Коллайдер, который перспективнее адронного: ученый о проекте sPHENIX
Поиск заведений
Физики из разных стран собрались в Национальном исследовательском ядерном университете “МИФИ” (НИЯУ МИФИ), чтобы обсудить международный эксперимент sPHENIX - крупный проект новой установки для исследований по физике высоких энергий и тяжелых ионов. Коллаборация sPHENIX создана для работы на коллайдере релятивистских тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории (США). О новом эксперименте корреспонденту проекта “Социальный навигатор” МИА “Россия Сегодня” рассказал представитель руководства проекта sPHENIX, профессор физики Университета штата Айова (США) Джон Лажуа.
- Профессор Лажуа, какие принципиально новые возможности для науки открывает sPHENIX?
- Проект sPHENIX создавался для изучения микроскопических свойств кварк-глюонной плазмы. Мы пытаемся узнать, как “длинноволновые” свойства этого нового состояния материи проистекают из его микроскопических свойств, то есть из взаимодействий кварков и глюонов друг с другом. Чтобы найти ответ на этот вопрос, мы обращаем особое внимание на возбуждение квазичастиц в кварк-глюонной плазме.
Помимо изучения столкновения атомных ядер, коллайдер также может сталкивать протоны с ядрами различных атомов. Это поможет нам лучше понять, как ядерная материя переходит в состояние кварк-глюонной плазмы. Мы пытаемся разобраться в происхождении этой горячей, плотной, сильно взаимодействующей, но почти идеальной жидкости. Я считаю эти исследования крайне увлекательными.
В дополнение к этому мы можем лучше изучить квантовую хромодинамику. Можем попытаться понять, как устроен протон во всех подробностях. RHIC - единственный в мире коллайдер, который может осуществлять столкновения между поляризованными протонами, это также очень интересно.
- Однажды вы сказали, что понимание сильного ядерного взаимодействия, связывающего кварки внутри нуклонов, могло бы произвести революцию в технике, подобно тому, как понимание электромагнитной силы привело к появлению современной электротехники. Какие новые технологии могли бы возникнуть?
- Прекрасный вопрос. И прекрасен он тем, что на него нельзя ответить. Если проводить аналогию, то в 1865 году Джеймс Клерк Максвелл сформулировал уравнения, которые стали точкой отсчета для понимания основополагающих взаимодействий в природе. Уравнения Максвелла дают полную картину процессов электродинамики в ее классическом понимании.
Так что я не знаю, к чему приведет разработка, понимание и применение сильного ядерного взаимодействия, но с полной уверенностью могу сказать, что результат будет грандиозным. Где будет ядерная физика через 100, 150 или 200 лет? Не знаю. Но очень хочу узнать.
- Эксперименты, подобные коллаборации sPHENIX, требуют сотрудничества ученых из многих стран и гигантского финансирования. Однако, ЦЕРН, например, создал интернет в его нынешнем виде. Можно ли сказать, что подобные проекты - это инвестиции в будущее цивилизации?
- Интернет был неожиданным побочным продуктом вложений в физику элементарных частиц. Никто и не предполагал, что именно та команда талантливых ученых с ресурсами, выделенными для решения одной из сложнейших задач физики, сможет заодно получить на выходе интернет. Это еще одно революционное изобретение. Но оно было создано совершенно случайно.
Преподаватели много времени уделяют студентам и исследованиям, думают о том, как эти студенты смогут продолжить исследования. Но наши студенты не всегда становятся физиками. Они уходят в самые разные сферы и вносят свой совершенно конкретный вклад в развитие общества.
Техническое образование в университетах по всему миру, благодаря которому студенты затем применяют свои навыки критического мышления и решения задач в других сферах, является одним из двигателей современной экономики в большинстве развитых стран.
- Нечто подобное говорил один из наших пожилых ученых: "В МИФИ не учат решать задачи. Там учат думать".
В физике они, конечно, разберутся, но это скорее дополнительный эффект - некий бонус. Главное - они научатся мыслить и решать сложные задачи. Многие из моих студентов, которые приходят после бакалавриата, не осознают, что у них нет навыков систематического решения сложных задач. Но когда эти навыки появятся, они будут применимы практически везде.
- Для того чтобы получить кварк-глюонную плазму, ученым нужно достичь температур, в сотни тысяч раз выше, чем в солнечном ядре. Какие условия вы планируете получить в проекте sPHENIX?
- Мы не планируем менять условия получения кварк-глюонной плазмы. Условия зависят, главным образом от того, какие частицы сталкиваются, что находится в ядре, и от энергии столкновения ядер. Энергия ускорителя / коллайдера останется прежней. Так как в начальный момент столкновения в на RHIC достигается меньшая температура, чем на Большом адронном коллайдере (БАК), то длительность периода нахождения образовавшейся материи в области существования квазичастиц на RHIC больше.
Поэтому мы думаем, что на RHIC реализуются условия, наиболее благоприятные для изучения разделов физики, которые интересуют sPHENIX. Если сравнивать исследования на RHIC и исследования на БАК при более высоких энергиях, то они в значительной степени дополняют друг друга. Поэтому ученым нужны оба коллайдера, но RHIC, на наш взгляд, в определенном смысле, то есть для изучения столкновений тяжелых ионов при определенных условиях, наиболее перспективен.
К тому же мы собираемся изучать те же столкновения, что и на установке PHENIX, но в гораздо большем объеме. Мы не собираемся повышать температуру, но будем изучать гораздо больше столкновений, чем в эксперименте PHENIX. Крайне важно учитывать объем данных и число зарегистрированных столкновений, которые мы изучаем.
- Что связывает вас с российскими физиками?
- Хотели бы вы привлечь студентов, аспирантов и молодых ученых НИЯУ МИФИ к работе над вашими данными?
- Обязательно. Именно поэтому я здесь. Мы ищем способы задействовать НИЯУ МИФИ в нашем эксперименте.
От любого профессора вы услышите, что всю самую тяжелую работу в науке выполняют аспиранты и молодые ученые. Они занимаются анализом данных, калибровкой детектора, всеми сложными операциями по анализу информации от экспериментальной установки. И компетентной молодежи всегда не хватает.
В долгосрочной перспективе мы очень хотели бы предоставить студентам старших курсов, аспирантам и молодым ученым НИЯУ МИФИ возможность принять участие в анализе данных и привлечь к этому как можно больше молодых людей.