Гравитационные волны и коллайдер: физик из ЦЕРНа о будущем Земли

14 сентября на двух детекторах лазерной обсерватории LIGO в США были зарегистрированы гравитационные волны, существование которых столетие назад предсказал Эйнштейн. Как утверждают ученые, причиной колебаний стало слияние пары черных дыр. В начале февраля текущего года ученые решились сделать сенсационное заявление: гравитационные волны открыты.

Видео дня

С просьбой оценить значение и объяснить суть события "Обозреватель" обратился к члену-корреспонденту НАН Украины, сотруднику ЦЕРНа Геннадию Зиновьеву.

Геннадий Михайлович известен читателям "Обозревателя", прежде всего, по целому ряду пресс-конференций, посвященных Большому адронному коллайдеру. В этот раз мы также не смогли обойти эту тему. Ученый-физик, возглавляющий украинскую команду в одной из коллабораций БАКа – ALICE, - рассказал о новом этапе работы коллайдера, о новом, "тяжелом", бозоне Хиггса, изучении кварк-глюонной плазмы, о новом апгрейде БАКа и участии в процессе украинцев, а также о том, как физики видят будущее Вселенной, Солнца и Земли.

- Международная группа физиков заявила об открытии гравитационных волн. Насколько это важное открытие? Стоит ли оно того резонанса, который наблюдается в СМИ?

- Я думаю, это проблема вполне нобелевская. Это очень серьезно и важно. На самом деле, все, что связано с космологией в последние годы, действительно впечатляет. Это вещь не тривиальная.

По существу, открытие гравитационных волн – это подтверждение инфляционного сценария эволюции Вселенной.

Это открытие было сделано только через посредство измерений. Были построены намного более чувствительные телескопы. Обратите внимание: приборы, с помощью которых можно заметить, изучить и исследовать какие-то вещи, значительно дешевле, чем, например, строительство нового коллайдера.

Как вы знаете, в прошлом году премия BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award in Basic Sciences была выдана Стивену Хокингу и Вячеславу Муханову. Муханов был аспирантом в Советском союзе, когда эта идея у него появилась. Пример этого человека показывает, что можно делать великие открытия и получать очень серьезные результаты в условиях отсутствия мощнейших приборов и фантастических условий.

Читайте: Физик: в коллайдере можно нажать кнопку и всё остановить

- Как это открытие изменит сегодняшнее понимание законов, управляющих мирозданием?

- Это объяснит, как все появилось и как пришло в то состояние, в котором находится сейчас – по крайней мере, в той части Вселенной, в которой мы живем. Это проблема того, откуда мы взялись, откуда взялась Вселенная, к чему она идет, как она развивается. Если все это правда, то это позволит экстраполировать на будущее, выстраивать прогнозы относительно перспектив Вселенной, в том числе Земли, как и куда она будет развиваться дальше.

Как вы догадываетесь, перспективы будут не самые блестящие.

Тем не менее, это говорит о том, что наука развивается. А уже оттолкнувшись от нынешней стадии понимания всего, мы, может быть, куда-то повернем, и все будет не так прямолинейно в плане наших предсказаний на будущее.

- Можно уже сейчас сказать, к чему идет вселенная?

- Я бы не стал об этом говорить, чтобы не расстраивать людей (смеется).

- Видимо, к тому, к чему идет существование любого объекта от момента его возникновения?

- Да. Какая-то часть Вселенной будет остывать, звезды будут исчезать, куда-то переходить, а поскольку Солнце – тоже звезда, то понятно, что что-то подобное может происходить и с нами.

Читайте: В ЦЕРНе увлеклись идеей строительства нового коллайдера

- Это касается только эволюции звезд?

- Скажем так: это касается эволюции Вселенной. И самое удивительное – когда вы об этом узнаете, мистика уходит. Есть причинно-следственная связь, становится понятным, почему произошло так, а не иначе. Поэтому ожидать, что что-то нарушит эту причинно-следственную связь, оснований нет. Нужно быть реалистом и готовиться к тому, что должно произойти. Или пытаться каким-то образом влиять на то, что будет происходить дальше, или даже управлять тем, что происходит.

- Знаю, что вы не любите вопросов по поводу сугубо практического применения того или иного открытия. Тем не менее, можно ли открытие гравитационных волн применить в хозяйстве?

- Это почти невозможно предсказать.

Меня очень "радуют" разговоры украинской власти. Науку сейчас загоняют в совершенно неприличные места. Не финансируют, зарплаты наши уменьшаются, пенсии уменьшаются. Но при этом говорят, что мы должны внедрять какие-то инновационные технологии, которые будут помогать производству.

Но ведь инновационные технологии не возникают из-за того, что кому-то что-то пришло в голову. Они возникают оттого, что существует теория, которая открыла какие-то физические принципы, какие-то физические эффекты и потом обнаружила, что их можно для чего-то применять. Никаких технологий просто не может быть, если нет науки. Технологии – следствие серьезного развития науки. В стране, где наука не развивается, не развиваются и технологии. Она остается банановой республикой. Более того – даже помидоры и свеклу она не сможет выращивать эффективно, потому что агрономия – тоже наука, которая тоже требует развития.

Сейчас нельзя сказать, что конкретно мы получим от открытия гравитационных волн. Можно только сказать, что где-то как-то это будет приспособлено.

С другой стороны, если мы теперь понимаем общие тенденции развития Вселенной, что они (условно) обещают нам какие-то катаклизмы, нам с этими катаклизмами нужно бороться. А для того чтобы с ними бороться, нужны научные знания, которые позволят развивать какие-то контр-процессы, контрмеры. Уже этот простой пример заставляет думать в правильном направлении и вырабатывать правильное отношение к науке.

