Медалист РАН - об экспериментах, перевернувших представления о частицах.
В мире науки существуют награды особого значения - те, что носят имена крупных ученых. Недавно за работы в области физики частиц золотой медали имени Д.В.Скобельцына - одной из высших наград Российской академии наук - был удостоен академик Сергей ДЕНИСОВ (на снимке). Коррес-пондент «Поиска» расспросил известного ученого о его исследованиях, которые позволили по-новому взглянуть на устройство микромира.
– Сергей Петрович, что значит для вас медаль имени Скобельцына?
– Дмитрий Владимирович Скобельцын был не просто выдающимся физиком - он стоял у истоков нескольких ключевых направлений в исследовании элементарных частиц. Поэтому для меня награда имеет особое значение и символизирует преемственность научных традиций. Конечно, я рад признанию научной общественностью моих заслуг, но важно понимать, что в экспериментах в физике частиц любые достижения всегда являются результатом работы большой команды ученых, инженеров, техников.
– Как вы пришли в эту область науки?
– Для меня это был осознанный выбор. В московской школе №110, где я учился, работали замечательные учителя физики, которые смогли заинтересовать наукой. Не случайно семь человек из нашего выпуска, в том числе и я, поступили на физфак МГУ им. М.В.Ломоносова. А мой старший брат, работавший в ФИАНе, где проводил эксперименты на 300 МэВ синхротроне, буквально заразил меня исследованиями микромира. Эта научная область в то время стремительно развивалась и у нас, и за рубежом, открытие следовало за открытием. Поэтому при распределении по кафедрам у меня сомнений не было - только кафедра ускорителей, где преподавали и физику частиц.
– Какое открытие или исследование в вашей карьере вы считаете самым значимым?
– Среди открытий, сделанных в экспериментах на ускорителе Института физики высоких энергий в Протвино, отмечу прежде всего обнаружение роста полных сечений во взаимодействии К+-мезонов с протонами с увеличением энергии. Оно оказалось неожиданным для большинства физиков, которые полагали, что полные сечения адронных взаимодействий должны уменьшаться или оставаться постоянными в области энергий ускорителя ИФВЭ.
Некоторые даже считали, что наши результаты могут быть ошибочными. Но проведенные позже исследования подтвердили сделанные нами выводы. Более того, они показали, что рост полных сечений является универсальным явлением, характерным для всех адронов вплоть до самых высоких доступных сегодня энергий, что привело к существенному пересмотру ряда теоретических представлений. Комитет по делам изобретений и открытий СССР зарегистрировал наблюдаемый нами рост полных сечений как важное научное открытие.
Если говорить о наиболее важных достижениях в зарубежных экспериментах с моим участием, то это открытие топ-кварка на установке D0 на коллайдере «Тэватрон» в Фермилаб (США) и бозона Хиггса на установке ATLAS на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН. В отличие от обнаружения роста полных сечений, открытия топ-кварка и бозона Хиггса были предсказуемы, что никак не умаляет их значения. О топ-кварке мною были сделаны несколько докладов, в том числе на заседании Президиума РАН и на одном из заседаний Российско-американской комиссии по научному и технологическому сотрудничеству в рамках Комиссии «Гор - Черномырдин». Это открытие было отмечено медалью и дипломом Европейского физического общества.
– Расскажите о создании спектрометра «Сигма» в Институте физики высоких энергий. Как возникла идея этого проекта?
– В 1973 году на ускорителе ИФВЭ закончились эксперименты на трех установках: спектрометре для измерения закономерностей рождения адронов и их полных сечений взаимодействий, бозонном спектрометре ИФВЭ - ЦЕРН и пропановой пузырьковой камере ОИЯИ. Причем часть аппаратуры бозонного спектрометра и пропановой камеры дирекции ЦЕРН и ОИЯИ согласились безвозмездно оставить в ИФВЭ. Участники первых двух экспериментов решили объединиться и на базе имеющейся аппаратуры создать современную универсальную установку, которая получила название «Сигма». Уже в начале 1974 года на «Сигме» начались исследования.
