30 января 2020

Зачем Академгородку еще один коллайдер?

Человечество давно интересует вопрос о возникновении Вселенной. Было проведено много исследований и экспериментов, но это явление всё ещё остаётся загадкой. Чтобы найти ответы на удивительные загадки квантового мира, учёные Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, расположенного в новосибирском Академгородке, разработали проект нового коллайдера Супер С-тау фабрика. Мы узнали, как проходит подготовка и к чему готовиться жителям научного центра.

Что такое ускоритель?

Простым языком коллайдер – это ускоритель заряженных частиц, который представляет собой конструкцию в виде кольца (точнее, двух колец). В данном случае, периметром около 0,5 км. В этом кольце учёные смогут ускорять и сталкивать лёгкие частицы: электроны и позитроны. В процессе получения высоких энергий будут рождены новые частицы, в частности, с-кварки, то есть, очарованные кварки, и тау-лептоны.

Если эксперимент пройдет успешно, учёные смогут доказать то, что уже продемонстрировали косвенные наблюдения, открыть новые физические эффекты и увидеть отличия от того, что предсказывает Стандартная модель. Это поможет предложить новую теорию.

«Особенность нашего коллайдера состоит в том, что он будет в сто раз производительнее и, с научной точки зрения, способен достичь результатов следующего уровня точности ».

Иван Логашенко

Чтобы разобраться во всех тонкостях проекта, мы задали несколько вопросов заместителю директора ИЯФ СО РАН, заведующему кафедрой физики элементарных частиц физфака НГУ, Ивану Логашенко. Учёный родился в Южно-Сахалинске, в 1993 закончил ФФ НГУ. Он участник нескольких крупных проектов, связанных с физикой элементарных частиц, по всему миру: в России, США, Швейцарии.

Иван Логашенко рассказал нам, что ускорители такого типа уже существуют, но тот, что планируется построить в Академгородке, будет особенным.

«В Китае уже работает С-тау фабрика, но это в каком-то смысле коллайдер сегодняшнего поколения, и точность экспериментов, которые можно провести на этой установке, ограничена. Особенность нашего коллайдера состоит в том, что он будет в сто раз производительнее и, с научной точки зрения, способен достичь результатов следующего уровня точности. Подобной установки в мире не существует».

Почему выбрали Академгородок?

В 2011 г. Правительственная комиссия отобрала шесть проектов класса мегасайенс для реализации на территории России, среди которых был электрон-позитронный коллайдер Супер С-тау фабрика. В 2017 г. проект Супер С-тау фабрики был включен в План реализации Стратегии научно-технологического развития России, а в 2018 г. он вошел в число проектов, планируемых к реализации в рамках программы развития Новосибирского научного центра «Академгородок 2.0».

Коллайдер Супер С-тау фабрика планируют построить в столице электрон-позитронных коллайдеров, новосибирском Академгородке. Здесь уникальная концентрация научных ресурсов, именно в ИЯФ сформировалась ускорительная школа мирового уровня под руководством основателя Института Герша Будкера.  Появление в ИЯФ коллайдеров ВЭПП-4М и ВЭПП-2000 стало продолжением развития ускорительной физики в России и мире, начавшейся в том числе с экспериментов ИЯФ СО АН СССР на электрон-электронном коллайдере ВЭП-1 – первом коллайдере в мире. История новосибирских ускорителей продолжается и сегодня – проектом класса мегасайенс электрон-позитронного коллайдера Супер С-тау фабрика с беспрецедентными параметрами.

На текущий момент в России действует всего две таких установки, и обе – в новосибирском Академгородке, в Институте ядерной физики.

Супер С-тау фабрика станет седьмым коллайдером в мире, который работает со встречными пучками. На текущий момент в России действует всего две таких установки, и обе – в новосибирском Академгородке, в Институте ядерной физики. Здесь подобные эксперименты проводят с 1963 года. Параллельно в Дубне реализуется проект коллайдера NICA, предназначенного для изучения других физических процессов.

Как рассказал Иван Логашенко, несмотря на то, что строить ускоритель будут в Академгородке, это международный проект. Дело в том, что задачи у физиков во всем мире общие, но каждая отдельная страна не в состоянии построить себе ускорители под все существующие задачи. Поэтому государства, которые делают ставку на развитие физики высоких энергий и, как следствие – высоких технологий, выбирают тип ускорителя, область его энергии, спектр научных задач, которые они хотели бы решить. Исходя из этого формируется проект, в котором ученые из других стран активно участвуют и помогают в реализации.

«В подготовке концептуального проекта участвовало около двадцати зарубежных учёных. Есть несколько групп зарубежных коллег, с которыми мы активно работаем над созданием прототипов систем. Основные страны – Китай, Япония, Италия, Германия, Франция. Всего над разработкой проекта работает около 200 человек».

Где именно в Академгородке будет построен коллайдер, еще неизвестно. «Обычно вместе с вопросом о начале финансирования проходит обсуждение, где конкретно строить эту установку. — рассказал Иван Логашенко. — Согласно нашему проекту, она размещается на территории ИЯФ. Ускоритель будет расположен под землёй. Мы уже начали работу над туннелем, но это малая часть работы относительно того строительства, которое нас ждет впереди».

Про будущее проекта

Предполагается, что проект будет осуществлён в рамках программы развития Новосибирского научного центра СО РАН «Академгородок 2.0». Иван Логашенко уверен, что С-тау фабрику вполне реалистично создать за семь лет. Уже разработан концептуальный проект и идёт работа над отдельными узлами будущей установки. Но чтобы перейти к техническому проекту, строительству и запуску, нужно дождаться начала финансирования. Стоимость реализации проекта составляет около 40 млрд руб. в текущих ценах.

«Мы ничего не почувствуем во время запуска, но это будет большое общественное событие».

Иван Логашенко

«В рамках программы развития Новосибирского научного центра предложен целый ряд проектов из самых разных областей науки, например, проект Центра геномных исследований и многие другие. Все вместе они, конечно, сильно преобразят Академгородок и дадут импульс развития не только науке, но и среде, в которой мы живем, развитию инфраструктуры, в том числе, гостиниц. Кроме того, наша С-тау фабрика — неплохой потребитель энергии, поэтому потребуется дополнительный источник электроэнергии» — делится Иван Логашенко.

Запуск коллайдера не будет заметен для обычного жителя, говорит ученый. «Мы ничего не почувствуем во время запуска, но это будет большое общественное событие», — заключил Иван Логашенко.

Ну а мы с нетерпением ждём запуска и следим за развитием событий.

Светлана Заславская