Наука ускорения

 «Супер чарм-тау фабрика» Института ядерной физики СО РАН им. Г.И. Будкера (ИЯФ СО РАН) – один из шести megascience-проектов, претендующих на получение финансирования от Правительства России. На сегодняшний день над уникальным ускорительным комплексом со встречными электрон-позитронными пучками работает немало исследователей, в том числе перспективных молодых ученых.

В ПОГОНЕ ЗА СВЕТИМОСТЬЮ

Проект «Супер c-tau фабрики» не так давно был рассмотрен на заседании правительственной комиссии по высоким технологиям и инновациям в Дубне и признан соответствующим ряду критериев меганауки и достойным государственной поддержки. Суть работы электрон-позитронного коллайдера заключается в следующем: частицы и античастицы ускоряются навстречу друг другу с высочайшей скоростью и сталкиваются, в результате чего рождаются вторичные элементарные частицы. Создание «Супер c-tau фабрики», в частности, направлено на изучение с-кварков («с» – от англ. charm – «очарованный») и тау-лептонов, которые в обычных условиях в природе не существуют.

Наука, как справедливо замечал Альберт Эйнштейн, никогда не станет законченной книгой. Физика элементарных частиц, в конечном счете, призвана ответить на фундаментальные вопросы о происхождении мира и принципах организации окружающей нас материи. Реализация масштабного проекта ИЯФ СО РАН позволит российским ученым проводить исследования на мировом уровне, получать новые важные данные о взаимодействии частиц.

Работа над коллайдером с длиной кольца 800 метров и эффективностью (или, как говорят физики, светимостью) в сто раз выше, чем в уже существующих установках ведется в ИЯФ СО РАН на протяжении нескольких лет (Об этом рассказывалось в «Навигаторе» №21 от 4.06.2010). На данный момент разработан детальный концептуальный проект «Супер c-tau фабрики», изготовлены прототипы ключевых элементов ускорителя, начато проектирование инфраструктуры, создан и запускается инжекционный комплекс для будущей фабрики.

РОМАНТИЧНАЯ НАУКА ФИЗИКА

Приумножение светимости без существенного увеличения интенсивности пучков и размеров установки станет возможным на «Супер c-tau фабрике» благодаря современной технологии столкновения пучков «Crab Waist». Ее придумал итальянский ученый Панталео Раймонди (LNF-INFN), а позже строго обосновали Михаил Зобов (LNF-INFN, Италия) и Дмитрий Шатилов (ИЯФ СО РАН). Сегодня эта концепция закладывается в основу будущих коллайдеров – SuperB-фабрики в Италии, SuperKEKB-фабрики в Японии и «Супер c-tau-фабрики» в Новосибирске.

Согласитесь, история каждого изобретения – это, прежде всего, история тех, кто вкладывает в него свой ежедневный труд. Павел Пиминов, научный сотрудник ИЯФ СО РАН, занимается оптимизацией динамической апертуры «Супер c-tau фабрики». По словам молодого ученого, у удачной в целом концепции «Crab Waist» были и негативные моменты: оптика ускорителя, который формирует пучки частиц, становится нелинейной, и уменьшается область устойчивого движения частиц (то, что называется динамической апертурой). А при маленькой динамической апертуре просто не удается достигнуть желаемой светимости, и необходимо приложить дополнительные усилия для сохранения устойчивости движения частиц.

За работу «Оптимизация динамической апертуры электрон-позитронного суперколлайдера «Чарм-тау фабрика» в Новосибирске» Павел Пиминов получил премию Будкера. Академик, чье имя носит ИЯФ СО РАН, был основоположником создания коллайдеров, в которых сталкиваются электроны и позитроны с высокими энергиями.

Получить такую премию почетно и ответственно. Однако Павел не венчает физикой вершину научной иерархии, как это делал, например, Эрнест Резерфорд. Отец ядерной физики и создатель планетарной модели атома в свое время иронично замечал: «Науки делятся на две группы – физику и собирание марок». Павел Пиминов выражается не столь категорично:

– Все естественные науки являются источником знания о мире, и нельзя ставить физику во главу угла. Когда-то вообще не было разделения на различные научные отрасли! А сейчас у физиков, химиков, биологов и других ученых просто разные подходы к тому объекту, который они изучают, и разные методы исследования.

Окончив на физико-техническом факультете в НГТУ, Павел пришел работать в ИЯФ СО РАН, позже защитил диссертацию и стал кандидатом физико-математических наук. Сейчас он называет физику романтичной наукой и связывает свой профессиональный выбор с детским увлечением фантастикой. И правда, где, как не в книгах, можно узнать об увлекательном мире изобретений, способных изменить вселенную!

ВСЕОБЩЕЕ ДОСТОЯНИЕ

За время работы Павел Пиминов неоднократно трудился на аналогичных «Супер c-tau фабрике» зарубежных установках – итальянских коллайдерах DAФNE и «SuperB-фабрика», японской «SuperKEKB-фабрике», Компактном линейном коллайдере CLIC (проект Европейского центра ядерных исследований CERN).

– Мы не являемся конкурентами для B-фабрик в Италии и Японии, скорее, партнерами, – поясняет физик. – Эти коллайдеры работают в разных энергетических диапазонах и нацелены на исследования разных типов элементарных частиц – b-кварка и c-кварка. Часть экспериментов «Супер c-tau-фабрики» можно выполнить на B-фабриках, но прецизионные эксперименты с c-кварком и tau-лептоном, их систематическое изучение возможны только на специализированном коллайдере – «Супер c-tau-фабрике». Полученная информация впоследствии может использоваться и для B-фабрик, и для Большого адронного коллайдера, и для будущих линейных коллайдеров.

Что верно, то верно: наука – достояние общее, а значит, мировое сообщество весьма заинтересовано в строительстве и скорейшем запуске новосибирской «Супер c-tau фабрики». Так, нобелевский лауреат Макс Перл из Стэнфордского университета написал письмо в поддержку проекта ИЯФ СО РАН министру образования и науки РФ Андрею Фурсенко. Он отметил, что создание такой установки открывает огромные перспективы для развития и выведет ИЯФ в мировые лидеры в своей области.

Говорят, ключом ко всякой науке является вопросительный знак. Сколько еще вопросов предстоит поставить и решить физикам, которые работают над созданием «Супер c-tau фабрики»! И пусть ничто на свете не добывается такими трудами, как истина, – поиск этой истины важнее всего.

Елена НОСОВА

Фото автора

На фото: Павел Пиминов у выпускного канала инжекционного комплекса.