Первым экспериментом было измерение упругого π+р-, К+р и рр-рассеяния. Высокая точность измерения рр-рассеяния позволила впервые заметить наличие неизвестной структуры в области малых углов. Эти работы были прерваны открытием в 1974 году J/ψ- частиц, и мы сразу подключились к их исследованию. Нам удалось впервые измерить их образование в широкой области кинематических переменных и подтвердить, что J/ψ-частица является адроном, состоящим из новых «очарованных» кварков. О результатах этого эксперимента я сделал доклад на семинаре в ЦЕРН, позже они послужили стимулом для проведения аналогичных исследований на ускорителях ЦЕРН и Фермилаб.
Из других работ на спектрометре «Сигма» я бы отметил методически сложный эксперимент ИФВЭ - ОИЯИ по изучению рассеяния π--мезонов с импульсом 40 ГэВ/с на виртуальных фотонах кулоновского поля атомных ядер. В результате впервые удалось исследовать фундаментальный процесс комптон-эффекта на нестабильной частице и определить важную структурную характеристику π--мезона - его поляризуемость.
– В 1980-х годах под вашим руководством был разработан метод «меченых» нейтрино. В чем его суть и почему он считается прорывом?
– Обычные пучки нейтрино содержат смесь мюонных и электронных нейтрино с широким энергетическим спектром. Предложенный нами принцип «мечения» заключается в том, чтобы одновременно с нейтрино регистрировать и мюон от распада К→µν. По характеристикам мюона оказалось возможным предсказать не только энергию и тип нейтрино, но и траекторию его движения. То есть появилась возможность проводить эксперименты с нейтрино так же, как физики привыкли это делать с адронными пучками.
– В вашей научной биографии есть российский проект УНК (Ускорительно-накопительный комплекс в Протвино), который так и не был завершен. Как вы вспоминаете этот период?
– Проект с пучками «меченых» нейтрино мы разрабатывали как раз для УНК, и к 1990 году значительная часть установки была готова. В частности, для регистрации нейтрино был создан уникальный 600-тонный жидкоаргоновый спектрометр «БАРС», криогенная система которого изготавливалась на заводе «Криогенмаш». Однако после распада СССР финансирование института резко сократилось, и строительство УНК пришлось остановить. Тем не менее мы успели на имеющемся ускорителе провести испытания установки и впервые в мире зарегистрировать взаимодействия «меченых» нейтрино, показав, что предложенная методика мечения хорошо работает. К сожалению, в начале 1990-х годов 70 ГэВ ускоритель длительное время не функционировал, и коллаборация по «меченым» нейтрино, в которую входили физики из ОИЯИ, Италии и ГДР, распалась. Многие участники проекта тяжело переживали эту ситуацию. Наиболее активные из них стали работать на зарубежных ускорителях, в основном в США. Остановку ускорителя мы совместно с физиками из МИФИ использовали для измерения энергетического спектра горизонтального потока космических мюонов и изучения редкого процесса образования мюонных пар мюонами.
– Известно, что большая роль в открытии топ-кварка и бозона Хиггса принадлежит российским ученым. Есть ли у отечественных физиков своя ниша?
– К сожалению, энергия имеющихся в России ускорителей недостаточна для исследования свойств топ-кварка и бозона Хиггса. Но в физике частиц и ядра имеется много других проблем, которые могут быть решены на наших установках. Например, поиски новых частиц и явлений за пределами Стандартной модели, которая является современной теорией микромира, могут быть проведены при доступных нам энергиях. Но для этого нужны средства для создания новых и модернизации действующих установок, для обеспечения стабильной и длительной работы ускорителей.
– Вы много лет преподаете. Чем сегодняшние студенты отличаются от тех, кто приходил в науку 30-40 лет назад?
– Четыре десятилетия назад почти все студенты связывали свое будущее с физикой частиц, и многие достигли больших успехов. Некоторые из них сегодня занимают высокие позиции в зарубежных университетах и лабораториях. Сейчас только часть выпускников кафедры твердо планирует заниматься этой наукой. Среди них есть очень толковые ребята, которые при должном усердии и некотором везении могут стать участниками больших открытий.
Беседовала Светлана БЕЛЯЕВА
Обложка: фото Николая Степаненкова
