Коллайдер с концами света не помощник
Физики БАКа посеяли сомнение: Эйнштейн, оказывается, не прав?
Крупнейший в мире ускоритель заряженных частиц, Большой адронный коллайдер, работает третий год. За это время ему пришлось пережить и аварии, и хакерские атаки, и обвинения в «организации» «конца света».
Но как бы там ни было, результаты экспериментов, проводимых в БАКе, - все более поразительны и неожиданны. Более того, на сегодняшний день они стали представлять реальную угрозу для старых, привычных, удобных теорий.
«Обозреватель» попросил рассказать о последних новостях БАКа заведующего отделом физики высоких плотностей энергии Института теоретической физики им.Боголюбова НАН Украины, вице-президента коллаборации ALICE в ЦЕРНе Геннадия Зиновьева.
Геннадий Зиновьев: Этот год в ЦЕРНе был исключительно продуктивным во всех отношениях. Наверное, это некий всплеск, который будет держаться на протяжении еще нескольких лет.
В ЦЕРНе было сделано несколько совершено замечательных работ, о которых мы говорили в наших предыдущих встречах. Но самое шокирующее сообщение, которое пришло из ЦЕРНа – о том, что нейтрино могут двигаться со скоростью, превышающей скорость света. Результат действительно совершенно неожиданный.
Второй момент – исключительно успешно работали коллаборации. Безусловно, ничего бы из того, что ЦЕРН сегодня представил в качестве научных результатов, не было бы, если бы не совершенно изумительная система обработки информации.
Но самым замечательным достижением ЦЕРНа и всего человечества является работа коллайдера. Это не просто уникальная машина по тем энергиям, которые она достигла – она уникальна еще и по стабильности, по надежности, по качеству, по тому, как работают эти люди и как они за такой короткий срок продвинули параметры ускорителя.
Когда коллайдер начинал работу, значение светимости было меньше 10 в 28 степени. Но сегодня ускоритель работает на уровне 10 в 34 степени. Это привело к тому, что коллаборации накопили огромное количество результатов. Благодаря росту светимости, благодаря тому, что удалось набрать колоссальную статистику, выяснилось, что появились некие серьезные намеки на обнаружение бозона Хиггса.
ЦЕРН прекрасно работал и в плане организационном. Были сделаны очень серьезные шаги. Впервые был введен статус ассоциированного членства – первыми ассоциированными членами стали Израиль и Сербия. Для них это путь к полноправному членству в ЦЕРНе. Если в течение пяти лет выяснится, что они в состоянии работать серьезно и выполнять все свои обязательства, то они станут полноправными членами.
«Обозреватель»: А что касается Украины?
Геннадий Зиновьев: Что касается Украины, то это серьезней. Но нужно сказать, что и здесь есть прорыв. Впервые в этом году в марте месяце в ЦЕРНе была высокая украинская делегация, которую возглавлял Владимир Семиноженко, впервые был подписан протокол о намерениях, который засвидетельствовал намерение Украины получить статус ассоциированного члена. Сейчас Украина находится в процессе подготовки соответствующих документов.
Нужно сказать, что за эти годы репутация наша в ЦЕРНе существенно укрепилась. Она была сформирована в период создания ускорителя, когда мы сумели сделать очень серьезные работы, не имея особой поддержки от государства. В последние годы такая поддержка стала появляться. И самое главное – появилось много молодежи, студентов, которые стремятся овладеть соответствующими профессиями.
«Обозреватель»: Что сегодня происходит в коллаборации Алиса? Она была занята изучением нового агрегатного состояния материи – кварк-глюонной плазмы.
Геннадий Зиновьев: Это эксперимент, который по своей глобальной постановке сродни экспериментам прошлого века, когда Мария Складовская-Кюри занималась радиоактивными веществами, но не знала, что это опасно для жизни. Вообще никто не знал, что это такое. Люди ставили эксперименты с открытым забралом. Они искали чудеса, эти чудеса все время находились, но иногда они были опасными.
