Жидкость из кварков и другая экзотика

На одном из заседаний совещания в ИФВЭ. Крайний справа – профессор Владимир Петров.
Фото Надежды Шарыкиной

С 19 по 21 октября в государственном научном центре «Институт физики высоких энергий» (г. Протвино, Московская область) проходило международное научное совещание «Первые результаты, полученные на Большом адронном коллайдере, и их интерпретация с точки зрения физики». Наш корреспондент Людмила ФОМЕНКО попросила прокомментировать итоги совещания заместителя начальника отдела теоретической физики ГНЦ ИФВЭ, доктора физико-математических наук, профессора Владимира ПЕТРОВА.

– Владимир Алексеевич, какова была главная цель прошедшего совещания?

– Наш институт, а также российские физические институты нашего направления активно участвуют в экспериментах, которые сейчас ведутся в Европейском центре ядерных исследований в Женеве (ЦЕРН). А прежде достаточно долго и очень активно наши ученые участвовали в создании Большого адронного коллайдера (LHC) и экспериментальных установок, работающих на нем. Сейчас, когда появились первые результаты, естественно, возникла мысль посмотреть, как, вообще говоря, мы там выглядим – я имею в виду Россию.

Помимо этого, конечно, присутствуют чисто научные цели – проанализировать, какие получились первые результаты, что они означают с точки зрения физики и т.д. Это были две главные цели. Поэтому примерно половина участников, я имею в виду тех, кто выступал с докладами, была из российских институтов, в том числе из нашего института, из Москвы, Дубны, Санкт-Петербурга, а другая половина – зарубежные физики, которые вместе с нами участвуют в экспериментах на LHC. Прежде всего это два больших эксперимента на таких детекторах, как CMS и ATLAS, эксперименты поменьше – LHCB и ряд еще более мелких экспериментов типа ALICE. В основном эти четыре эксперимента и были представлены на конференции российскими и зарубежными участниками.

После докладов, которые были очень хорошими, обсуждались первые результаты. Цель заключалась в том, чтобы получить интерпретации этих результатов и понять, какая физика за этим всем стоит. Если кратко сформулировать, то можно сказать, что никаких экзотических вещей пока открыто не было, хотя многочисленные ожидания были.

Основной мотив создания Большого адронного коллайдера – поиск и нахождение так называемого бозона Хиггса. Эта задача пока в планах, поскольку коллайдер еще не достиг своих проектных параметров и работает только на половине энергии. Тем не менее уже получено несколько интересных физических результатов – особенности поведения вероятности рождения частиц и т.д. Вот эти небольшие эффекты находятся сейчас в стадии активного обсуждения и, в частности, обсуждались на нашей конференции.

Я считаю, это совещание показало, что мы не только вкладывали в коллайдер оборудование и рабочую силу. Наше идеологическое участие как ученых, исследователей – участие очень сильное, и это оправдывает те средства, которые мы вложили в создание детекторов. Российские ученые находятся в ЦЕРНе на равных со своими иностранными коллегами, и наше участие очень плодотворное.

– Сколько участников приехало на совещание?

– Всего около 50 участников, из них некоторые были без докладов. А докладов было примерно около 30, половина – иностранных докладчиков, половина – российских.

– Откуда приехали зарубежные ученые?

– Из разных европейских институтов – из Италии, Франции, Германии, Австрии, но все – через ЦЕРН. Все они так же, как и мы, являются участниками экспериментов на Большом адронном коллайдере. Они числятся в разных институтах, но живут и работают в ЦЕРНе.

– С точки зрения физиков, начинает ли оправдывать ваши надежды Большой адронный коллайдер?

– Я думаю, да. Какие у нас надежды? Надежды на то, что мы сможем получить подтверждение теоретических предсказаний или их опровержение, что не менее важно. В этом смысле часть теоретических предсказаний уже можно считать опровергнутой. Это очень важно.

Несмотря на различные теории и модели, одна из больших задач экспериментальной физики состоит в том, чтобы оставить только то, что является жизнеспособным. Ведь речь идет о первых результатах.

Эксперименты идут фактически год, и на самом деле это очень мало. Но уже за год накоплен достаточно интересный материал и ряд эффектов, которые наблюдались, но пока еще не имеют однозначного объяснения и являются сейчас темой для раздумий и обсуждений.

