущих институтов в сотрудничестве по программе БАК для сохранения и развития российской физической науки в нелёгкие для неё времена. Сделанная работа уже подтвердила сохранившийся высокий, поистине мировой уровень российских соисполнителей проекта. Игорь Николаевич не преминул заметить, что довольствоваться достигнутыми успехами было бы неправильно – надо на их основе активно входить в программы будущих физических исследований на БАК. И более того – не упустить возможность для столь же активного участия в продвижении последующих (после БАК) глобальных физических проектов – ускорительного комплекса в GSI (Германия) и электрон-позитронного линейного коллайдера, создание которого намечается осуществить практически «без раскачки» - уже в районе 2015 года.

Следуя намеченной программе, далее выступали координаторы работ по основным детекторам БАК, а именно:
- по ATLAS:А.М. Зайцев (ГНЦ ИФВЭ), содокладчик-рецензент А.И. Малахов (ОИЯИ);
- по CMS: И.А. Голутвин (ОИЯИ), содокладчик-рецензент Ю.А. Тихонов (ИЯФ);
- по LHCb: А.И. Голутвин (ГНЦ ИТЭФ), содокладчик-рецензент А.Б. Курепин (ИЯИ РАН);
- по ALICE: В.И. Манько (РНЦ КИ), содокладчик-рецензент Л.И. Сарычева (НИИЯФ МГУ).
Из этих выступлений вырисовалась картина широкого вовлечения целого ряда российских научных организаций и предприятий в готовящуюся в уютной Швейцарии научно-техническую и исследовательскую «революцию». Вклад наших учёных и специалистов в развитие инструментария и методов эксперимента на сверхвысоких энергиях, в условиях больших радиационных нагрузок весьма велик. В частности, в выступлениях отмечены высококлассные работы по следующим направлениям:
- Калориметры на основе предложенных академиком Ю.П. Прокошкиным (ИФВЭ) кристаллов вольфрамата свинца, обладающие уникально высокой точностью разрешения по энергии, пространству и времени регистрации для экспериментов CMS и ALICE. Налажено массовое производство кристаллов (Богородицк, Апатиты);
- Калориметры на основе кварцевых оптических волокон, обладающие высокой радиационной стойкостью (ИТЭФ и ВНИИТФ – для CMS);
- Сцинтилляционные калориметры и предливневые детекторы с высокой однородностью и высоким световыходом (ИФВЭ для ATLAS, ИТЭФ, ИФВЭ и ИЯИ для LHCb);
- Жидкоаргоновые калориметры БИЯФ, ИФВЭ, ИТЭФ, ОИЯИ - для ATLAS);- Многопроволочные пропорциональные камеры с катодным съемом информации (ОИЯИ для CMS, ПИЯФ для ALICE и LHCb);
- Аппаратура времяпролётной идентификации частиц (TOF –методика) со сверхвысоким временным разрешением (ИТЭФ, ИЯИ, КИ, МИФИ - для ALICE).

Суммируя сказанное, можно отметить, что к настоящему времени Россия поставила в ЦЕРН научное оборудование для ускорительного комплекса и детекторов БАК суммарной стоимостью 120 миллионов швейцарских франков, в том числе по ускорительной части – на 82 млн, для ATLAS и CMS – по 12 млн, для ALICE – на 8 млн, для LHCb – на 7 млн. Уже по этим цифрам виден масштаб поставок электрофизического и научного оборудования. Роль российских учёных в создании детекторов нашла высокую оценку зарубежных коллег, которая выразилась и в том, что руководителями многих важных подсистем этих колоссальных детекторов являются наши физики.
Участие в работах по БАК позволило привлечь зарубежные заказы на высокотехнологичные предприятия Минатома и других ведомств, развить новые технологии, сохранить и развить активно работающие коллективы учёных и инженеров. Во всех выступлениях подчёркивалось, что российские институты находятся на стадии перехода к новому этапу сотрудничества с ЦЕРНом, когда на первый план выходят работы по установке поставленного оборудования на штатное место, испытаниям и запуску оборудования с доводкой до необходимых параметров. Это требует не сворачивания, а интенсификации направления в Женеву соответствующих специалистов, создания для этого соответствующих финансовых возможностей.
Непременным условием является также широкое вовлечение в работы по тематике БАК молодых учёных и специалистов, начиная со стадии подготовки дипломных проектов. С большим удовлетворением участники заседания отметили, что эта работа началась заблаговременно, и уже сейчас налицо многие десятки защищённых дипломов и целый ряд кандидатских диссертаций по тематикам ускорительной науки, теоретической и экспериментальной физики применительно к конкретным исследованиям на БАК. Физики хорошо понимают, что впереди небывало большой объем работ по анализу и обработке экспериментальных данных с детекторов БАК, требующий и совершения прорыва в вычислительных технологиях. С этой целью российские специалисты активно участвуют в создании новой глобальной информационно-вычислительной сети GRID, выводящей информационные обеспечение физических исследований на качественно иной уровень.

Таким образом, имеются реальные предпосылки для того, чтобы российская наука активно участвовала в мировом научном процессе в области физики высоких и сверхвысоких энергий. Достигнутое в предыдущие годы успешное взаимодействие Минатома, Минпромнауки и Российской Академии наук по обеспечению деятельного участия ведущих научных организаций страны в мировом научном процессе надо только закрепить и продолжить. Принципиальный вектор такого развития обозначил президент России во время недавнего посещения Калининской атомной станции в "атомграде" Удомле (Тверская область).
Об этом, в сущности, и говорили на Большой Ордынке.

Опубликовано: "Атом-Пресса" №1, 2005 г.

Реплика опосля:

Высказанные ожидания оправдались, но лишь к 2008-м году, когда европейский коллайдер, в отличие от его российского предшественника-неудачника, успешно довели до стадии запуска и наладки основных систем ускорителя и детекторов. Несмотря на сопутствующие процессу задержки и просто аварии, работа на эксперимент началась уже в 2009-м году при половинной энергии пучков, и в 2010 - в проектном режиме.

Уже получены первые интересные результаты и обнаружены ранее не наблюдавшиеся эффекты. Обработка огромного потока поступающей информации продолжается - с участием российских физиков. Один из них, как раз выступавший на НТС Андрей Голутвин, стал даже координатором на "своём" детекторе LHCb ...

Серия сообщений "Атомная отрасль":
Часть 1 - Как сделать безопасный реактор
Часть 2 - Атомная бомба на Лубянке
...
Часть 13 - Подмосковье и Минатом - друзья
Часть 14 - Железной рукой
Часть 15 - Физики Росатома готовятся к работе на LHC
Часть 16 - Кто и как воюет с «ВОУ-НОУ»
Часть 17 - Ускорители идут на помощь онкологам
...
Часть 47 - Два чернобыльских крыла
Часть 48 - "Атомэкспо-2014" - отрасль на марше
Часть 49 - Реабилитация территорий остаётся актуальной

Серия сообщений "С заседаний НТС ГК "Росатом"":
Часть 1 - Физики Росатома готовятся к работе на LHC
Часть 2 - Одобрены работы по сверхпроводимости
Часть 3 - Атом согревающий: страна ждет
...
Часть 7 - Вечная термоядерная "грелка"
Часть 8 - Радиационный терроризм: реальны ли угрозы
Часть 9 - Сверхпроводящий накопитель: время пришло?