Алиса работает приблизительно в таком же ключе. На сегодняшний день нет четкого сигнала о том, что мы получили новое агрегатное состояние. Мы должны осаждать проблему не один год, очень серьезно над этим думать и серьезно анализировать материал. Мы должны ожидать и повышения энергий, и должны рассматривать разные конфигурации столкновений.
Мы действительно нашли нечто. Это нечто – некое новое состояние материи, которое является так называемой идеальной жидкостью – то есть жидкостью с практически нулевой вязкостью. Такого в природе не видел никто и никогда. Но это не соответствовало нашим представлениям о кварк-глюонной плазме.
«Обозреватель»: То есть эта идеальная жидкость не является кварк-глюонной плазмой?
Геннадий Зиновьев: Я не могу ответить на этот вопрос. Может быть, она является, и скорее всего, что-то есть. Но она не есть та кварк-глюонная плазма, которую мы искали. Но никто не сказал, что то, что мы искали, было правильным.
Мы думали, что кварк-глюонная плазма будет представлять собой газ невзаимодействующих кварков и глюонов, но то, что мы нашли – это, безусловно, система взаимодействующая, это жидкость, это не газ. То есть это система, в которой кварки и глюоны, если они там есть, взаимодействуют.
Это означает, что мы должны искать новые характеристики, мы должны быть исключительно креативными, мы должны понять, что же на самом деле мы открыли.
Если и есть фазовый переход, то он, наверное, очень хитрый, очень похожий на то, что есть в теории ядерной материи. Как мы знаем, ядра могут существовать как в твердом состоянии, так и в жидком.
Вот в чем прелесть работы на коллайдере.
«Обозреватель»: Вы сказали о том, что в последние месяцы появились намеки на то, что бозон Хиггса может быть обнаружен. Можете рассказать об этом более подробно?
Геннадий Зиновьев: Благодаря тому, что коллайдер работает на бешенных светимостях, статистика поиска редких событий очень быстро нарастает. Физики уже видят некоторые нерегулярности поведения в некоторых характеристиках в определенных областях предполагаемой массы бозона Хиггса.
Эти результаты действительно выглядят замечательными, но не окончательными, потому что все эти эксцессы могут происходить и от флуктуаций в измерениях. Для того чтобы отличить их от флуктуаций, нужно увеличить статистику и эксперимент должен быть повторен по другой методике другой группой. Если результаты совпадут, это и будет открытием.
Как только после Рождественских каникул ускоритель начнет работать, они очень быстро начнут набирать статистику.
«Обозреватель»: В какой перспективе можно будет получить ответ, существует ли бозон Хиггса?
Геннадий Зиновьев: Я думаю, ответ будет получен очень быстро. В следующем году будет ясно, либо он есть, либо его нет. Имеется в виду, конечно, бозон Хиггса стандартной модели.
Если выяснится,что бозона Хиггса стандартной модели нет, то что-то похожее мы должны будем изобретать, чтобы вся теория не рухнула. Чем хороша стандартная теория? Она все-таки очень много нам дала. С ее помощью мы нашли очень много, измерили, вычислили. И это будет печально, если его нет, потому что тогда рушится колоссальная концепция.
Поэтому говорить о том, что Хиггс – это бог, преждевременно. И не нужно. Это было сказано слишком художественно.
Ситуация сегодня почти идеальная. Есть он - замечательно. Мы покажем всему человечеству и кому угодно во всей Вселенной, что человеческий интеллект – мощная штука. Нет его – тоже хорошо. Это позволит думать уже за рамками стандартной модели – тогда люди будут напрягаться и выдумывать что-то другое.
«Обозреватель»: Расскажите о сенсационных результатах, которые были получены в коллаборации OPERA в сентябре этого года. Замеренная скорость нейтрино превысила скорость света. Насколько можно доверять таким данным?
Геннадий Зиновьев: Это самые шокирующие результаты, которые были объявлены в ЦЕРНе. Безусловно, это потрясло всех и понятно почему. Все люди со школьной скамьи знают, что скорость света конечна, что она максимальна, мировая константа, абсолютно непогрешимая.