- Как сегодня обстоят дела с поддержкой государством украинской науки? Идем к состоянию "банановой республики"?

- Очень неважно. Сейчас идет какая-то война за реформы между Национальной академией наук и правительством. Но не будем пессимистами. Подождем немного. Может быть, на какой-то стадии они договорятся и что-то утрясется.

Но время уходит. Когда толковая молодежь, которую мы воспитываем, которая появляется в университетах, способная мыслить быстро, самостоятельно, оригинально, приходит в наши академические институты и видит, в каком ужасающем состоянии люди живут, что им не хватает денег даже на лекарства – безусловно, все они быстро "смываются". Но самое смешное, что и за рубежом они не очень быстро приживаются – там есть конкуренция, есть свои. И только очень яркие умы пробиваются. Остальные вынуждены заниматься вспомогательными вещами.

Читайте: Физик: в ЦЕРНе готовят открытие, которое затмит бозон Хиггса

- Давайте поговорим о Большом адроном коллайдере (БАК), который возобновил свою работу после очередного апгрейда. Какую сверхзадачу он сегодня выполняет?

- Прежде всего, остается проблема поиска кварк-глюонной плазмы. С одной стороны, в косвенном виде мы говорили о том, что создали некое состояние материи, которое не укладывается в старые представления. С другой стороны, вопрос о том, как окончательно зафиксировать то, что мы открыли, пока не решен.

Есть также проблема новых частиц. Эта проблема решается в коллаборациях ATLAS и CMS. В конце прошлого года было сделано очередное сенсационное заявление о том, что появилась некая новая частица. Она очень похожа на бозон Хиггса. Это очень тяжелый Хиггс в канале двух фотонов. Важность этого открытия состоит в том, что в схему Стандартной модели, которую мы как бы успешно завершили с открытием бозона Хиггса, это не вкладывается.

Если это так, то это означает, что может существовать некая новая физика при этих энергиях, за пределами того, что было сделано раньше, которую мы не понимаем и которой срочно нужно заниматься.

Ведет ли эта физика к открытию суперсимметричных партнеров, за которые мы боролись в предыдущих работах? Пока окончательных объявлений не сделано, потому что, как это в свое время было с Хиггсом, чтобы что-то окончательно заявить, нужно набрать статистику. Пока статистика невелика, мы не попали в тот коридор ошибок, который позволяет нам утверждать, что открытие сделано.

Но активность огромная.

- Во время ваших предыдущих интервью "Обозревателю" вы говорили о проблеме с обработкой огромных массивов данных, с которой столкнулся ЦЕРН. Для помощи задействовались волонтеры. Решена ли эта проблема сегодня?

-Можно сказать, что решена. За это время ЦЕРН обзавелся новыми суперкомпьютерами. Это не снимет проблему в глобальном смысле, раз и навсегда. Если так можно сказать, здесь происходит удовлетворение по мере потребностей.

Но это дает реальный импульс для развития IT-технологий. В свое время необходимость обработки большого объема данных привела к созданию технологии GRID, сейчас он адаптирован к "облачным" технологиям. Но и к самим компьютерам применима эта технология и дала большой импульс для их развития. В частности, очень сильно продвинулось направление в области "квантовый компьютер".

- Чем сейчас занята коллаборация, в которой работаете вы – ALICE?

- ALICE по-прежнему занята кварк-глюонной плазмой. Эта задача была, есть и остается. Но на самом деле здесь тоже произошло довольно много любопытного. Были получены некие эффекты, измерены некие вещи, которые заставляют нас думать о том, что наше представление об исходной кварк-глюонной плазме как о свободном газе кварков и глюонов на самом деле, может быть, не совсем так. Может оказаться так, что никогда такого и не бывает. Все то время, которое мы наблюдаем кварки в наших детекторах, мы видим, что они "чувствуют" партнера, то есть они связаны с глюонами – область пространства и времени, когда они взаимодействуют, растет, хотя мы надеялись на то, что она будет уменьшаться.

Это ведет к совершенно фантастическим возможностям. Это означает, что вакуум совершенно не такой, как мы его себе представляли. А вакуум – это основа всего, что существует в физике. Все теории строятся над каким-то вакуумом. Обычно мы считаем вакуумом некое пустое пространство, где нет никаких состояний. И над этим состоянием мы строим пространство по определенным правилам.

Оказывается, что это совсем не так. Мы это и раньше подозревали, но сегодня мы уже можем говорить о том, как это вакуум устроен. Так что все это развивается и будет развиваться.

Читайте: Коллайдер с концами света не помощник

- Каков ресурс БАКа, который прошел апгрейд и вышел на свою максимальную мощность? Каков его срок службы в нынешнем состоянии? Что дальше – новый апгрейд или новый коллайдер?

- Прежде всего, будет новый апгрейд. Планируется, что в 2018 году БАК снова будет остановлен на модернизацию. Но апгрейд будет касаться не столько самой машины, сколько детекторов. Машина имеет некую проектную мощность, выше которой прыгнуть тяжело. А вот что касается чувствительности детекторов, то здесь есть возможности. Детектор - это вещь, которая развивается. Детекторы становятся все более чувствительными, они умеют различать события на все меньших расстояниях, они становятся значительно более тонко градуированными.

К нашему счастью, все, что делали мы, украинские ученые, в предыдущем поколении, до сих пор работает. И в 2018 году мы опять будем участвовать в апгрейде детекторов. Есть надежда, что мы будем участвовать в создании внутренней трековой системы. Мы уже сделали первые шаги.

Харьковская команда, которая сумела выжить в невероятных условиях, уже не работает ни в каких научных учреждениях, а работает в маленькой частной компании. Сейчас команда толковых, креативных ребят работает, и ЦЕРН снова проявляет к ней свой интерес.