Для физиков главной задачей остается поиск бозона Хиггса. Фото Надежды Шарыкиной

– Можно ли назвать самые интересные результаты, которые получены за этот промежуток времени на LHC?

– Во-первых, важно было показать, что коллайдер действительно работает. Огромная машина, – длина кольца этого ускорителя – 27 километров, – с огромным количеством электрофизического и экспериментального оборудования – все это должно быть отлажено, согласованно действовать. Коллайдер должен был показать, что он может видеть все эффекты и все частицы, которые наблюдали прежде – это как тест на качество работы. За год LHC с честью прошел этот тест, то есть все частицы оказались на своих местах, все массы и т.д., иначе все могло бы поплыть и развалиться. До Большого адронного коллайдера самым большим в мире был коллайдер Тэватрон в Чикаго – он и сейчас действует.

Во-вторых, если говорить о совершенно новых эффектах, то в ЦЕРНе наблюдали эффекты корреляции разлета рождающихся частиц. Сейчас почему-то происходят очень непонятные корреляции, которых вообще никто раньше не предвидел. Есть некоторые спекуляции на эту тему, в основном, конечно, теоретические, что этот новый эффект, который экспериментально наблюдали на Большом адронном коллайдере, свидетельствует о том, что при столкновении двух протонов образуется некое состояние вещества, которое можно назвать жидкостью из кварков.

Разные могут быть гипотезы. Просто там происходит что-то необычное – это совершенно очевидно.

– Почему местом проведения международного совещания выбрали Протвино, а не, допустим, ЦЕРН?

– Это была наша инициатива – провести совещание в Протвине. Мысль такая – произвести некий смотр сил и показать не только себе, но и российской общественности, что мы во все это дело вошли не как посторонние или второстепенные помощники, а как полноправные участники большого беспрецедентного в истории человечества физического эксперимента по изучению структуры материи.

И проведение совещания показало, что это действительно так – мы ни в чем не уступаем нашим зарубежным коллегам, гармонично с ними сотрудничаем, и, несмотря на все проблемы, которые мы испытываем, можно сказать, что в данном направлении российские физики действуют очень хорошо. Жаль, конечно, что такие уникальные эксперименты проводятся не у нас.

– Чего вы ожидаете в ближайшее время от экспериментов на Большом адронном коллайдере?

– Во-первых, будет происходить повышение интенсивности ускорителя, точнее – так называемой светимости столкновений встречных пучков. Это означает существенное улучшение качества экспериментов или возможностей наблюдать некие новые явления. Это произойдет к концу следующего года. В связи с этим ожидается проверка гипотез, которые связаны, например, с возможностью рождения минимальных черных дыр, с поиском дополнительных размерностей пространства и времени, гравитонов.

Главная же задача так и остается – поиск бозона Хиггса, потому что его открытие или неоткрытие – и то и другое будет означать огромный сдвиг в нашем понимании природы. Так что любой результат – и положительный, и отрицательный – будет иметь непреходящую ценность.

– Так его же можно долго искать┘

– Что значит – долго? Дело в том, что потолок энергии встречных столкновений пучков ограничен – не более 14 ТэВ (тераэлектрон-вольт, то есть 14 х 1012 электрон-вольт). Когда этот предел будет достигнут и будет ли достигнут вообще? Если, скажем, возьмем десять лет, то это нормальный срок. В конце концов, речь идет о совершенно выдающихся проблемах – таких, как происхождение масс – вообще любых масс, и с этим связаны поиски бозона Хиггса. Это стоит того, в том числе и времени. Это главная задача.

Помимо нее существует огромное количество больших и малых задач и проблем в физике элементарных частиц, которые коллайдер будет успешно решать, как уже показывают первые эксперименты и первые результаты. Уже был один неожиданный эффект, о котором я говорил, наверное, будут и другие – тоже очень интересные.

– Это произошло за счет того, что в Большом адронном коллайдере другие энергии пучков?

– Да, потому что другая энергия. Хотя аналогичные эффекты, вернее – намеки на эти эффекты, были видны в ядерных столкновениях на установках в США, но в ЦЕРНе это произошло на уровне двух протонов, что качественно отличает эту ситуацию. Именно для этого нужен был коллайдер.