Безусловно, результат захватывающий, но в том виде, в котором это было измерено на сегодня… ЦЕРН сделал еще один эксперимент на OPERA.
Пучок, который образуется в ЦЕРНе, не связан с большим коллайдером. Это пучок от меньшего ускорителя. Протонный пучок направляется на некую мишень, на ней рождаются ка-мюзоны и пи-мюзоны, потом это все выводится в некий тоннель, в котором эти мюзоны распадаются на соответствующие нейтрино и мю-мюзоны. Дальше это все фокусируется и направляется за 730 километров – этот пучок проходит где-то в районе Флоренции.
Все знают, как меряется скорость: нужно расстояние разделить на время. Все кажется очень просто. Это меряется с исключительно высокой точностью с помощью GPS.
«Обозреватель»: Кстати, насчет GPS. Вы, наверное, знаете о заявлении Рональда ван Эльбурга, который заметил, что при измерениях скорости нейтрино не был учтен факт движения спутников GPS (это его мнение было опубликовано в журнале «Вселенная. Пространство. Время»)
Геннадий Зиновьев: Все, что сейчас будут говорить другие люди – это правильно. Точности здесь наносекундные, поэтому понятно, что всякого рода поправок может быть много. Например, одна из поправок – а учли ли они вращение Земли?
Они сделали этот эксперимент еще раз, немного в другой конфигурации, и твердо утверждают, что никакой систематической ошибки в их измерениях нет. Но это не исключает того, что здесь могут быть какие-то поправки.
Это настолько тонкая вещь, что ЦЕРН сегодня не спешит объявлять об открытии. ЦЕРН призывает всех людей на земле, в том числе и вас думать над тем, где может быть ошибка, где может быть что-то не так и что это может означать.
Представим себе, что все правильно. А что же это означает? Это означает, что практически все наше представление о мире рушится. Конечно, оно не рушится на том уровне, который нужен для того, чтобы изучать твердое тело, чтобы изучать электродинамику.
«Обозреватель»: Не думаете ли вы, что при выходе на проектную мощность БАКа в 14 ТэВ результаты станут более очевидными?
Геннадий Зиновьев: Этот эксперимент не имеет никакого отношения к коллайдеру. Он сделан на ускорителе с меньшими энергиями. Исходная энергия протонного пучка – всего 17 ГэВ.
Но что стоит заметить – эксперимент OPERA зиждется на некоторых вещах, без которых его просто бы не было, а эти вещи произведены на Украине. Это так называемые балки. Детектор представляет собой набор сцинтилляционных кирпичей, которые улавливают пучок. Эти балки изготавливаются специальным способом – вытягиванием. И все это было сделано на Украине, в Институте сцинтилляционных материалов, которым руководил Гринев.
И эти люди не попали в число соавторов работы, потому что они не являются членами коллаборации. Все должны задуматься над этим и, прежде всего, руководители. Украина умеет делать исключительно важные высокотехнологические вещи – так же было и с нашим участием в случае детектора ALICE. Тем не менее, люди не стали соавторами этой работы.
Читатель сайта «Обозреватель» Александр: Существуют ли предпосылки на сегодняшний день, что скорость света менялась с течением времени и что она может отличаться в других частях вселенной. Влияет ли гравитация на скорость света?
Геннадий Зиновьев: Это сложный вопрос. Это одна из вещей, которые обсуждаются при попытках разобраться в эффекте, который открыл эксперимент в OPERA. Может оказаться, что время или скорость будет зависеть от энергии. Географически? Это сомнительно, потому что реально выстроенность, которая сделана в эксперименте OPERA, заранее предусматривала возможность снятия таких вопросов.
Но с точки зрения зависимости от энергии – этот вопрос до конца не прояснен. Возражения такие были с самого начала, они и есть.
Поэтому мне кажется, всякого рода соображения, даже простых пешеходов, которые этим интересуются, не являются неинтересными для членов коллаборации OPERA. Думайте, предлагайте, спрашивайте, пишите в OPERA, в ЦЕРН. Это нормально.
Читательница сайта «Обозреватель» Елена Добрянская: Недавно прочитала фантастический роман "Послание Майя", американского писателя Стива Альтена, в котором описывается одна из версий конца света 2012. Так вот, основным толчком к началу апокалипсиса были испытания Большого адронного коллайдера, вследствие которых образовывались микроскопические чёрные дыры , которые продолжали разрастаться, меняя электромагнитное поле Земли и вызвав мощнейшие извержения вулканов. Не материализуется ли такой сценарий, как Вы считаете? И есть ли предел для ученых, готовых рисковать существованием самой цивилизации?
Геннадий Зиновьев: Это вопрос, который задавался многократно. Предсказания конца света делались многократно, некоторые предсказания уже прошли – конца света не случилось. Я смело могу говорить, что в 2012 году конца света не случится.
Самое важное для меня, что это никак не связано с коллайдером. Возможность существования черных дыр мы обсуждали много раз. Такая вещь действительно в принципе возможна. Когда создавался коллайдер, действительно, население Земли, особенно в тех местах, где подобные машины строились, тоже волновалось. Но в Нью-Йорке все это стоит с 2000 года и, слава Богу, ничего не произошло.
«Обозреватель»: Но там не те энергии…
Геннадий Зиновьев: Согласен. Это правильно. БАК вышел на 7 ТэВ и ничего не случилось. Выйдет он на 14 ТэВ, я вас уверяю, тоже ничего не случится. Делались соответствующие расчеты.
«Обозреватель»: В заключение хотелось бы узнать о «графике работы» Большого адронного коллайдера. Сейчас он на каникулах?
Геннадий Зиновьев: Да. Работа возобновится в конце января – в феврале. А дальше будут эксперименты на протонном пучке, которые будут проводить коллаборации ATLAS, CMS и LHCb. ALISE будет продолжать поиски нового состояния вещества, о котором мы говорили. Наверняка эти эксперименты дадут серьезные результаты. Год будет интересным и многообещающим.
«Обозреватель»: Когда БАК будет закрыт на модернизацию?
Геннадий Зиновьев: Директору задавали такой вопрос. Он сказал: все будет зависеть от ваших результатов. Если результаты будут очень серьезные и будут великие открытия, которые будут требовать уточнений, то мы вам обеспечим и дальнейшую работу.
А дальше будет большая остановка, потому что доведение до проектной мощности (14 ТэВ) требует очень серьезных затрат – и временных, и материальных.
В следующем году БАК будет работать в обычном режиме в том смысле, что будут эксперименты не только на протонном и тяжелоионном пучке, но будет еще и комбинация, которая интересует не только Алису, но и CMS, поскольку там тоже есть программа по поиску кварк-глюонной плазмы.
«Обозреватель»: Существует ли сегодня в мире ускоритель, превосходящий по своим возможностям БАК?
Геннадий Зиновьев: Нет, конечно, и в ближайшее время не предвидится. Некоторые проекты есть, но проблема не в том, чтобы строить коллайдер, который будет превосходить БАК. Проблема в том, чтобы построить машины, которые не будут иметь таких гигантских размеров. Это уже вопрос науки.
Я хочу пожелать всем слушателям хорошего Нового года и уверенности, что никаких катаклизмов в следующем году не будет, и с этой уверенностью в новый год входить.
Читайте новости по итогам пресс-конференции:
Коллайдер не станет причиной конца света – Зиновьев
Уникальный эксперимент БАКа обеспечили украинцы - Зиновьев
«Частицу Бога» могут открыть уже через несколько месяцев – Зиновьев
В коллайдере обнаружили «не то, что искали» - Зиновьев
Все наше представление о мире рушится - Зиновьев
Смотрите видеосюжеты:
БАК не станет причиной конца света
Уникальный эксперимент БАКа обеспечили украинцы
В коллайдере получено новое агрегатное состояние материи
"Частицу Бога" обнаружат в 2012 году
Смотрите полную версию видеозаписи пресс-конференции:
Часть 1